PL60371B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 08. VI. 1967 Opublikowano: 25. IX. 1970 Niemiecka Republika Federalna 60371 KI. 47 a3, 1/34 MKP F 16 f, 1/34 CZYTELNIA Wspóltwórcy wynalazku: Franz Tónne, Josef Friedrichs Wlasciciel patentu: Ringfeder G.ni.b.H., Krefejd-Uerdingen (Niemiecka Republika Federalna) Sprezyna cierna Przedmiotem wynalazku jest sprezyna cierna, zlozona z zamknietego pierscienia zewnetrznego oraz z zamknietego lub przecietego pierscienia wewnetrznego, zaopatrzonych w stozkowe prze- suwalne nawzajem pod dzialaniem sil osiowych powierzchnie zetkniecia.Sprezyny cierne charakteryzuja sie zdolnoscia przejmowania duzych sil w niewielkiej prze¬ strzeni, jak równiez dobra zdolnoscia amorty¬ zacji, wskutek czego maja zastosowanie wszedzie tam, gdzie chodzi o przejmowanie i lagodzenie uderzen o duzej energii, w szczególnosci zas w zderzakach bocznych i sprzeglach cieglowo- -zderzakowych pojazdów szynowych, w budowle maszyn i urzadzen kopalnianych oraz w budowie samolotów i pojazdów drogowych.W znanych rozwiazaniach stozkowe powierzch¬ nie zetkniecia zewnetrznych i wewnetrznych pierscieni sprezyn ciernych maja te same katy nachylenia, przy czym pod dzialaniem sily osio¬ wej P przesuwaja sie wzajemnie po sobie wsku¬ tek czego pierscienie zewnetrzne i wewnetrzne poddawane sa dzialaniu odpowiednio naprezen rozciagajacych lub sciskajacych. Z punktu wi¬ dzenia teorii plastycznosci traktuje sie w tym przypadku sprezona sprezyne jak dwa znajdujace sie w stanie równowagi pierscienie oddzialywu¬ jace elastycznie na elastyczne podloze.Z matematycznego punktu widzenia nie da sie wystarczajaco dokladnie okreslic rozkladu napiec 10 15 w tych pierscieniach tak, by móc w wyniku ana¬ lizy tego rozkladu zapewnic zwiekszenie ich zy¬ wotnosci. Poza czynnikami technologicznymi jak sklad i struktura stali, jej obróbka cieplna, wla¬ snosci powierzchni i smarowanie, zasadnicze zna¬ czenie dla trwalosci tych elementów ma równiez okreslenie kata nachylenia stozka. Zadanie to mozna wykonac na podstawie dlugotrwalych ba¬ dan.Jak wiadomo, napiecia obwodowe powoduja powstanie w przekrojach pierscieni sil promie¬ niowych, które we wszystkich czesciach po¬ wierzchni obydwu pierscieni sa wzgledem siebie przeciwnie skierowane. Wypadkowe tych sil pro¬ mieniowych oddzialywuja w punktach ciezkosci Fsi powierzchni pierscienia wewnetrznego oraz w punkcie ciezkosci FSA powierzchni pierscienia zewnetrznego, tworzac moment obrotowy. W kon¬ cowym wyniku oddzialywanie to prowadzi do 20 dodatkowego zmniejszenia lub zwiekszenia sred¬ nicy pierscienia wewnetrznego lub zewnetrznego.W wyniku zwiazanego z tym wzrostu napre¬ zen mozna dojsc do odksztalcenia powierzchni czolowych pierscieni majacych w przekroju ten 25 sam kat stozka jeszcze przed osiagnieciem naj¬ wyzszego obciazenia sprezyny. Dla pierscienia we¬ wnetrznego poddanego dzialaniu naprezen sciska¬ jacych jest to konieczne z uwagi na zdolnosc dzia¬ lania sprezyny, natomiast w pierscieniu zewnetrz- 30 nym, który poddany jest naprezeniom rozciaga- 60371a 60371 4 jacym — zwiekszone naprezenia na obrzezu (w stosunku do naprezen wystepujacych w srodku pierscienia) prowadza wczesniej lub pózniej do pekniecia pierscienia, a tym samym do wyelimi¬ nowania z pracy obydwu elementów sprezyny.Znane jest równiez rozwiazanie sprezyny cier¬ nej, w którym pierscien wewnetrzny i zewnetrzny jest tak uksztaltowany, ze kazdy z nich jest za¬ opatrzony w dwie powierzchnie zetkniecia o róz¬ nych katach nachylenia, umozliwiajacych uzy¬ skanie progresywnego wzrostu jej charaktery¬ styki sprezystej. Stopniowanie powierzchni ze¬ tkniecia prowadzi przez zmniejszenie kata do uzyskania lepszego stosunku wlasnosci sprezy¬ stych do wysokosci sprezyny, zas przez zwieksze¬ nie kata do mozliwosci wiekszego scisniecia spre¬ zyny..W polozeniu zlozonym sprezyny pierscienie ob¬ ciazone sa w wyniku powyzszego stopniowania tylko w czesci powierzchni zetkniecia odpowiada¬ jacej wiekszemu katowi nachylenia. Powoduje to niedostateczny i nierównomierny rozklad napre¬ zen w przekroju poprzecznym pierscieni, przy czym w koncowym efekcie naprezenie rozciaga¬ jace pierscienia zewnetrznego prowadzi do od¬ ksztalcenia jego powierzchni czolowych.Ponadto znane sa równiez sprezyny cierne zlo¬ zone z uksztaltowanego wklesle pierscienia we¬ wnetrznego i wypuklo pierscienia zewnetrznego.W stanie nieobciazonym sprezyny — pierscienie stykaja sie ze soba w sposób liniowy, zas po jej obciazeniu zmieniaja sie promienie krzywizny pier¬ scieni i wystepuje ich zetkniecie powierzchniowe, przy czym pierscien zewnetrzny zostaje rozcia¬ gniety, zas wewnetrzny skurczony. W zestawio¬ nym polozeniu sprezyny wystepuje wskutek elastycznych wlasnosci pierscieni tylko czescio¬ we zetkniecie ich powierzchni, a tym samym wystepuje niedostateczny i nierównomierny roz¬ klad napiec w przekroju. W wyniku tego pier¬ scien zewnetrzny jest bardziej narazony w takich samych warunkach roboczych jak pierscien sprezyny ciernej wedlug niniejszego wynalazku.Zadaniem wynalazku jest skonstruowanie ta¬ kiej sprezyny ciernej zlozonej z zamknietego pierscienia zewnetrznego i zamknietego lub prze¬ cietego pierscienia wewnetrznego, w której zo¬ stalyby zrównowazone naprezenia w pierscieniu zewnetrznym, a tym samym odpowiednio pod¬ niesiona zywotnosc sprezyny. Zadanie to zgodnie z wynalazkiem rozwiazane zostalo w ten sposób, ze kat nachylenia pierscienia wewnetrznego jest mniejszy od kata nachylenia pierscienia zewne¬ trznego.Dzieki temu pierscien zewnetrzny nie jest do¬ datkowo obciazony na swej powierzchni czolowej, eliminujac niekorzystne skutki tego obciazenia.Na podstawie badan ustalono empirycznie, ze najkorzystniejsze warunki uzyskuje sie w przy¬ padku takiego skonstruowania pierscieni, gdy róznica ich katów nachylenia wynosi okolo 1°.Wynalazek wyjasniono przykladowo na rysun¬ ku, na którym fig. 1 przedstawia nienaprezona sprezyne cierna — wedlug znanego rozwiazania konstrukcyjnego — w przekroje poprzecznym, fig. 2 — sprezyne cierna wedlug fig. 1 napieta przy maksymalnym obciazeniu — w czesciowym przekroju odksztalconej postaci, fig. 3 — napieta sprezyne cierna wedlug wynalazku w czescio¬ wym przekroju, a fig. 4 — napieta sprezyne cier¬ na wedlug wynalazku w czesciowym przekroju.Sprezyna cierna przedstawiona na fig. 1 sta¬ nowi znane rozwiazanie i sluzaca do porównania z przedmiotem wynalazku zlozona jest z pierscie¬ nia zewnetrznego 1 i pierscienia wewnetrznego 2 o tym samym kacie nachylenia a. Sumaryczny kat stozka wynosi w tym przypadku dla obydwu pierscieni 2 a.Fig. 2 przedstawia te sama sprezyne, przy czym jej stozkowe powierzchnie zetkniecia la i 2a sa odksztalcone w stosunku do wystepujacych w sta¬ nie nieobciazonym sprezyny — w jej przekroju poprzecznym linii prostych. Odksztalcenie to jest wynikiem wystepowania dzialajacych w srodkach ciezkosci powierzchni Fsi i Fsa wypadkowych sil osiowych P oraz z tworzacych moment obrotowy sil promieniowych Pj i Pa.Wystepujace wskutek tego dodatkowe napre¬ zenia powoduja wzrost naprezen rozciagajacych na powierzchni czolowej 2b pierscienia zewnetrz¬ nego 2 i przedwczesne jego zniszczenie. Natomiast w pierscieniu wewnetrznym 1 w wyniku oddzia¬ lywujacych tego samego rodzaju obciazen wyste¬ puja naprezenia sciskajace jedynie w obrebie odksztalcen plastycznych.W przypadku sprezyny wedlug wynalazku przedstawionej na fig. 3 kat nachylenia a. pier¬ scienia wewnetrznego 1 jest mniejiszy od kata na¬ chylenia aa pierscienia zewnetrznego 2. Dzieki temu w stanie nieobciazonym sprezyny stworzona zostaje miedzy powierzchniami zetkniecia la i 2a pierscieni 1 i 2 klinowa szczelina 3 o kacie wierz¬ cholkowym 30' której ostrze skierowane jest kaz¬ dorazowo do srodka pierscienia zewnetrznego 2.Sprezyna przedstawiona w stanie obciazonym na fig. 4 wykazuje, ze dzieki zastosowaniu kata nachylenia a{ mniejszego od kata nachylenia a& powierzchnie zetkniecia la i 2a w przyblizeniu pozostaja nieodksztalcone. Wskutek róznicy ka¬ tów strona czolowa 2b pierscienia zewnetrznego pozostaje odciazona, w wyniku czego eliminuje «ie mozliwosc zniszczenia tego elementu.Przedmiot wynalazku daje w szczególnosci te korzysc, ze w porównaniu ze znanymi sprezyna¬ mi ciernymi umozliwia uzyskanie przy tych sa¬ mych obciazeniach znacznego zwiekszenia zy¬ wotnosci sprezyny. Na odwrót przy jednakowej zywotnosci umozliwia dzieki lepszemu wykorzy¬ staniu materialu znaczne zwiekszenie obciazen dopuszczalnych, a tym samym pracy sprezystej, która jak wiadomo wzrasta proporcjonalnie do kwadratu obciazenia. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sprezyna cierna, zlozona z zamknietego pier¬ scienia zewnetrznego i zamknietego lub prze- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6060371 cietego pierscienia wewnetrznego ze stozko¬ wymi powierzchniami zetkniecia wzajemnie przesuwajacymi sie wzgledem siebie pod dzia¬ laniem sil osiowych, znamienna tym, ze kat nachylenia a. pierscienia wewnetrznego (1) 5 6 jest mniejszy od kata nachylenia a& pierscie¬ nia zewnetrznego (2).

2. Sprezyna wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze róznica katów nachylenia a&—a{ wynosi oko¬ lo 30'. f'9-2 \p, Fig.3 Fig. i ? % PL PL