Способы и устройства понижения жесткости ирисовых пружин при неизменности их несущих усилий.

Согласно расчётным формулам(2.24) - (2.26) несущее усилие ирисовой пружины в плоском положении прямо пропорционально величине заневоливаиия . В этом положении жёсткость может не соответствовать необходимому значению, а возможности изменять геометрию исчерпаны.

Экспериментальное исследование показало, что закрутка упругих элементов в оправке при температурной обработке операции заневоливания влияетна жесткость ирисовой пружины в плоском положении [61, 62]. С целью уменьшения жёсткости ирисовых пружин с одинаковыми размерами в плоском положении разработан способ, согласно которому в процессе операции заневоливания опорные кольца ирисовой пружины деформируют по оси друг относительно друга, закрепляют в оправке с отгибом участков упругих элементов, прилегавших к опорным кольцам по отношению к плоскостям последних в направлении оси, идущей от меньшего кольца к большему на угол (рисунок 3.1) [62]. Отгиб участков упругих элементов, прилегающих к опорным кольцам в направленииоси, идущейот меньшего кольца к большему позволяет снижать жёсткость заневоленной ирисовой пружины в плоском положении. У заневоленной, таким образом, ирисовой пружины кольца деформированы друг относительно друга по оси. В упругом подвесе с инерционной массой опорные кольца совмещены друг с другом, и жёсткость ирисовой пружины намного уменьшена в сравнении с исходной. В результате выполняется условие несущей способности ирисовой пружины для инерционной массы и выполнено условие малой жёсткости. Таким образом, жёсткость ирисовой пружины призначении веса инерционной массы можно уменьшить до нуля, что решает проблему создания низкочастотных сейсомодатчиков.

На рисунке 3.2 представлена ирисовая пружина после заневоливания с разобранными половинами оправки; на рисунке 3.3 показаны нагрузочные характеристики ирисовых пружин, изготовленных без отгиба (кривая А) и по предлагаемому способу (кривая В).

Способ получения ирисовых пружин малой жёсткости может быть осуществлён с помощью оправки (рисунок 3.2), состоящейиз установочных колец 1, 2, 3, 4 с выступами 5 и 6. Между установочными кольцами зажимает опорные кольца 7, 8 ирисовой пружины, которой при этом сообщает одновременно осевую деформацию путём смещения опорных колец друг относительно друга. Число выступов 5 и 6 на каждом установочном кольце соответствует числу упругих элементов 9 ирисовой пружины.

Рисунок 3.1 – Способ регулирования жесткости ирисовых пружин за счет отгиба участков упругих элементов, прилегающих к опорным кольцам

Выступы 5 и 6 отклонены по отношению к плоскостям опорных колец 7, 8на угол (рисунок З.2) в сторону оси ирисовой пружины, идущей от меньшего кольца к большему. Таким образом, при зажиме опорных колец 7, 8 ирисовой пружины между установочными кольцами 1, 2, 3, 4 участки рабочих элементов 10, прилегающих к опорным кольцам отгибаются выступами 5 и 6 на угол .Для этого участки 10 должны находиться между этими выступами.

Угол подбирают экспериментально в зависимости от требуемой жесткости ирисовой пружины.

Рисунок 3.2 - Оправка для заневоливания ирисовой пружины

с отгибом упругих элементов

Призаневоливании ирисовой пружины большее опорное кольцо 7 и меньшее опорное кольцо 8 зажимают между установочными кольцами 1, 2 и 3, 4 соответственно. Выступы 5 и 6 должны приходитьсянаучастки 10 упругихэлементов, прилегающих к опорнымкольцам. При этом производится отгиб участковупругих элементов, прилегающих копорным кольцам 7, 8 по отношению к плоскости последних на угол . Одновременно сообщается осевое смещение опорным кольцам друг относительно другатак, чтобы отгибна угол был произведён в сторону оси , идущей от меньшего опорного кольца 8 к большему 7. В таком закреплённом состоянии ирисовуюпружину термообрабатывают.

У заневоленной, таким образом, ирисовой пружины в исходном состоянии опорные кольца смещены друг относительно друга. После установки на ирисовую пружину инертной массы опорные кольца под действием этой силы тяжести совмещаются в одну плоскость. На нагрузочной характеристике (рисунок 3.3) эта точка соответствует нагрузке . Этому значению соответствует участок нагрузочной характеристики (кривая В) с уменьшеннымуглом наклона к оси деформации .На рисунке 3.4 дана кривая зависимости жёсткости ирисовой пружины с размерами (2.28) в плоском положении в зависимости от угла отгиба . Из графика следует, что сувеличением жёсткость падает. Жёсткость также будет уменьшаться, если отгибать участки упругих элементов, прилегающих только к одному опорному кольцу, например внутреннему. Оправку для этого выполнить проще, таккак отгиб можно производить не выступами 5,6 (рисунок 3.2), а конусными выточками на кольцах. На рис.3.5 дан график изменения жёсткости ирисовой пружины с размерами (2.28) в зависимости от угла отгиба только участков упругих элементов, прилегающих к внутреннему кольцу ирисовой пружины.

Рисунок 3.3 – Нагрузочные характеристики ирисовой пружины.

Кривая В соответствует упругому элементу с отгибом. Для сравнения дана нагрузочная характеристика ирисовой пружины с одинаковой геометрией, но без отгиба.

Другой способ понижения жесткости заневоленных ирисовых пружин в плоском состоянии следует из расчётных формул (2.25), (2.26). Сувеличением величины заневоливания (смещения опорных колец ирисовой пружины после её термообработки в оправке) жёсткость в плоском состоянии падает. Однако увеличение при неизменном радиусе R влечёт за собой появление больших деформаций коробления при термообработке

Рисунок 3.4 – Кривая зависимости жесткости С ирисовой пружины от угла отгиба b упругих элементов

. Это отрицательно сказывается на способности фильтрации боковых помех упругого подвеса сеисмоприёмника.

Согласно второму способу [63] кольца ирисовой пружины (как опорные, так и промежуточные для многорядных пружин) разрезают в промежутках между упругими элементами на секторы. При этом все части конструкции ирисовой пружины без приложения сил не должны бытькинематически изменяемы друг относительно друга (то есть хотя бы одно опорное кольцо не должно быть разрезано). Затем секторы смещают в сторону, противоположную рабочей нагрузки (в сторону увеличения ) с возможностью свободной самоустановки. В этом новом положении секторы жёстко соединяют, например наклейкой нового кольца. На рис.3.6 изображен упругий элемент, изготовленный по второму способу.

Упругий элемент, изготовляемый предлагаемым способом, выполнен в виде пластины с прорезями, разделяющими её на лучи 1 (рисунок 3.6), каждыйиз которых соединен с кольцом 2 и по отдельности с одним из кольцевых секторов 3, соединенных дополнительным кольцом 4

Рисунок 3.5 - Кривая зависимости жесткости С ирисовой пружины от угла отгиба b упругих элементов на одном конце

Рисунок 3.6 - Ирисовая пружина, выполненная способом разреза опорных колец.

.

Вследствие малых значений величины заневоливания лучей 1, по сравнению с известнымитехническими решениями уменьшается искажение формылучей 1, в плоском положении, что повышает поперечную жёсткость упругого элемента и снижает погрешности измерения колебаний приналичииоставляющей колебаний поперечной оси упругого элемента.