一种新型碟形弹簧组合方法与流程

作者:一拳超人 来源:www.wzsanhe.cn 发布于:2020-09-07 14:50:31
  本发明涉及一种新型碟形弹簧组合方法,属于振动控制领域。

  背景技术:

  碟形弹簧是在轴向上呈锥形并承受负载的特殊弹簧。碟形弹簧刚度大,缓冲吸振能力强,具有变刚度特性,并且具有很广范围的非线性特性。碟形弹簧能以小变形承受大荷载,所需空间小,组合使用方便,维修换装容易,使用寿命长。基于以上优点,碟形弹簧目前逐渐运用于建筑和大型设备隔振和振动控制领域中。现有的碟形弹簧组合方法包括对合、叠合及混合的组合方法,还有复合不同厚度,不同片数等的组合方法。

  然而,现有的碟形弹簧组合方法存在着以下不足:一是碟形弹簧的变形量很小,现有的组合方法最多只允许碟形弹簧变形到压平部位,对于碟形弹簧压平之后的广范围的非线性特性而言,没有充分利用;二是在现有的运用中,碟形弹簧组合片数多,荷载大,摩擦阻力影响过大。大量经验和试验表明,由于过大摩擦力的存在,现有的碟形弹簧组合而成的装置会失去碟形弹簧本身的非线性特性,表现出由摩擦力控制的力学特性,不利于实现优良的隔振效果。

  技术实现要素:

  本发明的目的在于针对现有的碟形弹簧组合方法的不足,提出一种新型碟形弹簧组合方法。

  技术方案

  一种新型碟形弹簧组合方法,包括碟形弹簧,应用于振动控制,其特征在于:还包括加载环,采用加载环来实现碟形弹簧的不同组合,碟形弹簧相互组合时不再直接接触,而是将加载环布设于碟形弹簧之间,大幅减小摩擦阻力影响,充分利用碟形弹簧的变刚度特性。

  具体而言,

  对合组合时,内部位置加载环21布设于对合的碟形弹簧内加载部位11,外部位置加载环23布设于对合的碟形弹簧外加载部位12。

  叠合组合时,内加载环、中间加载环和外加载环布设于叠合的碟形弹簧之间。

  本发明的有益效果为:

  (1)采用本发明方法进行组合的碟形弹簧可以变形至压平,甚至完全翻转,可以充分利用其广范围的非线性特性,增大系统的变形能力;

  (2)本发明减小组合的碟形弹簧的摩擦阻力,在大组合数量和大荷载条件下也可以取得良好的组合效果,提升系统的滞回隔振能力;

  (3)所用材料成本低廉,构造简单、拼装方便,便于更换;

  (4)可广泛用于采用隔振技术的振动控制领域。

  附图说明

  图1为碟形弹簧的示意图和剖面图;

  图2为本发明实施例1对合组合示意图;

  图3为本发明实施例1对合组合剖面图;

  图4为传统和新型碟形弹簧对合串联使用效果示意图;(a)传统方式(b)本发明方式(c)使用效果对比示意;

  图5为本发明实施例2叠合组合示意图;

  图6为本发明实施例2叠合组合剖面图;

  图7为传统和新型碟形弹簧叠合并联使用效果示意图;(a)传统方式(b)本发明方式(c)使用效果对比示意;

  图中标号:

  碟形弹簧1:碟形弹簧上加载部位11,碟形弹簧下加载部位12;

  加载环2:内部位置加载环21,中间位置加载环22,外部位置加载环23。

  具体实施方式

  下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。

  本领域公知,碟形弹簧是在轴向上呈锥形并承受负载的特殊弹簧,现有的组合方法包括对合、叠合及混合的组合方法,还有复合不同厚度,不同片数等的组合方法。碟形弹簧具有很广范围的非线性刚度特性,在振动控制领域有很好的利用前景,但是传统组合方法组合的碟形弹簧变形量不大,而且摩擦阻力过大,很难利用碟形弹簧非线性弹性变形的这一特点。本发明采用加载环来实现碟形弹簧的不同组合,可以大幅减小摩擦阻力影响,充分利用碟形弹簧的变刚度特性,在振动控制领域可以起到作用。

  如图1所示,本发明方法用到的碟形弹簧1,该产品本身为本领域现有技术。根据与加载环2接触位置的不同,可分别碟形弹簧上加载部位11,碟形弹簧下加载部位12。

  本发明加载环2,根据放置在碟形弹簧1的区域位置不同,包括内部位置加载环21,中间位置加载环22,外部位置加载环23。

  加载环2的截面形状不受限制,可以是菱形、矩形、圆形等,符合本发明的思想实质即可。

  加载环2的材料应为强度足够高的材料,如钢材等。

  以下进一步给出实施例对本发明技术方案作进一步说明。仅是本发明的典型实例,本发明的实施不限于此。

  实施例1

  如图2~4所示,对合组合时,内部位置加载环21布设于对合的碟形弹簧内加载部位11,外部位置加载环23布设于对合的碟形弹簧外加载部位12。

  本发明中,新型对合串联使用方式的基本原理为:传统的串联方式,直接将碟簧翻转叠合进行承载;而新型串联方式采用了加载环2方式承载,通过加载环来传递碟簧之间的承载力。两种对合串联方式的碟簧系统变形能力对比如图6所示。传统串联方式系统重力承载变形能力ds≤1.5h0,极限变形能力du≤2.0h0;新型串联方式系统重力承载变形能力ds≤2.0h0,极限变形能力du≤4.0h0。因此,采用新型碟簧串联方式,系统变形能力最大提升约为1倍。

  实施例2

  如图5~7所示,叠合组合时,内部位置加载环21、中间位置加载环22、外部位置加载环23布设于叠合的碟形弹簧1之间,其中内部位置加载环21处于碟形弹簧内加载部位11,外部位置加载环23处于碟形弹簧外加载部位12,中间位置加载环22的位置和数量随碟形弹簧的尺寸和荷载等变化而变化,非必要时甚至可以不布设。中间加载环的数量没有限制,应根据实际情况灵活确定。

  本发明中,新型叠合并联使用方式的基本原理为:传统的并联方式,直接将碟簧叠合进行承载,而本发明新型并联方式采用了加载环2方式承载,通过加载环来代替碟簧表面之间的接触来传递承载力。两种叠合并联方式的碟簧系统的滞回规则对比如图7所示。对于两组不同并联方式的碟簧组,考虑受到静态重力荷载p0,外部振动激励时,上部荷载在p1和p2之间变化。传统并联碟簧组在卸载时,若卸载程度较小,由于接触面摩擦力带来的粘-滑(stick-slip)现象,系统将在点②和点③之间振动,动刚度极大,阻尼耗能低,无隔振效果;而本发明新型并联方式系统接触面摩擦减小,碟簧将正常发挥回弹作用,系统将在点②和点⑤之间往复振动,动刚度较小,摩擦阻尼耗能合理,有利于隔振。采用新型碟簧并联方式,预期能解决了系统粘-滑问题,大幅提升隔振效果。

  以上实施例并未穷尽,仅举例说明。类似地,采用本发明方法思想,可以实现以上实施例的混合,以及结合现有的所有碟形弹簧组合方法,并取得更优的组合效果。

  技术特征:

  1.一种新型碟形弹簧组合方法,包括碟形弹簧,应用于振动控制,其特征在于:还包括加载环,

  采用加载环来实现碟形弹簧的不同组合,碟形弹簧相互组合时不再直接接触,而是将加载环布设于碟形弹簧之间,大幅减小摩擦阻力影响,充分利用碟形弹簧的变刚度特性。

  技术总结

  本发明为一种新型碟形弹簧组合方法,主要通过设置恰当的加载环来实现碟形弹簧的不同组合,属于振动控制领域。碟形弹簧是在轴向上呈锥形并承受负载的特殊弹簧,现有的组合方法包括对合、叠合及混合的组合方法,还有复合不同厚度,不同片数等的组合方法。碟形弹簧具有很广范围的非线性刚度特性,在振动控制领域有很好的利用前景,但是传统组合方法组合的碟形弹簧变形量不大,而且摩擦阻力过大,很难利用碟形弹簧非线性弹性变形的这一特点。本发明采用加载环来实现碟形弹簧的不同组合,可以大幅减小摩擦阻力影响,充分利用碟形弹簧的变刚度特性,在振动控制领域可以起到作用。


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