На главную
Справочник конструктораполезный сайт для инженера-машиностроителя


СПРАВОЧНИК

МЕНЮ

КОНСТРУКЦИЯ ПРУЖИН

 20. Пружина. сжатия с поджатыми по 3/4 витка с каждого конца
 и шлифованными на 3/4 окружности опорными поверхностями

Модуль сдвига G* ... МПа. 
Твердость HRС ....
Напряжение касательное при кручении (максимальное) τ... МПа.
Число рабочих витков n.... . 
Число витков полное n1.... 
Направление навивки.
Диаметр контрольного стержня Dc  ... мм или диаметр контрольной гильзы Dг.... мм. 
Остальные технические требования по ... (указывают номер нормативного документа).
*Размеры и параметры для справок.

 

21. Пружина сжатия с поджатыми по одному витку с каждого конца
 и шлифованными на 3/4 окружности опорными поверхностями

 

Примечание. 
Требования под изо. бражением пружины такие же, как в табл. 20

 

22. Пружины растяжения из проволоки круглого сечения с зацепами,
 открытыми с одной стороны и расположенными в одной плоскости

 

Модуль сдвига G* ... МПа. 
Твердость HRС.
Напряжение касательное при кручении (максимальное) τ ... МПа.
Длина развернутой пружины L ... мм.
Число рабочих витков n.
Направление навивки.
Остальные технические требования по (указывают номер нормативного документа).
*Размеры и параметры для справок.

 

23. Пружина растяжения с межвитковым давлением из проволоки круглого
 сечения с зацепами, открытыми с противоположных сторон и расположенными в одной плоскости

 

Примечание. Требования под изображением  пружины такие же, как в табл. 22. 

 

 

24. Пружина растяжения из проволоки круглого 
сечения с зацепами, расположенными под углом 90°

 

Примечание. Требования под изображением  пружины такие же, как в табл. 22. 

 

25. Опорные витки пружины сжатия

 

Не поджаты крайние витки

Поджат целый нешлифованный виток;
 Sк =d; λ = 0

Поджат целый виток; зашлифовано 3/4 дуги окружности; Sк =0,25d ;
 λ = 0

 

Поджато 3/4 витка, зашлифовано 3/4 дуги окружности; Sк =0,25d ;
 λ = 0,25 (t -d)

Поджато 1/2 витка, зашлифовано 1/2 дуги окружности; Sк =0,5d;   λ= 0,5 (t - d)

Крайний виток трехжильной пружины сжатия

   Длина пружин сжатия. Длину пружин сжатия рекомендуется принимать lо £ (D1 - d). Можно брать lо до 5 (D - d), но тогда пружины должны работать на направляющем стержне или в направляющей гильзе. При этом между пружиной и сопрягаемой деталью выдерживают зазор z в зависимости от величины среднего диаметра D пружины (табл. 26).

 

 

26. Значение зазора 

Размеры, мм

D z D z
до 10
Св. 10   » 18
    »10  »30
    »30  »50
1
2
3
4
Св. 50 до 18
    »80  »120
    »120  »150

5
6
7

 

ПРУЖИНЫ КРУЧЕНИЯ ИЗ КРУГЛОЙ ПРОВОЛОКИ

   Пружина кручения и диаграммы силовых испытаний изображены на рис. 1.
   На пружину кручения действует пара сил, закручивающая ее в поперечных сечениях.
   Пружины применяют в качестве прижимных аккумулирующих и упругих звеньев силовых передач. Примеры применения даны на рис. 2, 3 и 4.
   Расчет. Исходные данные: наибольший рабочий крутящий момент М2, Н · мм; наибольший угол закручивания .
   Находим наибольший рабочий крутящий момент в Н·мм
                      (27)             
   Наименьший (установочный) рабочий крутящий момент определяется условиями работы механизма, его значение в Н· мм
        М1 = (0,1 ÷ 0,5)М2     (27а)

 

 

   Если установочная нагрузка не предусматривается, то М1 = 0 .
   Предельно допустимый крутящий момент (для наибольшей испытательной нагрузки) в Н·мм:

                                                   
    Индекс пружины

                                                      

здесь D - средний диаметр пружины; рекомендуется принимать С³5 (чем меньше d, тем больше следует брать с); в исключительных случаях допустимо с = 4 .
   Значения индекса пружины с можно принимать в зависимости от диаметра проволоки:

   Диаметр
проволоки,
мм ......... 0,2-0,4          0,45-1,0
с .............16-8                12-6
   Диаметр 
проволоки, 
мм ......... 1,1-2,5            2,8-6     7-14
с ..........  10-6               10 -4      8-4

   Коэффициент формы сечения и кривизны витка
                 (30)

   Диаметр проволоки в мм
             (31)
   Напряжение нормальное при изгибе в МПа под нагрузкой М2
               
(32)
должно быть s2 £ [ sиз]
   Предельный угол закручивания в градусах при М3
           a3=1,25a2       (33)
   Наибольший рабочий угол закручивания в градусах при М2
          
a2»8a3              (34)

    Наименьший рабочий угол закручивания в градусах при М1                  

           a1=  a2M1/M2     (35)

  Рабочий угол закручивания в градусах от M1 до M2 
            a= a2- a1                (36)

   Обычно определяют из условий работы механизма.
   Число рабочих витков

    

   Наименьшее число витков (из условия устойчивости пружины, т. е. постоянства ее оси)

      

   должно быть nmin³nmin
   Высота пружины в свободном состоянии в мм
         l0=(n+1)d+ns            (39)

   Зазор между витками в мм
        s  =0,1÷0,5                (40)

   Шаг пружины в мм
       t=d+s                         (41) 
   Длина развернутой пружины в мм
      l»3,2D0n+lприц.,         (42) 
   lприц - длина проволоки прицепов, мм.

   Пример расчета. Дано: наибольший рабочий крутящий момент М2 = 11000 Н·мм, наибольший рабочий угол закручивания a2 = 140°; пружина класса 1, разряда 3.
   Решение. Допускаемое напряжение на изгиб в МПа
        [ sиз]=1,25[ sз].
   Из табл. 2 имеем для стали 60С2А [τз]=560МПа
        [ sиз]= 1,25·560 =700 МПа.
   Индекс пружины по формуле (29) принимаем с = 8.
   Коэффициент формы сечения и кривизны витков по формуле (30)
       
    Диаметр проволоки по формуле (31)
     

   принимаем d = 6 мм.
  Диаметр пружины по формуле (29)
       D = cd = 8 · 6 = 48 мм;
       D1 = D + d = 48 + 6 = 54;
       D2 = D - d  = 48 - 6 = 42 .

   Иногда диаметр пружины приходится принимать по конструктивным соображениям.
   Нормальное напряжение при М2 (т. е. поверочный расчет пружины на прочность) по формуле (32)
       

   Число рабочих витков по формуле (37а)
      

   Предельный угол закручивания по формуле (33)
    
         a3=  1,25a2=1,25·140=175°

   Наименьшее число витков по формуле
       

   Наименьший рабочий крутящий момент по формуле (27а)

        М1 = 0,2М2 = 0,2 ·11000 = 2200 Н·мм.

   Наименьший рабочий угол закручивания по формуле (35)
     

   Зазор между витками по формуле (40)
         
        s=0,5мм.

   Высота пружины по формуле (39)

         l0=(n+1)d+ns=(16+1)+16·0.5=110мм.

    Предельно допустимый крутящий момент по формуле (28а)

         М3 = 1,25М2 = 1,25 ·11000 = 13750 Н·м.

    Шаг пружины по формуле (41)

         t=6+0.5=6.5мм.

    Длина развернутой проволоки - по формуле (42).

   Примечание. Если конструкция пружины окажется не совсем удачной, расчет следует повторить, исходя из иного, вновь выбранного индекса пружины.

27. Пружина кручения с прямыми концами, расположенными вдоль оси пружины

 

Модуль упругости Е ... МПа. 
Твердость НRС ...
Напряжение нормальное при изгибе (максимальное) sиз ···МПа
Число рабочих витков n ... . 
Направление навивки.
Остальные технические требования по ... (указывают номер нормативного документа). 
*Размеры для справок..

 

ПЛАСТИНЧАТЫЕ ПРУЖИНЫ ИЗГИБА (рис. 5)

   Расчет. Принятые обозначения:F1,F2 ,F3 - деформации пружины, мм, при нагрузке соответственно P1, P2, P3; L0 - длина пружины, мм; P1 иP2 - рабочие нагрузки, Н; P3 - максимально допустимая нагрузка на пружину, Н; sиз- допустимое напряжение при изгибе, МПа; Е - модуль упругости (для стали 210000 МПа).

Максимально допустимая нагрузка в Н 

                                        Деформация пружины в мм

                                           

   Пример расчета. Дано: P3, = 10 Н· мм ; L0= 70 мм.
Определить размеры сечения пружины и деформацию.
Берем холоднокатаную ленту из стали 65 с допускаемым напряжением при изгибе [sиз ]= 700 МПа (для пружин из ленты толщиной 4 мм и более применяют сталь 65Г с [sиз ]= 700 МПа); E»210000 МПа.
    1. Толщину ленты s по конструктивным соображениям и согласно сортаменту на пружинную ленту выбираем равной 0,8 мм, тогда ширина ленты

Принимаем Ь = 10 мм. 
     2. Определяем максимально допустимую деформацию

 

Максимально допустимое напряжение на изгиб для стали принимаем равным 1,25 [sкр ], где [sкр ] - максимально допускаемое напряжение кручения.
   Выполнение рабочих чертежей. Для пластинчатой пружины с контролируемыми силовыми параметрами кроме диаграмм на чертеже приводят схему закрепления пружины и указывают размеры от точки приложения нагрузки до места закрепления (табл. 28).

          

28. Пример выполнения чертежа пластинчатой пружины изгиба

Модуль упругости ... Е МПа.
Твердость НRС ....
Напряжение нормальное при изгибе (максимальное) sиз ··· МПа.
Остальные технические требования по ... (указывают номер нормативного документа).

 

 

 

ПЛОСКИЕ СПИРАЛЬНЫЕ ПРУЖИНЫ

   Плоские спиральные пружины применяют в качестве заводных; их обычно заключают в барабан для обеспечения смазки и придания им определенных внешних размеров. В неответственных случаях используют спиральные пружины и без барабанов. Внутренний конец пружины крепят к заводному валику, наружный - к барабану (рис. 6).
   КПД спиральных пружин определяется отношением работы, производимой пружиной при развертывании, к работе, затраченной на ее заводку.

  КПД спиральных пружин определяется отношением работы, производимой пружиной при развертывании, к работе, затраченной на ее заводку:

КПД в зависимости от смазки (%):
Касторовое масло с графитом . . . 70,4
Машинное масло ............ 68,6
Чистое касторовое масло ....... 61,2
Без смазки .................. 60,0
   Следует избегать толстых пружин, так как они работают неплавно, что ведет к перенапряжению в материале пружины и ее поломке.
   Толщину s пружины выбирают из условия s £ r/15 , где r - радиус валика, на который наматывается пружина.
   Условие s £ r/15  учитывает, что наибольшие напряжения изгиба испытывают первые к валику витки пружины.
   При расчете пружин рекомендуется придерживаться также соотношения r=r0/3, где r - внутренний радиус барабана.
  Расчет. Принятые обозначения:
      r0 - внутренний радиус барабана, мм;
      r - радиус валика пружины, мм;
      r1- внешний радиус заведенной пружины, равный внутреннему радиусу спущенной, мм;
      s -
толщина пружины, мм;
     y - рабочее число оборотов барабана;
     n1 - число витков свободной пружины (вне барабана);
     n - число витков спущенной пружины (в барабане);
     n2 - число витков заведенной пружины (в барабане);
     np - расчетное число витков пружины;
     L - длина развернутой пружины, мм;
     Ь - ширина пружины, мм;
     Мmах- максимальный момент на валике пружины, Н · мм;
     Mmin -минимальный момент на валике пружины, Н · мм;
     [sиз ] -допускаемое напряжение на изгиб, МПа;
     Е - модуль упругости, МПа;
     h - КПД в зависимости от смазки.
   Формулы для расчета плоской спиральной пружины:
       

Для пружины с нормальным соотношением r0/r , т. е. r = r0/3 , длина пружины
     L=pr0 (1,745n +0,67) . 
npmax = n2-n1 для заведенной пружины;
npmin = n-n1 для спущенной пружины;
              

 

29. Спиральная плоская пружина из заготовки прямоугольного 
сечения с креплениями на валу и к барабану

 

1. Модуль упругости ... Е МПа.
2. Твердость НRС ... .
3. Напряжение нормальное при изгибе (максимальное) sиз ··· МПа.
4. Длина развернутой пружины L ... мм.
5. Число витков пружины в свободном состоянии n ... .
6. Направление спирали.
7. Остальные технические требования по ... (указывают номер нормативного документа).

 

   Величинами r0 и y обычно задаются по конструктивным соображениям.
   Рабочее, число оборотов барабана при расчете следует увеличивать на 0,5-1,5 для покрытия потерь на трение.
   Пример расчета. Заводная пружина должна иметь: r0 =21 мм, Mmin=500 Н·мм и y =7 оборотов.
   Материал: сталь с модулем упругости Е = 2,1·105 МПа.
   Смазка: касторовое масло с графитом.
       1. Берем пружину с нормальным соотношением r0/r:
        
        2. Толщина пружины
            
   Учитывая трение в начале и конце работы, добавляем один оборот, следовательно,
             
   Толщина пружины s должна быть меньше, чем r/15 , т. е. 0,4 < r/15, в противном случае необходимо изменить исходные данные для расчета.
        3. Число витков спущенной пружины в барабане
             
        4. Число витков заведенной пружины в барабане
             

 

   5. Число витков пружины в свободном состоянии (вне барабана)
 n1 = (0,3÷0,372)n2 принимаем n1 = (0,3 ·21,6) = 6,5 витка.
   6. Длина пружины
    L = pr0 (1,745n +0,67) = 3,14 х 21 (1,745 · 13,4 + 0,67) = 1587 мм.
   7. Расчетное число витков
            npmax=n2-n1=21,6-6,5=15;
            npmin=n-n1=13,4-6,5=7;
   8. Ширина пружины

           

   КПД h  принят равным 0,704 в зависимости от смазки.
   Примеры выполнения рабочих чертежей спиральных плоских пружин приведены в табл. 29 и 30.

 

 

30. Спиральная плоская пружина из заготовки прямоугольного сечения с отогнутыми зацепами

 



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