專利名稱：新型變力碟形彈簧支吊架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬機(jī)械工程領(lǐng)域。
本實(shí)用新型是一種新結(jié)構(gòu)變力碟形彈簧支吊架，它用于發(fā)電廠汽水管道或鍋爐設(shè)備等在受熱后產(chǎn)生位移時需要有垂直方向位移的支吊點(diǎn)上。
現(xiàn)行已知的技術(shù)，一般均采用園柱形螺旋壓縮彈簧作為儲能部件制成變力支吊架。其主要的缺陷是支承載荷受到彈簧材料與技術(shù)上的限制，不能承受大于22噸以上的載荷?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)中所載的變力支吊架的最大支承力為217384N(約相當(dāng)于22噸)，超過此值的變力支吊架已無法制造。鑒于工程上的需要，大于22噸的變力支吊架可以采用碟形彈簧制造。但是由于碟形彈簧所具有的剛度大、變形量小的特性以及為了滿足支承載荷變化率V≤25％的要求，需用的碟形彈簧數(shù)量較多，使得一般采用碟形彈簧制成的變力支吊架不能充分發(fā)揮彈簧的能量，因而效率低下，成本較高，造成浪費(fèi)。這是一個長期以來一直未能突破的難題。
本實(shí)用新型的目的在于采用一種新型的結(jié)構(gòu)，提高變力碟簧支吊架的效率，實(shí)現(xiàn)支承載荷大、成本降低的目的。
本實(shí)用新型采用取如下的技術(shù)方案在一個鋼制殼體內(nèi)的下部放置碟形彈簧組，在碟形彈簧組的上方設(shè)置一套對稱的杠桿機(jī)構(gòu)，杠桿機(jī)構(gòu)的上方設(shè)有支承壓板以承受工作載荷。按照力矩平衡的原理，杠桿機(jī)構(gòu)將較小的碟簧變形量改變?yōu)檩^大的工作位移量，從而合理地利用碟形彈簧組剛度大，變形量小的特性，使其通過杠桿的轉(zhuǎn)換以后獲得剛度減小、變形量增大的性能。
下面以附圖和實(shí)例對本實(shí)用新型作詳細(xì)的說明。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，系實(shí)施例之一。圖中W代表被支承物的重力載荷。
圖2為
圖1中的外杠桿工作原理圖。圖中O為主軸軸心，它是杠桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的中心；PZ為支承載荷、A為杠桿承受支承載荷的中心點(diǎn)PD為碟形彈簧力、B為杠桿承受碟簧彈力PD的中心點(diǎn)，θ為杠桿裝配后AO連線對水平面的初始夾角。
由
圖1可見，本實(shí)用新型由鋼質(zhì)殼體1，支承壓板2，內(nèi)杠桿3，外杠桿4，主軸5，碟簧壓板6，碟形彈簧7，主軸支架8，載荷拉桿9構(gòu)成。其工作原理如下將殼體底面固定于工作現(xiàn)場的鋼梁上，被支承的管道(或設(shè)備)用載荷拉桿9連結(jié)，懸吊在設(shè)定的位置。此時工作載荷即經(jīng)由支承壓板2傳至內(nèi)外杠桿3及4，杠桿3及4受力后將繞固定于主軸支架8上的主軸旋轉(zhuǎn)，使載荷拉桿產(chǎn)生垂直方向的位移，同時杠桿3及4將載荷力經(jīng)碟簧壓板6傳至碟形彈簧組7，使后者產(chǎn)生軸向變形。碟形彈簧組7在裝配時已按設(shè)計(jì)要求予先壓縮而儲有一定能量，此能量所產(chǎn)生的碟簧力矩MD正好與被支承物所需的支承力矩MZ相平衡，即MZ＝MD………(1)關(guān)于力矩MZ與MD的構(gòu)成詳見后述特征部分。
碟形彈簧組的作用是當(dāng)載荷拉桿產(chǎn)生向下位移運(yùn)動時，彈簧組受壓縮而變形；當(dāng)載荷拉桿產(chǎn)生向上位移運(yùn)動時，彈簧組則以所儲能量回彈伸長，從而保持被支承物處于恰當(dāng)位置。
由于碟形彈簧的彈力PD是跟隨簧片的軸向變形f的變化而變化的，當(dāng)變形量f增大時，PD也增大，同時碟簧力矩MD也相應(yīng)增大；反之則均減小。由式(1)可見，當(dāng)MD變化時，MZ也發(fā)生同樣的變化，所以支承力PZ也發(fā)生變化，從而PZ與實(shí)際被支承物的重力載荷W之間發(fā)生差值，此差值的范圍按照國家標(biāo)準(zhǔn)用一個變化率V來限定，即V＝|PZ-W/2|/PZ×100％≤25％……………………………(2)由于支承力PZ與被支承物的重力W不完全一致，它允許有限定范圍的變化所以此類支吊架稱為變力支吊架。
本實(shí)用新型的特征在于在碟形彈簧組與碟簧壓板的上方設(shè)置一對并聯(lián)的內(nèi)杠桿3與一對并聯(lián)的外杠桿4，兩對杠桿的位置與載荷拉桿的中心線對稱。杠桿的上端承受由支承壓板2傳來的工作載荷PZ，其下端則承受由碟形彈簧組7傳來的彈簧力PD。參見圖2(圖2以外杠桿為例，內(nèi)杠桿的原理相同)杠桿上端的受力中心為A點(diǎn)，下端的受力中心為B點(diǎn)，O為主軸中心。杠桿的力矩平衡關(guān)系為PZ·AOcosθ＝PD·BOcosθ………………………………………(3)式(3)的左方PZ·AOcosθ＝MZ，式(3)的右方PD·BOcosθ＝MD，所以式(3)與式(1)等效。
杠桿的中心點(diǎn)A在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動過程中將實(shí)現(xiàn)工作位移量T。與此同時，碟形彈簧組的工作變形量∑f＝BC、顯然，T＞BC。設(shè)杠桿的比值為N，根據(jù)圖2可得下式T/BC＝AO/BO＝N……………………………………………………(4)設(shè)未采用杠桿之前的碟簧組效率為1，則采用杠桿后，由于碟簧以盡可能大的彈力PD參與工作，碟簧組的效率將提高到接近N倍。式(4)的物理含義是為獲得工作位移量T，所需的碟形彈簧組的變形量僅為BC即可。但式(4)必須建立在式(3)力矩平衡的基礎(chǔ)上，即碟形彈簧力PD必須達(dá)到PD＝PZ·AOcosθ/BOcosθ＝PZ·AO/BO＝N·PZ……………………(5)由式(5)可見，在采用杠桿以后所需的碟簧力PD將增大為N倍，此時可將碟形彈簧組的予壓力提高或改選碟形彈簧的規(guī)格以滿足式(5)的需要。
根據(jù)以上所述，只要適當(dāng)選擇AO、BO、θ諸值，將可獲得最佳的效果。
圖1的實(shí)例為座式變力吊架的結(jié)構(gòu)示意。對于其它各種結(jié)構(gòu)形式的變力支吊架如懸吊式吊架、座式支架等，其杠桿結(jié)構(gòu)與工作原理與本實(shí)例基本相同。
本實(shí)例所采用的杠桿為對稱式杠桿。在特定情況下也可采用非對稱式結(jié)構(gòu)的杠桿，且杠桿的位置可設(shè)置在碟形彈簧組的下方，其工作原理仍保持不變。
權(quán)利要求1.一種新型變力碟形彈簧支吊架，主要由殼體(1)、支承壓板(2)、內(nèi)杠桿(3)、外杠桿(4)、主軸(5)、碟簧壓板(6)、碟形彈簧組(7)、主軸支架(8)、載荷拉桿(9)構(gòu)成，本裝置的特征在于在碟形彈簧組與碟簧壓板的上方設(shè)置內(nèi)外各一對對稱的杠桿(3)與(4)，使碟形彈簧組較小的變形量(BC)放大為較大的工作位移量(T)，從而可大大減少使用碟形彈簧的數(shù)量；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型變力碟形彈簧支吊架，其特征在于所述的杠桿裝置可以采用非對稱式的結(jié)構(gòu)，達(dá)到同樣的減少碟簧數(shù)量的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型變力碟形彈簧支吊架，其特征在于所述的杠桿裝置可以設(shè)置在碟形彈簧組的下方，達(dá)到同樣的實(shí)現(xiàn)放大工作位移(T)的目的。
專利摘要一種新型變力碟形彈簧支吊架,用于發(fā)電廠汽水管道或鍋爐設(shè)備等在受熱后產(chǎn)生位移時需要垂直方向位移的支吊點(diǎn)上,其特征是在碟形彈簧組與碟簧壓板的上方設(shè)置內(nèi)外各一對對稱的杠桿,借助杠桿放大機(jī)構(gòu)可大大減少應(yīng)用碟形彈簧的數(shù)量,從而可擴(kuò)大變力碟形彈簧支吊架的應(yīng)用范圍以及降低制造成本。本實(shí)用新型可滿足工作載荷大于22噸的工程需要。本實(shí)用新型屬機(jī)械工程領(lǐng)域。
文檔編號F16F1/02GK2318451SQ9724831
公開日1999年5月12日 申請日期1997年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月4日
發(fā)明者金佩峰 申請人:金佩峰