Справочник конструктораполезный сайт для инженера-машиностроителя

Примечание. Указанная выносливость не распространяется на зацепы пружин растяжения.

2. Разряды пружин (по ГОСТ 13764-86)

Примечания: 1. Максимальное касательное напряжение при кручении приведено с учетом кривизны витков. 
2. R_m - предел прочности пружинных материалов

Возрастания разности τ₃ ~ τ₂ обусловливают увеличение выносливости и стойкости циклических пружин всех классов при одновременном возрастании размеров узлов. Уменьшение разностей τ₃ - τ₂ сопровождается обратными изменениями служебных качеств и размеров пространств в механизмах для размещения пружин. Для пружин I класса расчетные напряжения и свойства металла регламентированы так, что при v_max / v_k < 1 обусловленная выносливость пружин при действии силы F₁ (сила пружины при предварительной деформации) не менее 0,2 F₃ (сила пружины при максимальной деформации) обеспечивается при всех осуществимых расположениях и величинах рабочих участков на силовых диаграммах разности напряжений τ₃ - τ₂ и τ₂ - τ₁ (касательное напряжение при предварительной деформации). 
Циклические пружины II класса при v_max / v_k < 1 в зависимости от расположения и размера рабочих участков могут быть поставлены в условия как неограниченной, так и ограниченной выносливости. 
Циклические пружины III класса при всех отношениях v_max / v_k и относительном инерционном зазоре пружин d не более 0,4 характеризуются ограниченной выносливостью, поскольку они рассчитаны на предельно высокие касательные напряжения кручения, к которым при v_max / v_k > 1 добавляются контактные напряжения от соударения витков. Все статические пружины, длительно пребывающие в деформированном состоянии и периодически нагружаемые со скоростью v_max / v_k относятся ко II классу. Вводимые ограничения расчетных напряжений и свойств проволоки (см. табл. 2) обеспечивают неограниченную стойкость статических пружин при остаточных деформациях не более 15 % максимальной деформации s₃.  Допустимые остаточные деформации статических пружин регламентируются координацией сил пружины при рабочей деформации s₃ на силовых диаграммах, причем увеличение разности F₃ - F₂ способствует уменьшению остаточных деформаций. Технологические средства регулирования выносливости и стойкости пружин определяются документацией на технические требования.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРУЖИН

Проволока стальная углеродистая пружинная по ГОСТ 9389-75. Стандарт распространяется на стальную углеродистую холоднотянутую проволоку, применяемую для изготовления пружин, навиваемых в холодном состоянии и не подвергаемых закалке. 
Проволока изготовляется: 
по механическим свойствам: марок А, Б, В; классов 1, 2, 2А, 3 (рекомендации по применению пружинной проволоки в зависимости от марок и классов приведены в табл. 3); 
по точности изготовления: нормальной точности; повышенной точности П. 
Проволока классов 1, 2, 3 изготовляется нормальной и повышенной точности, класса 2А - повышенной точности. Диаметры проволоки и масса 1000 м проволоки указаны в табл. 4.

3. Рекомендации по применению пружинной проволоки по ГОСТ 9389-75

Примечание. Относительный показатель разбега прочности К рассчитывают по формуле K= Δs_в/s_в, 
где Δs_в - разбег временного сопротивления разрыву в партии, Н/мм²_; s_в - минимальное значение временного сопротивления разрыву в классе, Н/мм²

4. Диаметры проволоки и теоретическая масса 1000 м проволоки

Механические свойства проволоки приведены в табл. 5.
Примеры обозначений: Проволока марки А, 1 класса, повышенной точности, диаметром 1,20 мм:

Проволока А-1-П-1, 20 ГОСТ 9389-75

То же, марки Б, 3 класса, нормальной точности, диаметром 2,00 мм:

Проволока Б-3-2,00, ГОСТ9389-75

Сталь марки 65Г. Повышенная склонность к образованию закалочных трещин. Применяют с целью удешевления продукции для изделий массового производства в случаях, когда поломки пружин не вызывают нарушения функционирования деталей механизмов и замена пружин нетрудоемка.

Сталь марки 51ХФА. Повышенная теплоустойчивость. Закаливается на твердость не более 53HRC. Благодаря высоким упругим и вязким свойствам служит лучшим материалом для пружин класса 1. Для пружин класса 3 непригодна по причине недостаточной твердости.

Сталь марки 60С2А, 60С2. Высокие упругие и вязкие свойства. Повышенная склонность к графитизации и недостаточная прокаливаемость при сечениях 
d > 20 мм. Широко применяют для пружин классов 1 и 2. Для пружин класса 3 назначают при v_max < 6 м/с.

Сталь марки 65С2ВА. Высокие упругие свойства и вязкость. Повышенная прокаливаемость. Служит лучшим материалом для пружин класса 3. Применяют при v_max > 6 м/с.

Сталь марки 60С2ХФА. Высокая прокали-ваемость, малая склонность к росту зерна и обезуглероживанию при нагреве (по сравнению со сталью 60С2А), повышенные вязкость, жаропрочность и хладостойкость, хорошая циклическая прочность и релаксационная стойкость в широком диапазоне циклических изменений температур. Предпочтительное применение в сечениях проволоки от 30 мм и выше.

Сталь марки 70СЗА. Повышенная прокаливаемость. Обладает склонностью к графитизации. Преимущественное применение при диаметрах проволоки d £ 20 мм. Заменителем служит сталь 60С2Н2А.
Примечание. Преимущественное практическое использование пружин из стали 51ХФА определяется интервалом температур от - 180 до +250 °С, из стали 60С2ХФА от - 100 до +250 °С, из проволоки класса 2А по ГОСТ 9389-75 от - 180 до+120 °С, из сталей 65Г, 70СЗА, 60С2А, 65С2ВА и из проволоки класса 1 по ГОСТ 9389-75 от - 60 до + 120 °С. В случаях использования пружин при более высоких температурах рекомендуется учитывать температурные изменения модуля.

Специальная стальная легированная пружинная проволока (по ГОСТ 14963-78). Предназначена для изготовления пружин, подвергающихся после навивки термической обработке (закалке и отпуску).

Проволоку подразделяют:
по способу изготовления и качеству отделки поверхности на группы: со специальной отделкой поверхности путем удаления поверхностного слоя - А, Б, В, Г, Е; без специальной отделки поверхности Н;
по точности изготовления: нормальной точности; повышенной точности П;
по назначению: для пружин холодной навивки ХН; для пружин горячей навивки ГН;
по механическим свойствам, качеству поверхности на классы: 1 - для пружин ответственного назначения; 2 - для пружин общего назначения.

Номинальные диаметры проволоки, мм: 0,5; 0,56; 0,60; 0,63; 0,71; 0,80; 0,90; 1,10; 1,20; 1,25; 1,30; 1,40; 1,50; 1,60; 1,80; 2,0; 2,20; 2,50; 2,80; 3,00; 3,20; 3,50; 3,80; 4,00; 4,20; 4,50; 4,80; 5,00; 5,50; 5,60; 6,00; 6,20; 6,30; 6,50; 7,00; 7,10; 7,50; 8,00; 8,50; 9,00; 9,50; 10,00; 11,00; 11,20; 11,50; 12,00; 12,50; 13,00; 14,00.

Проволока групп А, Б, В, Г должна изготовляться диаметром 1-14 мм, проволока групп Е, Н - диаметром 0,5-14,0 мм.

Пример обозначения проволоки из стали марки 51ХФА, со специальной отделкой поверхности, полированной, группы А, повышенной точности, 1 класса для пружин холодной навивки, диаметром 1,80 мм:

Проволока 51ХФА-А-П-1-ХН-1,80 ГОСТ 14963-78

Технические требования. Проволока должна изготовляться из стали марок 51ХФА, 60С2А, 65С2ВА, 70СЗА по ГОСТ 14959-79.
Временное сопротивление разрыву проволоки для пружин холодной навивки должно быть не более 1029, 5 МПа.

5. Механические свойства пружинной проволоки по ГОСТ 9389-75 в ред. 1990 г.