專利名稱：自調(diào)式恒力碟簧支吊架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種碟簧支吊架。
目前的碟簧支吊架，其設(shè)計(jì)方式是將碟簧的拉桿與回轉(zhuǎn)框架的回轉(zhuǎn)圓周相切，取近似直線的一段回轉(zhuǎn)距離作其工作距離，即將漸增性拉桿回轉(zhuǎn)力臂與漸增性的碟簧彈力相近似的位移區(qū)域作為恒力吊架的工作范圍。因此，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為碟簧組件與支吊架的固定框架焊為一體，碟簧拉桿被限定于直線位移方式，回轉(zhuǎn)力臂的起始點(diǎn)在支軸的水平線上方并與支軸的水平線成45°的夾角，終止于支軸水平線。因此這種結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)力臂過長(zhǎng)，機(jī)構(gòu)體積較大，為保證恒力支吊架與懸吊物處于4°的偏角范圍內(nèi)，其吊架的垂直空間要求大。如目前載荷軸產(chǎn)生400mm垂直位移的支吊架，其回轉(zhuǎn)拉桿長(zhǎng)565mm，載荷軸水平位移165mm，與垂直位移量之比達(dá)到41％。同時(shí)，由于其設(shè)計(jì)要求有近似直線位移，造成了選用碟簧的位移量小，對(duì)機(jī)構(gòu)的放大倍數(shù)較大，又由于機(jī)構(gòu)的特性曲線與碟簧的特性曲線非完全相同，故對(duì)碟簧的利用率較低，一般為75％左右。而且同一位移吊架由于載荷的不同就無法使用同一種碟簧，同樣載荷相同，位移不同也不能使用同一種碟簧，造成碟簧品種繁多，互換性差，難以批量生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小、回轉(zhuǎn)位移大、碟簧利用率高的自調(diào)式恒力碟簧支吊架。
本實(shí)用新型的目的是通過如下技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型所述的自調(diào)式恒力碟簧支吊架，包括固定框架、回轉(zhuǎn)框架、碟簧組等，其特點(diǎn)是回轉(zhuǎn)框架通過一主軸與固定框架相固定，且回轉(zhuǎn)框架可繞該主軸回轉(zhuǎn)；回轉(zhuǎn)框架上固定有一載荷軸，一拉桿軸；固定框架與拉桿軸相應(yīng)的側(cè)壁上裝有球形軸承，球形軸的球形軸頭裝于該球形軸承內(nèi)，另一端固定在碟簧組側(cè)壁上；碟簧組內(nèi)裝有碟簧，碟簧上裝有一壓板；拉桿的一端固定在拉桿軸上，另一端固定在碟簧壓板上?；剞D(zhuǎn)框架繞主軸回轉(zhuǎn)時(shí)，其載荷軸與主軸的軸心連線可沿主軸的軸心水平面產(chǎn)生沿該水平面向上45°或向下45°的回轉(zhuǎn)角。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，位移范圍大，碟簧的利用率高。可廣泛適用鍋爐、發(fā)電、石油化工、冶金、電氣化鐵路接觸網(wǎng)等易產(chǎn)生形變應(yīng)力的設(shè)備。
下面結(jié)合一個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明


圖1給出的是本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2給出的是本實(shí)用新型的工作狀態(tài)示意圖；圖3是碟簧的特性曲線圖；圖4是拉桿回轉(zhuǎn)特性曲線圖；圖5是回轉(zhuǎn)框架工作狀態(tài)參數(shù)關(guān)系圖。
在
圖1中，1是本實(shí)用新型的固定框架，10是回轉(zhuǎn)框架，在該回轉(zhuǎn)框架上設(shè)有一主軸8，該主軸8將回轉(zhuǎn)框架10固定在固定框架1上，且能使回轉(zhuǎn)框架10繞該主軸轉(zhuǎn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)框架10上還固定有一載荷軸2，以支起被懸吊的重物(如鍋爐等)W；回轉(zhuǎn)框架10上還設(shè)一拉桿軸3。固定框架1的與拉桿軸3相應(yīng)側(cè)壁上固定球形軸承11，球形軸5的球形軸頭位于球形軸承11內(nèi)，另一端固定在碟簧組7的側(cè)壁上，碟簧組內(nèi)設(shè)若干碟簧6，碟簧6上裝有壓板12；拉桿4一端固定在拉桿軸3上，一端固定在碟簧壓板12上?；剞D(zhuǎn)框架10處于圖示位置時(shí)為本實(shí)用新型的初始狀態(tài)，此時(shí)滿足下列設(shè)計(jì)要求①主軸8的軸心A與載荷軸2的軸心C的連線AC與主軸的軸心水平面成夾角α為45°；②拉桿軸的軸心B及球形軸的球形軸頭中心D的連線BD位于同一水平面內(nèi)，且與拉桿4、碟簧組7的軸線在同一水平面內(nèi)。設(shè)A到BD的垂線交BD于E點(diǎn)，則AE即為拉桿4繞主軸8回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)力臂。設(shè)C到A點(diǎn)的水平線垂線交點(diǎn)為K，則AK為載荷軸2繞主軸8回轉(zhuǎn)的力臂。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)自調(diào)整恒力支吊的工作原理如下如圖2所示，當(dāng)本實(shí)用新型所支吊的重物由于某種原因產(chǎn)生形變時(shí)(如鍋爐由于受熱整體膨脹或冷卻整體收縮等)，設(shè)此時(shí)由于形變重物W產(chǎn)生向下的位移，則回轉(zhuǎn)框架10產(chǎn)生繞主軸8的回轉(zhuǎn)，其中拉桿軸3將以AB為半徑沿
圓弧回轉(zhuǎn)，載荷軸以AC為半徑繞
弧線回轉(zhuǎn)。設(shè)回轉(zhuǎn)后的位置如圖中虛線所示，即B回轉(zhuǎn)到B’,C回轉(zhuǎn)到C’。載荷軸繞主軸的回轉(zhuǎn)角為β。此時(shí)由于拉桿4產(chǎn)生位移，設(shè)該位移為到B點(diǎn)的垂直位移BF，則拉桿將帶動(dòng)壓板12壓縮碟簧6，使碟簧6產(chǎn)生彈性形變。由于碟簧6的彈性形變的產(chǎn)生，碟簧將產(chǎn)生彈性回復(fù)力作用于拉桿，因此拉桿的受力將發(fā)生變化，較起始位置受力增大。同時(shí)此時(shí)球形軸5的球形軸頭產(chǎn)生向上的旋轉(zhuǎn)，為保證拉桿的受力始終沿其軸線方向，球形軸5的軸頭球面必須為大于或等于半球的球面。此時(shí)由圖2可知，拉桿4的力臂將發(fā)生變化，由起始位置的AE變?yōu)锳E’，載荷軸2的力臂也發(fā)生變化，由起始的AK變?yōu)锳K’。在選定AC、AB、CB、BD、AD、拉桿長(zhǎng)度的參數(shù)后，適當(dāng)選取碟簧的參數(shù)，根據(jù)力矩平衡原理即可計(jì)算出拉桿受力與載荷軸的受力，據(jù)此可以算出由于載荷W的形變導(dǎo)致的載荷軸的受力。根據(jù)回轉(zhuǎn)框架回轉(zhuǎn)位置的在不同點(diǎn)時(shí)的各點(diǎn)載荷軸受力情況，即可算出載荷軸受力的恒定度。由此可以看出，載荷軸繞主軸的回轉(zhuǎn)角度范圍取決于載荷軸、主軸、拉桿軸三者之間的幾何尺寸、拉桿軸與球形軸軸頭球心尺寸、拉桿長(zhǎng)度及碟簧的參數(shù)。適當(dāng)選取上述參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)載荷軸繞主軸軸心水平面向上或向下45°范圍的回轉(zhuǎn)，且實(shí)現(xiàn)吊架的自調(diào)整恒力支吊。現(xiàn)以額定載荷為4350KG的恒力碟簧支吊架為例計(jì)算如下①選取回轉(zhuǎn)框架主軸與載荷軸的軸間距離AC=141.1mm，主軸與拉桿軸的軸間距AB=102.43mm，主軸到球形軸的軸頭球心距AD=180.28mm，拉桿軸心到球形軸軸頭球心距BD=127.8mm，拉桿軸與載荷軸的軸心連線CB及其與主軸的軸心連線CA之夾角為∠CAB=45°,CBD處同一水平面上。此時(shí)為初始狀態(tài)，可算出AE=100mm,CK=100mm(參見
圖1)。②選取標(biāo)準(zhǔn)壓平后為10KG受力的碟簧片組成碟簧6，使其壓縮量系數(shù)R為0.25、0.5、0.54、0.75時(shí)，其受力為4350KG、6500KG、6900KG、8500KG。即選取碟簧的特性曲線如圖3所示。則有當(dāng)載荷軸回轉(zhuǎn)到C、C’、C”、C”’四個(gè)狀態(tài)時(shí)如圖5所示，對(duì)應(yīng)于(a)碟簧壓縮量系數(shù)為0.25時(shí)，受力4350KG，此時(shí)拉桿位移為零，即BF=0,AE=100mm,AK=100mm；即起始狀態(tài)；(b)碟簧壓縮量系數(shù)為0.5時(shí)，受力為6500KG，此時(shí)拉桿位移BF’=67mm,AE’=93.9mm,AK’=140mm(c)碟簧壓縮量系數(shù)為0.54時(shí)，受力6900KG，此時(shí)拉桿位移BF″=77.7mm,AE″=89.9mm,AK″=141mm；載荷軸水平位移達(dá)最大值；(d)碟簧壓縮量系數(shù)為0.75時(shí)，受力8500KG，此時(shí)拉桿位移BF=135mm,AE=50.9mm,AK=100mm；根據(jù)上述四種狀態(tài)給出拉桿力臂AE值與碟簧的關(guān)系曲線如圖4所示，此即為回轉(zhuǎn)框架的拉桿回轉(zhuǎn)特性曲線。
根據(jù)上述四種狀態(tài)給出其對(duì)應(yīng)工作狀態(tài)參數(shù)關(guān)系如圖5所示。
根據(jù)上述四種狀態(tài)，利用力矩平衡原理，分別計(jì)算出載荷軸的受力如下(設(shè)載荷軸受力為N)因?yàn)镹=碟簧受力×力臂(AE)/載荷軸力臂(AK)，(因?yàn)榈傻氖芰閺椥曰貜?fù)力等于拉桿的拉力，碟簧受力等于壓縮量系數(shù)乘以所受壓力)。
故對(duì)(a),N=0.25時(shí)4350×100/100=4350KG；對(duì)(b),N=0.50時(shí)6500×93.9/140=4360KG；對(duì)(c),N=0.54時(shí)6900×89.8/141=4384KG；對(duì)(d),N=0.75時(shí)8500×50.9/100=4326KG。
所以，該恒力碟簧吊架的恒定度=(最大值-最小值)/(最大值+最小值)=(4384-4326)/(4384+4326)=0.67％因此，其恒定度大大優(yōu)于6％的標(biāo)準(zhǔn)要求。而本吊架運(yùn)轉(zhuǎn)過程中載荷軸較起始狀態(tài)的最大水平位移量為(141mm-100mm)=41mm，可算出其擺動(dòng)偏角小于4°的要求。同時(shí)由于碟簧參數(shù)選取范圍的擴(kuò)大，大大提高了碟簧的利用率，可達(dá)95％，可節(jié)省材料。根據(jù)上述設(shè)計(jì)原則選取參數(shù)，對(duì)于目前載荷軸產(chǎn)生400mm垂直位移的吊架，可使其拉桿長(zhǎng)度比原來縮小一半，為283mm，載荷軸水平位移比原來縮小一半，為83mm，垂直位移比原來縮小為20.5％，因而其體積大為縮小，且能使載荷軸產(chǎn)生90°回轉(zhuǎn)。不僅性能提高，而且能節(jié)省大量材料。
權(quán)利要求1．自調(diào)式恒力碟簧支吊架，包括固定框架(1)、回轉(zhuǎn)框架(10)、碟簧組(7)、其特征在于回轉(zhuǎn)框架(10)通過一主軸(8)固定在固定框架(1)上且可繞該主軸(8)回轉(zhuǎn)；該回轉(zhuǎn)框架(10)上還固定有一載荷軸(2)，一拉桿軸(3)；固定框架(1)與拉桿軸(3)相應(yīng)的側(cè)壁上裝有球形軸承(11)，球形軸(5)的球形軸頭裝在該球形軸承(11)內(nèi)，另一端固定在碟簧組(7)側(cè)壁上；碟簧組(7)內(nèi)裝有碟簧(6)，碟簧(6)上裝有壓板(12)；拉桿(4)的一端固定在拉桿軸(3)上，另一端固定在碟簧壓板(1 2)上；回轉(zhuǎn)框架(10)繞主軸(8)回轉(zhuǎn)時(shí)，其載荷軸(2)與主軸(8)的軸心連線可沿主軸(8)的軸心水平面產(chǎn)生沿該水平面向上或向下45°的回轉(zhuǎn)角。
2．根據(jù)權(quán)利要求所述的的支吊架，其特征在于所述的球形軸(5)的球形軸頭為大于或等于半球的球形。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的支吊架，其特征在于當(dāng)回轉(zhuǎn)框架(10)產(chǎn)生最大水平位移時(shí)，其相應(yīng)碟簧(6)的壓縮量系數(shù)大于其中心值0.50。
專利摘要自調(diào)式恒力碟簧支吊架,包括固定框架、回轉(zhuǎn)框架、碟簧組等,其特點(diǎn)是回轉(zhuǎn)框架由主軸固定于固定框架且能繞其回轉(zhuǎn),其上設(shè)載荷軸、拉桿軸、拉桿連接拉件軸和碟簧組內(nèi)之碟簧壓板,碟簧組通過球形軸固定并支于固定在固定框架之側(cè)壁的球形軸承內(nèi)。且回轉(zhuǎn)框架能繞主軸產(chǎn)生90°之回轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、位移范圍大,碟簧利用率高。可廣泛用于鍋爐、發(fā)電、石油化工、冶金、電氣化鐵路接觸網(wǎng)等易產(chǎn)生形變應(yīng)力的設(shè)備。
文檔編號(hào)F16F1/00GK2329809SQ9822586
公開日1999年7月21日 申請(qǐng)日期1998年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月21日
發(fā)明者樊紅 申請(qǐng)人:樊紅