Главная

Пружины

Пружины делят по конструкции на следующие группы: спиральные, винтовые, тарельчатые; кольцевые; пластинчатые.

По форме поперечного сечения витков пружины подразделяют на круглые, квадратные и прямоугольные.

По назначению пружины подразделяют на пружины сжатия, растяжения, кручения, изгиба

Применяют пружины как правой, так и левой навивки. Для пружин сжатия-растяжения направление навивки безразлично.

Тарельчатые и кольцевые пружины применяют только в качестве пружин сжатия.

По характеру нагружения различают три основных случая:

статическая нагрузка;

динамическая нагрузка ограниченной продолжительности;

динамическая нагрузка неограниченной продолжительности.

Пружины изготовляют из углеродистых и легированных сталей. Из углеродистых сталей изготовляют пружины с диаметром проволоки до 100мм, из легированных сталей - пружины, работающие при высоких напряжениях или повышенных температурах, а также пружины с большими сечениями проволоки (диаметром 20...30мм) для обеспечения закалки на полное сечение.

Классы и разряды пружин

Ниже рассматриваются винтовые цилиндрические пружины сжатия и растяжения из стали круглого сечения с индексами i = D/d от 4 до 12.

ГОСТ 13764-86 (в ред. 1990г.) распространяется на пружины из стали круглого сечения для работы при температурах от -60 до +120°С в неагрессивных средах. Пружины разделяют на классы, виды и разряды (табл. 1 и 2).

Класс пружин характеризует режим нагружения и выносливости, а также определяет основные требования к материалам и технологии изготовления.

Разряды пружин отражают сведения о диапазонах сил, марках применяемых пружинных сталей, а также нормативах по допускаемым напряжениям.

Отсутствие соударения витков у пружин сжатия определяется условием

v_max/ v_к ≤ 1,

где v_max - наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или при разгрузке, м/с; v_к - критическая скорость пружин сжатия, м/с (соответствует возникновению соударения витков пружины от сил инерции).

Выносливость и стойкость пружин. При определении размеров пружин необходимо учитывать, что при v_max > v_к, помимо касательных напряжений кручения, возникают контактные напряжения от соударения витков, движущихся по инерции после замедления и остановок сопрягаемых с пружинами деталей. Если соударение витков отсутствует, то лучшую выносливость имеют пружины с низкими напряжениями τ₃, т.е. пружины класса I по табл. 1, промежуточную - циклические пружины класса II и худшую - пружины класса III.

При наличии интенсивного соударения витков выносливость располагается в обратном порядке, т.е. повышается не с понижением, а с ростом τ₃. В таком же порядке располагается и стойкость, т.е. уменьшение остаточных деформаций или осадок пружин в процессе работы.

1. Классы и виды пружин (ГОСТ 13764-86 в ред. 1990г.)

Класс пружин	Вид пружин	Нагружение	Выносливость NF (установленная безотказная наработка), циклы, не менее	Инерционное соударение витков
I	Сжатия и растяжения	Циклическое	1·10^7	Отсутствует
II		Циклическое и статическое	1·10^5
III	Сжатия	Циклическое	2·10^3	Допускается

Примечание. Указанная выносливость не распространяется на зацепы пружин растяжения.

Средствами регулирования выносливости и стойкости циклических пружин в рамках каждого класса при неизменных заданных значениях рабочего хода служат изменения разности между максимальным касательным напряжением при кручении τ₃ и касательным напряжением при рабочей деформации τ₂.

Возрастания разности τ₃ - τ₂ обусловливают увеличение выносливости и стойкости циклических пружин всех классов при одновременном возрастании размеров узлов. Уменьшение разности 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_к ≤ 1 обусловленная выносливость пружин при действии силы F₁ (сила пружины при предварительной деформации) обеспечивается при всех осуществимых расположениях и величинах рабочих участков на силовых диаграммах (разности напряжений τ₃ - τ₂ и τ₂ - τ₁, где τ₁ - касательное напряжение при предварительной деформации).

Циклические пружины II класса при v_max/ v_к ≤ 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_к и относительном инерционном зазоре пружин δ не более 0,4 характеризуются ограниченной выносливостью, поскольку они рассчитаны на предельно высокие касательные напряжения кручения, к которым при v_max/v_к>1 добавляются контактные напряжения от соударения витков.

Все статические пружины, длительно пребывающие в деформированном состоянии и периодически нагружаемые со скоростью v_max < v_к, 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 условия.

---

email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

Теоретическая механика Сопротивление материалов

Прикладная механика Строительная механика Теория машин и механизмов

00:00:00