专利名称：一种小载荷大位移弹簧支吊装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种主要应用于电力、石油、化工行业的弹簧支吊架，尤其是一种小载荷大位移弹簧支吊装置，属于输运支撑设施技术领域。
背景技术：
据申请人了解，现有恒力弹簧吊架普遍采用圆柱形螺旋压缩弹簧或碟型弹簧(其典型结构参见申请号为CN20091023M75. 2、名称为《自补偿式恒力弹簧支吊架》以及申请号为CN2008200315^. X、名称为《一种恒力弹簧吊架》的中国专利申请文献)，因此吊架体积大、重量重，当应用于载荷较小、位移大的场合时，采用柱形螺旋压缩弹簧或碟型弹簧作储能件极不经济。此外，恒力弹簧支吊架中弹簧预压变形量是其全变形量的48%以上，因此弹簧的弹性使用效率很不合理。对于较大型号吊架中的弹簧(单件重量可达50—200Kg，单件长度可达10000mm)而言，其本身的成形、调整节矩，端面加工、整形、热处理及安装等均较为困难，技术指标也难以达到理想的精度要求。总之，采用现有恒力弹簧支吊架难以实现小载荷时的大位移，即使勉强实现，也势必体积庞大，难以实际应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有恒力弹簧吊架存在的上述缺点，提出一种不仅结构紧凑、体积小巧，并且可以充分发挥弹簧效能的小载荷大位移弹簧支吊装置，从而满足载荷较小、位移较大场合的需求。为了达到以上目的，本发明的小载荷大位移弹簧支吊装置包括弹性件，所述弹性件为涡卷弹簧，其内端与中心的主轴固定连接，外端与支撑在机架上的外筒固定连接；所述主轴与极径渐变的蜗壳状变径轮回转中心固连，所述变径轮的大径处与柔性吊挂件的一端固连，所述柔性吊挂件的另一端卷绕变径轮后与负载端相连。使用时，外筒支撑固定在机架上，负载端源自支吊的电力、石油、化工等行业的输送管路。当这些管路因热胀冷缩等因素引起自身位置变化时，该装置将通过变径轮补偿输送管路的位移变化，并实现载荷恒定。由于本发明巧妙采用涡卷弹簧与变径轮有机结合的合理结构，因此不仅结构紧凑、体积小巧，而且弹簧的预紧力很小，可以实现较大的伸缩变形，从而可以充分发挥弹簧的效能，满足小载荷、大变形位移场合的需要，其制造工艺性好， 弹簧质量容易控制，因此可以满足实际应用的需要。本发明进一步的完善之一为，所述主轴的两端分别与位于外筒轴向两侧的两变径轮回转中心固连，所述两变径轮的大径处分别与两柔性吊挂件的一端固连，所述两柔性吊挂件的另一端分别卷绕对应的变径轮后与作为负载端的连接板两侧连接，所述连接板对应外筒轴向对称中心平面的位置设有吊挂件。这样可以在单个装置使用时，吊装负载，并使负荷作用在涡卷弹簧的对称中心平面，避免产生单侧扭矩。
本发明进一步的完善之二为，所述弹簧支吊装置有两只，其外筒分别对称固定在门形机架的上部两侧，其四处的柔性吊挂件分别卷绕对应的变径轮后与作为负载端的矩形连接板四角连接，所述连接板的中部支撑顶柱及其上端的顶板。这样可以两套装置配合使用，在顶板上支撑负载，并使负荷作用在涡卷弹簧的对称中心平面，避免产生偏转扭矩。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1为本发明实施例一的结构示意图。图2为图1的侧视图。图3为图1的局部剖视放大图。图4为本发明实施例二的结构示意图。
具体实施例方式实施例一
本实施例的小载荷大位移弹簧支吊装置如图1、2、3所示，左侧板2、右侧板3与筒体组成闭合式外筒4。外筒4通过吊具16支吊在机架上，内壁固定有止动板5。主轴7通过轴承6支撑在左侧板2和右侧板3上。其两端分别与位于外筒4轴向两侧的两变径轮1的回转中心通过花键副固连。作为弹性件的涡卷弹簧8安装在闭合式外筒4内，内端通过钩卡在主轴7的沟槽中固定，外端通过卡住止动板5的卡钩与外筒固定连接。两柔性吊挂件——链条12 (也可以是钢丝绳)分别卷绕在对应的变径轮1上，一端固定在变径轮1的大径处，另一端卷绕变径轮后与作为负载端的连接板11的两侧连接，该连接板对应外筒4轴向对称中心平面的位置设有吊挂件14。使用时，当将外筒支撑在机架上之后，可以将输送管路之类的各种载荷体悬吊在连接板上，连接板通过柔性吊挂件以及变径轮和主轴，将负载传递到涡卷弹簧，使其产生可以形成力矩平衡的变形。当载荷体由于热胀冷缩作用出现位移时，平面涡卷弹簧会卷紧(热胀)或释放(冷缩)，通过柔性吊挂件同步动作，从而抵消载荷体发生位移时载荷的变化。主轴7上还固连有周边设置间隔分布插销孔的锁定板9，在需要时锁定载荷时，将销轴13穿过销轴孔插入侧板的孔中，即可方便地将支吊架载荷锁定。为了获得理想的恒力效果，变径轮变径段的极径与转角为线性关系，具体关系式为
P= a Φ/ω
P -—变径轮的极径 a-—极径变化率 ω-—角度变化率 Φ――转角
柔性吊挂件负载端工作行程与变径轮直径的关系为 L ^ 3(rl+r2) X π/4 上式中L——工作行程Π——变径轮的最大半径， r2——变径轮的最小半径
作为对上述技术方案的优化，所述平面涡卷弹簧为变扭矩平面涡卷弹簧，其扭矩与涡卷弹簧变形角以及涡卷弹簧工作圈展开长度符合下式 Τ=Ε*Ι*Ψ/1 上式中Τ—涡卷弹簧扭矩(单位Nmm) E—材料弹性模量(单位N/mm2) Ψ---涡卷弹簧变形角(单位rad) 1一一涡卷弹簧工作圈展开长度(单位mm) 实施例二
本实施例的小载荷大位移弹簧支吊装置如图4所示，两只弹簧支吊装置的外筒4分别对称固定在门形机架17的上部两侧，四处的柔性吊挂件分别卷绕对应的变径轮1后，与作为负载端的矩形连接板11四角连接。该连接板的中部支撑顶柱15及其上端的顶板14。这样可以两套装置配合使用，在顶板上支撑输送管路之类的各种载荷体，连接板通过柔性吊挂件以及变径轮和主轴，将负载传递到两涡卷弹簧，使其产生可以形成力矩平衡的变形，抵消载荷体发生位移时载荷的变化。归纳起来，本发明的与现有技术相比，具有以下显著优点
1、使用时占用的空间位置不到现有产品的1/2，可以解决大位移吊架因体积大难以布置的难题。2、体积小重量轻，成本仅是现有产品的一半。3.所选用弹簧规格品种单一，可组合使用，适合各种载荷的不同需求，便于自动化、流水线批量生产。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种小载荷大位移弹簧支吊装置，包括弹性件，其特征在于所述弹性件为涡卷弹簧，其内端与中心的主轴固定连接，外端与支撑在机架上的外筒固定连接；所述主轴与极径渐变的蜗壳状变径轮回转中心固连，所述变径轮的大径处与柔性吊挂件的一端固连，所述柔性吊挂件的另一端卷绕变径轮后与负载端相连。
2.根据权利要求1所述的小载荷大位移弹簧支吊装置，其特征在于所述变径轮的变径段极径与转角为线性关系。
3.根据权利要求2所述的小载荷大位移弹簧支吊装置，其特征在于所述平面涡卷弹簧为变扭矩平面涡卷弹簧，其扭矩与涡卷弹簧变形角以及涡卷弹簧工作圈展开长度符合下式Τ=Ε*Ι*Ψ/1上式中τ---涡卷弹簧扭矩 Ε—材料弹性模量 Ψ一一涡卷弹簧变形角 1一一涡卷弹簧工作圈展开长度根据权利要求3所述的小载荷大位移弹簧支吊装置，其特征在于所述主轴的两端分别与位于外筒轴向两侧的两变径轮回转中心固连，所述两变径轮的大径处分别与两柔性吊挂件的一端固连，所述两柔性吊挂件的另一端分别卷绕对应的变径轮后与作为负载端的连接板两侧连接，所述连接板对应外筒轴向对称中心平面的位置设有吊挂件。
4.根据权利要求3所述的小载荷大位移弹簧支吊装置，其特征在于所述弹簧支吊装置有两只，其外筒分别对称固定在门形机架的上部两侧，其四处的柔性吊挂件分别卷绕对应的变径轮后与作为负载端的矩形连接板四角连接；所述连接板的中部支撑顶柱及其上端的顶板。
5.根据权利要求4或5所述的小载荷大位移弹簧支吊装置，其特征在于所述外筒由左侧板、右侧板与筒体组成。
6.根据权利要求6所述的小载荷大位移弹簧支吊装置，其特征在于所述外筒内壁固定有止动板；所述涡卷弹簧的内端通过钩卡在主轴的沟槽中固定，外端通过卡住止动板的卡钩与外筒固定连接。
7.根据权利要求7所述的小载荷大位移弹簧支吊装置，其特征在于所述主轴通过轴承支撑在左侧板和右侧板上。
8.根据权利要求8所述的小载荷大位移弹簧支吊装置，其特征在于所述主轴的两端分别与位于外筒轴向两侧的两变径轮的回转中心通过花键副固连。
全文摘要
本发明涉及一种小载荷大位移弹簧支吊装置，属于输运支撑设施技术领域。该装置包括弹性件，所述弹性件为涡卷弹簧，其内端与中心的主轴固定连接，外端与支撑在机架上的外筒固定连接；所述主轴与极径渐变的蜗壳状变径轮回转中心固连，所述变径轮的大径处与柔性吊挂件的一端固连，所述柔性吊挂件的另一端卷绕变径轮后与负载端相连。由于本发明巧妙采用涡卷弹簧与变径轮有机结合的合理结构，因此不仅结构紧凑、体积小巧，而且弹簧的预紧力很小，可以实现较大的伸缩变形，从而可以充分发挥弹簧的效能，满足小载荷、大变形位移场合的需要，其制造工艺性好，弹簧质量容易控制，因此可以满足实际应用的需要。
文档编号F16L3/205GK102278539SQ201110168618
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者吴利群, 帖荣康, 扬青, 王晓伟, 王金富 申请人:吴利群