Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Выбор и расчет пружин




Общие положения

ПРУЖИНЫ

В настоящем курсовом проекте заданием предусмотрено применение только пружин сжатия с неконтролируемыми силовыми параметрами. Поэтому описание проектирования и изображения пружин на чертежах дано в кратком виде.

 

Основы конструирования и расчета пружин даются в методической и справочной литературе [3, 14, 15]. В специальной литературе изложены свойства, технология и контроль пружин [15,16].

Стандартизация винтовых пружин растяжения и сжатия из стали круглого сечения касается классификации (ГОСТ 13764-86) и методов расчета размеров (ГОСТ 13765-86). Для этих пружин стандарты нормируют виток по размерам, силовым параметрам и деформациям (ГОСТ 13766-86 – ГОСТ 13777-86). Стандартизация охватывает пружины диаметром от 1 до 300 мм под нагрузку от 1 до 100 кН, что практически исчерпывает потребности любой отрасли производства.

Общие правила выполнения чертежей деталей содержатся в ГОСТ 2.109-73 «ЕСКД. Основные требования к чертежам». Чертежи пружин кроме этого регламентированы дополнительно ГОСТ 2.401-68 «ЕСКД. Правила выполнения чертежей пружин».

Расчет и подбор пружины нужно проводить тогда, когда в целом сделан эскизный проект, предварительно определены расположение, размеры и вес столика, направляющих, габаритные размеры всего устройства.

В данном механизме пружина сжимается при движении стола в одну сторону и возвращает стол в обратную сторону. То есть пружина должна преодолеть силу трения в направляющих стола, а ее рабочая деформация – обеспечить максимальный ход стола. При этом пружина не должна быть необоснованно жесткой, а по размерам должна органично вписываться в конструкцию всего устройства.

 

 

Первый шаг при проектировочном расчете – это определение силы трения в направляющих стола – P тр. После этого назначается сила предварительного сжатия пружины в крайнем положении Р 1 (при установочном сжатии Н 1,мм). Рекомендуется Р 1 = (1,05…1,1) P тр для того, чтобы преодолеть силу инерции в момент начала движения стола. Затем необходимо назначить рабочее сжатие пружины (рабочий ход) – F, мм, которое обычно равно максимальному ходу стола.

Теперь можно переходить к выбору пружины и расчету ее параметров. Необходимо назначить установочное сжатие пружины Н 1, обеспечивающее требуемую силу Р 1. Для этого нужно, исходя из эскизного проекта, обозначить границы выбираемых параметров пружины, а затем назначать их уже из обозначенных границ.

Установочный размер, свободная высота и деформация пружин растяжения–сжатия связаны зависимостями:

 

, (9.1)

 

, (9.2)

 

, (9.3)

 

где H 0 высота свободной пружины, мм (для пружин растяжения H 0 ` – размер между зацепами в свободном состоянии);

H 1и H 2 – установочные размеры в начале и в конце рабочего хода, мм;

F 1, F 2 и F – соответствующие им деформации и рабочий ход, мм.

В формулах для пружин сжатия используется «минус», для пружин растяжения – «плюс».

Высоту свободной пружины сжатия в свободном состоянии при проектировочном расчете приблизительно можно определить по формуле:

 

, (9.4)

 

где t – шаг пружины, мм;

n – общее число витков;

d – диаметр проволоки, мм.

Установочные размеры H 1и H 2 определяются по размерным цепочкам на чертеже общего вида.

Шаг пружины сжатия

 

, (9.5)

 

где f 3 – наибольший прогиб одного витка (предельная деформация), мм.

Сила сжатия пружины

 

. (9.6)

 

Жесткость пружины

 

, (9.7)

 

где z 1 – жесткость витка, Н/мм;

n – число витков.

Значение диаметра пружины и диаметра проволоки стандартной пружины или пружины со стандартизованным витком содержится в соответствующем стандарте. Например, указано:

 

Пружина 84 ГОСТ 13771-68, n = 6.

 

По стандарту такая пружина имеет диаметр проволоки d = 0,4 мм и наружный диаметр пружины D = 5 мм.

Стандарт устанавливает также жесткость z 1 одного витка и наибольший прогиб одного витка f 3 (предельную деформацию). Числовые значения жесткости лежат в пределах от 0,102 (пружина 79, класса 1, разряда 1) до 1837 Н/мм (пружина 232, класса 3, разряда 2 ГОСТ 13775-86).Весь диапазон предельных деформаций лежит в пределах от 0,065 до 57,030 мм.

Таким образом из стандарта можно подобрать несколько значений жесткости одного витка z 1 и наибольшего прогиба f 3 (предельную деформацию) одного витка, которым будут соответствовать разные значения диаметра проволоки d и наружного диаметра пружины D.

Число витков пружины в данном курсовом проекте назначается в зависимости от рабочей деформации всей пружины F 2, например, с учетом ее возможной предельной деформации

n = , (9.8)

 

где F 3 – предельная деформация всей пружины, мм;

f 3 – то же одного витка, мм.

В данном курсовом проекте важна установочная, а не рабочая деформация, поэтому желательно выбирать пружину не очень жесткой, но и достаточно ограниченной размерами столика. Для пружин сжатия рациональное количество витков n = 4…12, при котором не требуется направляющей, – такое, которое дает необходимую высоту пружины.

Затем по формулам (9.1)–(9.8) проводится проектировочный расчет параметров нескольких пружин и подбирается та, параметры которой более всего соответствуют эскизному проекту.

Для нестандартных пружин диаметр пружины указывается в перечне деталей, а диаметр проволоки находится из обозначения материала или также указывается в перечне, например:

Пружина D = 3,2, n = 4,08. Проволока 1-0,2 ГОСТ 9389-75, т.е. диаметр пружины D = 3,2 мм, диаметр проволоки d = 0,2 мм,

или указано:

Пружина D = 12, d = 0,5, n = 6,5, БрКМц 3-1, т.е. диаметр пружины D = 12 мм, диаметр проволоки d = 0,5 мм.

Для нестандартных пружин растяжения–сжатия жесткость витка z 1, Н/мм:

 

,

 

где P – сила, Н;

f1 – деформация витка, мм;

G – модуль сдвига, МПа;

d – диаметр проволоки, мм;

D – диаметр пружины, мм.

Для нестандартных пружин максимальная допустимая деформация витка f 3, мм:

,

 

где G – модуль сдвига, МПа,

τ 3 – (допустимое) напряжение, МПа; принимается в зависимости от прочности материала;

– коэффициент, учитывающий наличие других напряжений, кроме расчетных:

 

,

 

где c – индекс пружины:

 

,

 

где D – диаметр пружины, мм;

d – диаметр проволоки, мм.

Предельные значения сил

 

.

 

После окончания проектировочного расчета пружины необходимо выполнить проверочный расчет, который и приводится затем в пояснительной записке. В проверочном расчете и на рабочих чертежах необходимо указывать дополнительные и уточненные параметры пружин.

Значение зазора между поджатыми и предыдущими витками задается по зависимости

 

,

 

значение коэффициента K λ = 0,10, по ГОСТ 16118-70 для пружин точности 1, группы 2 K λ = 0,15, группы 3 K λ = 0,20.

Для пружин с витком, поджатым на ¾ оборота, K λможет быть увеличено до 0,25.

Для более ответственных пружин с диаметром проволоки не менее 0,5 (обычно не менее 1,6) с целью получения более надежной опорной поверхности крайние витки могут быть сошлифованы. Толщина сошлифованного опорного витка

 

,

 

где k в– доля сошлифованного витка (обычно 3/4, но не менее λ/2).

Высота пружины в свободном состоянии

 

,

 

где t – шаг пружины, мм;

n в – число прижатых витков.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-06-27; Просмотров: 2725; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.029 сек.