Устойчивость пружин сжатия

Пружины растяжения с начальным натяжением

Расчет на жесткость

Расчет на прочность

Формулы для расчета геометрических параметров винтовой цилиндрической пружины

Винтовые пружины

Упругие элементы (продолжение)

Лекция №21

Параллельное соединение

Последовательное соединение

Виды соединения пружин

Основные параметры стержневых упругих элементов

Материалы упругих элементов

Материалы упругих элементов должны обладать следующими свойствами:

- высокой упругостью;

- высокой пластичностью;

- прочностью и выносливостью;

а также в особых условиях эксплуатации - электропроводимостью, немагнитностью, коррозионной стойкостью и термостойкостью).

К таким материалам относятся:

- нержавеющие и легированные стали У8A, У10A, 65Г,

- бронзы БркМцЗ-1; Бр ОЦ 4-3,

- латуни Л62; Л80,

- фторопласты, резина.

1.Упругая (рабочая) характеристика – зависимость деформации от приложенного усилия (сила, момент):

2. Жесткость – предел отношения приложенной нагрузки к деформации:

3. Чувствительность - предел отношения приложенной деформации к нагрузке:

d – диаметр проволоки,

D_ср– средний диаметр пружины,

D_в– внутренний диаметр,

D_н– наружный диаметр,

t – шаг навивки,

α - угол подъема витков.

h₀ – начальная длина (высота) пружины

λ - рабочий ход

i – число витков

H_max – высота пружины при max F сжат. (раст.)

C = D₀/d – индекс пружины

Отсюда выражаем диаметр проволоки:

где:

k_τ – коэффициент безопасности, вычисляется по эмпирической формуле

Индекс пружины в приборостроении с = 4….20,

Индекс пружины в реальных расчетах с = 6….12.

Ход пружины:

Жесткость:

где i_p – число рабочих витков.

При навивке пружины растяжения в поперечном сечении витков можно создать остаточные натяжения, под действием которых витки прижмутся друг к другу с осевой силой (силой начального натяжения F₀). До достижения F₀ пружина не деформируется, что позволяет сэкономить место, занимаемое пружиной в приборе.

При проектировании пружин сжатия для обеспечения необходимой продольной устойчивости выбирают H/ D₀ <3, при H/ D₀ >3 необходимо использовать пружины в сочетании с внутренними или внешними направляющими.

Для уменьшения габаритов пружин в сжатом состоянии и увеличения устойчивости используют конические пружины. Высота конической пружины в сжатом состоянии равна диаметру проволоки. Особенностью конической пружины является сугубая нелинейность характеристики из-за разной величины диаметров витков.

21.5. Упругие несовершенства

К ним относятся: упругое последействие (при нагрузке и разгрузке деформация происходит не мгновенно, а с запаздыванием); релаксация (при отсутствии нагрузки продолжаются изменения внутреннего сопротивления материала); упругий гистерезис, %. (несовпадение характеристик при нагрузке и разгрузке).

Гистерезис сильнее проявляется в пружинах сложной конфигурации: Г ~0,1…1%

С увеличением нагрузки гистерезис проявляется более заметно (т.к. возрастают напряжения в материале).

При расчете простых пружин коэффициент запаса n=1.5…2.5, при расчете