На главную
Справочник конструктораполезный сайт для инженера-машиностроителя


СПРАВОЧНИК

МЕНЮ

Винтовые цилиндрические пружины сжатия и растяжения

Примечание. Указанная выносливость не распространяется на зацепы пружин растяжения.

2. Разряды пружин (по ГОСТ 13764-86)

Класс пружин

Разряд пружин

Вид пружин

Сила пружины при максимальной деформации 
F3,
Н

Диаметр проволоки (прутка) 
d,
мм

Материал

Твердость после термообработки HRC

Максимальное касательное напряжение при кручении  τ3 , МПа

Требование к упрочнению

Стандарт на основные параметры витков пружин

Марка стали

Стандарт на заготовку

1 1 Одножильные сжатия и растяжения 1,00-850 0,2-5,0 По ГОСТ 1050-88 и 
ГОСТ 1435-90
 Проволока класса 1 по ГОСТ 9389-75 - 0.3Rm

Для повышения циклической  стойкости рекомендуется упрочнение дробью

ГОСТ 13766-86
2 1,00-800  Проволока класса 2 и 2А по ГОСТ 9389-75

ГОСТ 13767-86

22,4-800 1,2-5,0  51ХФА по ГОСТ 14959-79 Проволока по ГОСТ 1071-81 0.32Rm
3 140-6000 3,0-12,0  60С2А; 65С2ВА; 70СЗА по ГОСТ 14959-79 Проволока по ГОСТ 14963-78 47.5-53.5 560 ГОСТ 13768-86
1ХФА по ГОСТ 14959-79 45.5-51.5
4

2800-180000

14-70

 60С2А; 65С2ВА; 70СЗА; 60С2; 60С2ХА; 60С2ХФА; 51ХФА по ГОСТ 14959-79

Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590-88 44.0-51.5 480 ГОСТ 13769-86

II

1

Одножильные сжатия и растяжения

1,50-1400

0,2 - 5,0

По ГОСТ 1050-88 и ГОСТ 1435-90

Проволока класса 1 по ГОСТ 9389-75

-

0,5 Rm

Для повышения циклической стойкости рекомендуется упрочнение дробью

ГОСТ 13770-86.

2

1,25-1250

Проволока классов 2 и 2А по ГОСТ 9389-75

ГОСТ 13771-86

37,5-1250

1,2 - 5,0

51ХФА по ГОСТ 14959-79

Проволока по ГОСТ 1071-81

0,52 Rm

3

236-10000

3,0 - 12,0

60С2А; 65С2ВА по ГОСТ14959-79

Проволока по ГОСТ 14963-78

47,5 - 53,5

960

ГОСТ 13772-86

65Гпо ГОСТ 1050-88

Проволока по ГОСТ 2771-81

51ХФА по ГОСТ 14959-79

Проволока по ГОСТ 14963-78

45,5 - 51,5

4

4500-280000

14-70

6ОС2А; 60С2; 65С2ВА; 70СЗА; 51ХФА; 65Г; 60С2ХФА; 60С2ХА по ГОСТ14959-79

Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590-88

44,0 - 51,5

800

ГОСТ 13773-86

III

1

Трехжильные сжатия

12,5-1000

0,3 - 2,8

По ГОСТ 1050-88, ГОСТ 1435-90

Проволока

-

0,6 Rm

 

ГОСТ 13774-86

2

Одножильные сжатия

315-14000

3,0 - 12,0

60С2А; 65С2ВА; 70СЗА по ГОСТ14959-79

Проволока по ГОСТ 14963-78

54,5 - 58,0

1350

Обязательно упрочнение дробью

ГОСТ 13775-86

3

6000-20000

14-25

60С2А; 65С2ВА; 70СЗА по ГОСТ 14959-79

Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590-88

51,5 - 56,0

1050

ГОСТ 13776-86

Примечания: 1. Максимальное касательное напряжение при кручении приведено с учетом кривизны витков. 
2. Rm - 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 vmax / vk < 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
vmax / vk < 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 vmax / vk 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 vmax / vk > 1 добавляются контактные напряжения от соударения витков.
Все статические пружины, длительно пребывающие в деформированном состоянии и периодически нагружаемые со скоростью vmax / vk 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

Марка 
проволоки

Класс прочности 
проволоки

Условия применения

А

1

Для пружин K не более 0,10

Б

1, 2, 2А, 3

Для пружин K не более 0,17

В

1,2, 2А, 3

Для пружин К не более 0,30

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

4. Диаметры проволоки и теоретическая масса 1000 м проволоки


Диаметр 
проволоки, мм

Масса 
1000 м, кг

Диаметр 
проволоки, мм

Масса 
1000 м, кг

0,14

0,1208

1,50

13,87

0,15

0,1387

1,60

15,78

0,16

0,1578

1,70

17,82

0,18

0,1994

1,80

19,94

0,20

0,2465

1,90

22,26

0,22

0,298

2,00

24,65

0,25

0,385

2,10

27,19

0,28

0,484

2,20

29,83

0,30

0,555

2,30

32,58

0,32

0,631

2,50

38,54

0,36

0,80

2,80

48,36

0,40

0,99

3,00

55,50

0,45

1,25

3,20

63,11

0,50

1,54

3,40

71,28

0,56

1,93

3,50

75,52

0,60

2,22

3,60

79,9

0,63

2,45

4,00

98,7

0,70

3,02

4,20

108,7

0,75

3,47

4,50

124,8

0,80

3,95

5,00

154,2

0,85

4,45

5,60

193,3

0,90

4,99

6,00

221,9

1,00

6,17

6,30

244,4

1,10

7,46

6,50

260,5

1,20

8,88

6,70

276,8

1,30

10,42

7,00

302,1

1,40

12,08

7,50

346,8

 

  

8,00

394,6

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 vmax < 6 м/с.

Сталь марки 65С2ВА. Высокие упругие свойства и вязкость. Повышенная прокаливаемость. Служит лучшим материалом для пружин класса 3. Применяют при vmax > 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.

Диаметр 
проволоки, мм

Временное сопротивление разрыву, Н/мм2

Разбег временного сопротивления разрыву в партии, Н/мм2, не более

Число скручиваний, не менее

Марка А

Марка Б

Марка В

Марка А, Б

Марка В

Класс 1

Класс 2, 2А

Класс 3

Класс

Класс

1

1, 2, 2А,3

1

2, 2А

3

1

2

3

1

2

3

0,20

2700-3040

2260-2700

1770-2260

300 300

340

440 490

30

30

32

30 30 30 32

30

0,22

2700-3040

2260-2700

1770-2260

300

300

340

440

490

29

29

32

29

29

29

32

29

0,25

2700-3040

2260-2700

1770-2260

300

300

340

440

490

27

27

32

27

27

27

32

27

0,28

2700-3040

2260-2700

1770-2260

290

290

340

440

490

26

26

31

26

26

26

31

26

0,30

2700-3040

2260-2700

1770-2260

280

280

340

440

490

23

23

31

23

23

23

31

23

0,32

2650-2990

2210-2650

1720-2210

270

280

340

440

490

22

22

30

22

22

22

30

22

0,36


Справочник конструктора - Все что нужно любому конструктору! ©2008-2017