專利名稱：一種小載荷大位移彈簧支吊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要應(yīng)用于電力、石油、化工行業(yè)的彈簧支吊架，尤其是一種小載荷大位移彈簧支吊裝置，屬于輸運(yùn)支撐設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
據(jù)申請人了解，現(xiàn)有恒力彈簧吊架普遍采用圓柱形螺旋壓縮彈簧或碟型彈簧(其典型結(jié)構(gòu)參見申請?zhí)枮镃N20091023M75. 2、名稱為《自補(bǔ)償式恒力彈簧支吊架》以及申請?zhí)枮镃N2008200315^. X、名稱為《一種恒力彈簧吊架》的中國專利申請文獻(xiàn))，因此吊架體積大、重量重，當(dāng)應(yīng)用于載荷較小、位移大的場合時，采用柱形螺旋壓縮彈簧或碟型彈簧作儲能件極不經(jīng)濟(jì)。此外，恒力彈簧支吊架中彈簧預(yù)壓變形量是其全變形量的48%以上，因此彈簧的彈性使用效率很不合理。對于較大型號吊架中的彈簧(單件重量可達(dá)50—200Kg，單件長度可達(dá)10000mm)而言，其本身的成形、調(diào)整節(jié)矩，端面加工、整形、熱處理及安裝等均較為困難，技術(shù)指標(biāo)也難以達(dá)到理想的精度要求?？傊?，采用現(xiàn)有恒力彈簧支吊架難以實(shí)現(xiàn)小載荷時的大位移，即使勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)，也勢必體積龐大，難以實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有恒力彈簧吊架存在的上述缺點(diǎn)，提出一種不僅結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧，并且可以充分發(fā)揮彈簧效能的小載荷大位移彈簧支吊裝置，從而滿足載荷較小、位移較大場合的需求。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的小載荷大位移彈簧支吊裝置包括彈性件，所述彈性件為渦卷彈簧，其內(nèi)端與中心的主軸固定連接，外端與支撐在機(jī)架上的外筒固定連接；所述主軸與極徑漸變的蝸殼狀變徑輪回轉(zhuǎn)中心固連，所述變徑輪的大徑處與柔性吊掛件的一端固連，所述柔性吊掛件的另一端卷繞變徑輪后與負(fù)載端相連。使用時，外筒支撐固定在機(jī)架上，負(fù)載端源自支吊的電力、石油、化工等行業(yè)的輸送管路。當(dāng)這些管路因熱脹冷縮等因素引起自身位置變化時，該裝置將通過變徑輪補(bǔ)償輸送管路的位移變化，并實(shí)現(xiàn)載荷恒定。由于本發(fā)明巧妙采用渦卷彈簧與變徑輪有機(jī)結(jié)合的合理結(jié)構(gòu)，因此不僅結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧，而且彈簧的預(yù)緊力很小，可以實(shí)現(xiàn)較大的伸縮變形，從而可以充分發(fā)揮彈簧的效能，滿足小載荷、大變形位移場合的需要，其制造工藝性好， 彈簧質(zhì)量容易控制，因此可以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。本發(fā)明進(jìn)一步的完善之一為，所述主軸的兩端分別與位于外筒軸向兩側(cè)的兩變徑輪回轉(zhuǎn)中心固連，所述兩變徑輪的大徑處分別與兩柔性吊掛件的一端固連，所述兩柔性吊掛件的另一端分別卷繞對應(yīng)的變徑輪后與作為負(fù)載端的連接板兩側(cè)連接，所述連接板對應(yīng)外筒軸向?qū)ΨQ中心平面的位置設(shè)有吊掛件。這樣可以在單個裝置使用時，吊裝負(fù)載，并使負(fù)荷作用在渦卷彈簧的對稱中心平面，避免產(chǎn)生單側(cè)扭矩。
本發(fā)明進(jìn)一步的完善之二為，所述彈簧支吊裝置有兩只，其外筒分別對稱固定在門形機(jī)架的上部兩側(cè)，其四處的柔性吊掛件分別卷繞對應(yīng)的變徑輪后與作為負(fù)載端的矩形連接板四角連接，所述連接板的中部支撐頂柱及其上端的頂板。這樣可以兩套裝置配合使用，在頂板上支撐負(fù)載，并使負(fù)荷作用在渦卷彈簧的對稱中心平面，避免產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)扭矩。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的側(cè)視圖。圖3為圖1的局部剖視放大圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
本實(shí)施例的小載荷大位移彈簧支吊裝置如圖1、2、3所示，左側(cè)板2、右側(cè)板3與筒體組成閉合式外筒4。外筒4通過吊具16支吊在機(jī)架上，內(nèi)壁固定有止動板5。主軸7通過軸承6支撐在左側(cè)板2和右側(cè)板3上。其兩端分別與位于外筒4軸向兩側(cè)的兩變徑輪1的回轉(zhuǎn)中心通過花鍵副固連。作為彈性件的渦卷彈簧8安裝在閉合式外筒4內(nèi)，內(nèi)端通過鉤卡在主軸7的溝槽中固定，外端通過卡住止動板5的卡鉤與外筒固定連接。兩柔性吊掛件——鏈條12 (也可以是鋼絲繩)分別卷繞在對應(yīng)的變徑輪1上，一端固定在變徑輪1的大徑處，另一端卷繞變徑輪后與作為負(fù)載端的連接板11的兩側(cè)連接，該連接板對應(yīng)外筒4軸向?qū)ΨQ中心平面的位置設(shè)有吊掛件14。使用時，當(dāng)將外筒支撐在機(jī)架上之后，可以將輸送管路之類的各種載荷體懸吊在連接板上，連接板通過柔性吊掛件以及變徑輪和主軸，將負(fù)載傳遞到渦卷彈簧，使其產(chǎn)生可以形成力矩平衡的變形。當(dāng)載荷體由于熱脹冷縮作用出現(xiàn)位移時，平面渦卷彈簧會卷緊(熱脹)或釋放(冷縮)，通過柔性吊掛件同步動作，從而抵消載荷體發(fā)生位移時載荷的變化。主軸7上還固連有周邊設(shè)置間隔分布插銷孔的鎖定板9，在需要時鎖定載荷時，將銷軸13穿過銷軸孔插入側(cè)板的孔中，即可方便地將支吊架載荷鎖定。為了獲得理想的恒力效果，變徑輪變徑段的極徑與轉(zhuǎn)角為線性關(guān)系，具體關(guān)系式為
P= a Φ/ω
P -—變徑輪的極徑 a-—極徑變化率 ω-—角度變化率 Φ――轉(zhuǎn)角
柔性吊掛件負(fù)載端工作行程與變徑輪直徑的關(guān)系為 L ^ 3(rl+r2) X π/4 上式中L——工作行程Π——變徑輪的最大半徑， r2——變徑輪的最小半徑
作為對上述技術(shù)方案的優(yōu)化，所述平面渦卷彈簧為變扭矩平面渦卷彈簧，其扭矩與渦卷彈簧變形角以及渦卷彈簧工作圈展開長度符合下式 Τ=Ε*Ι*Ψ/1 上式中Τ—渦卷彈簧扭矩(單位Nmm) E—材料彈性模量(單位N/mm2) Ψ---渦卷彈簧變形角(單位rad) 1一一渦卷彈簧工作圈展開長度(單位mm) 實(shí)施例二
本實(shí)施例的小載荷大位移彈簧支吊裝置如圖4所示，兩只彈簧支吊裝置的外筒4分別對稱固定在門形機(jī)架17的上部兩側(cè)，四處的柔性吊掛件分別卷繞對應(yīng)的變徑輪1后，與作為負(fù)載端的矩形連接板11四角連接。該連接板的中部支撐頂柱15及其上端的頂板14。這樣可以兩套裝置配合使用，在頂板上支撐輸送管路之類的各種載荷體，連接板通過柔性吊掛件以及變徑輪和主軸，將負(fù)載傳遞到兩渦卷彈簧，使其產(chǎn)生可以形成力矩平衡的變形，抵消載荷體發(fā)生位移時載荷的變化。歸納起來，本發(fā)明的與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)
1、使用時占用的空間位置不到現(xiàn)有產(chǎn)品的1/2，可以解決大位移吊架因體積大難以布置的難題。2、體積小重量輕，成本僅是現(xiàn)有產(chǎn)品的一半。3.所選用彈簧規(guī)格品種單一，可組合使用，適合各種載荷的不同需求，便于自動化、流水線批量生產(chǎn)。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種小載荷大位移彈簧支吊裝置，包括彈性件，其特征在于所述彈性件為渦卷彈簧，其內(nèi)端與中心的主軸固定連接，外端與支撐在機(jī)架上的外筒固定連接；所述主軸與極徑漸變的蝸殼狀變徑輪回轉(zhuǎn)中心固連，所述變徑輪的大徑處與柔性吊掛件的一端固連，所述柔性吊掛件的另一端卷繞變徑輪后與負(fù)載端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小載荷大位移彈簧支吊裝置，其特征在于所述變徑輪的變徑段極徑與轉(zhuǎn)角為線性關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小載荷大位移彈簧支吊裝置，其特征在于所述平面渦卷彈簧為變扭矩平面渦卷彈簧，其扭矩與渦卷彈簧變形角以及渦卷彈簧工作圈展開長度符合下式Τ=Ε*Ι*Ψ/1上式中τ---渦卷彈簧扭矩 Ε—材料彈性模量 Ψ一一渦卷彈簧變形角 1一一渦卷彈簧工作圈展開長度根據(jù)權(quán)利要求3所述的小載荷大位移彈簧支吊裝置，其特征在于所述主軸的兩端分別與位于外筒軸向兩側(cè)的兩變徑輪回轉(zhuǎn)中心固連，所述兩變徑輪的大徑處分別與兩柔性吊掛件的一端固連，所述兩柔性吊掛件的另一端分別卷繞對應(yīng)的變徑輪后與作為負(fù)載端的連接板兩側(cè)連接，所述連接板對應(yīng)外筒軸向?qū)ΨQ中心平面的位置設(shè)有吊掛件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小載荷大位移彈簧支吊裝置，其特征在于所述彈簧支吊裝置有兩只，其外筒分別對稱固定在門形機(jī)架的上部兩側(cè)，其四處的柔性吊掛件分別卷繞對應(yīng)的變徑輪后與作為負(fù)載端的矩形連接板四角連接；所述連接板的中部支撐頂柱及其上端的頂板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的小載荷大位移彈簧支吊裝置，其特征在于所述外筒由左側(cè)板、右側(cè)板與筒體組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的小載荷大位移彈簧支吊裝置，其特征在于所述外筒內(nèi)壁固定有止動板；所述渦卷彈簧的內(nèi)端通過鉤卡在主軸的溝槽中固定，外端通過卡住止動板的卡鉤與外筒固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的小載荷大位移彈簧支吊裝置，其特征在于所述主軸通過軸承支撐在左側(cè)板和右側(cè)板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的小載荷大位移彈簧支吊裝置，其特征在于所述主軸的兩端分別與位于外筒軸向兩側(cè)的兩變徑輪的回轉(zhuǎn)中心通過花鍵副固連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小載荷大位移彈簧支吊裝置，屬于輸運(yùn)支撐設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括彈性件，所述彈性件為渦卷彈簧，其內(nèi)端與中心的主軸固定連接，外端與支撐在機(jī)架上的外筒固定連接；所述主軸與極徑漸變的蝸殼狀變徑輪回轉(zhuǎn)中心固連，所述變徑輪的大徑處與柔性吊掛件的一端固連，所述柔性吊掛件的另一端卷繞變徑輪后與負(fù)載端相連。由于本發(fā)明巧妙采用渦卷彈簧與變徑輪有機(jī)結(jié)合的合理結(jié)構(gòu)，因此不僅結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧，而且彈簧的預(yù)緊力很小，可以實(shí)現(xiàn)較大的伸縮變形，從而可以充分發(fā)揮彈簧的效能，滿足小載荷、大變形位移場合的需要，其制造工藝性好，彈簧質(zhì)量容易控制，因此可以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
文檔編號F16L3/205GK102278539SQ201110168618
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者吳利群, 帖榮康, 揚(yáng)青, 王曉偉, 王金富 申請人:吳利群