Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
Пружина як пружний елемент - деталь, що призначена для поглинання і віддачі механічної енергії шляхом використання сил пружності її деформованого стану.
Пружини мають широке застосування в сучасних машинах, верстатах, приладах. У конструкціях багатьох механізмів можуть бути десятки і сотні пружин, які виконують відповідальні і складні функції, а саме:
створюють задані постійні сили - початкового стиску або натягу в передачах тертям, гальмах, фрикційних муфтах, клапанах, запобіжних пристроях, підшипниках; урівноважують сили важкості та інші сили;
виконують функції двигуна завдяки попередньому акумулюванню енергії шляхом заводу (пружини приладів точної механіки, наприклад, годинників);
здійснюють силове замикання кінематичних пар, в основному кулачкових, щоб позбутися впливу люфтів (проміжків) на точність переміщень або спростити конструкцію механізмів;
служать як віброізолятори чи амортизатори в транспортних машинах — автомобілях, вагонах, приладах, опорах машин;
приймають енергію ударів (буферні пружини вагонів, артилерійських гарматах тощо); завдяки пружним елементам енергія удару поглинається на великих переміщеннях, і сила удару відповідно зменшується; буферні та віброізоляційні пружини на відміну від попередніх акумулюють не корисну, а шкідливу для роботи машини енергію;
служать для вимірювання сил, температур, переміщень, які спричинюють пружні деформації пружин (у вимірювальних приладах)
За видом навантаження розрізняють пружини розтягу, стиску, кручення та згину, а за формою та конструкцією - на гвинтові та іншої форми (рис. 6.1, 6.2).Найпоширенішими є виті циліндричні гвинтові пружини розтягу і стиску, які виготовляються з дроту круглого перерізу (діаметр дроту умовно до 10 мм). Але коли діаметр заготовки сягає 100 мм і більше, то це вже не дріт, а спеціальний прокат круглого перерізу (пружини-амортизатори ракетних установок).
Пружини розтягу (рис. 6.1, а), як правило, навивають без просвітів між витками, а у більшості випадків — з початковим натягом (тиском) між витками, який частково компенсує зовнішнє навантаження.
Натяг звичайно складає (0,25 -- 0,3)Frp, де Frp - граничне зусилля для пружини, при якому повністю вичерпуються пружні властивості матеріалу.
У конструкціях пружин розтягу передбачені зачіпки - кінцеві відігнуті витки (рис. 6.3, а, б, в), якими ці пружини сприймають зовнішнє навантаження (для пружин діаметром до 4 мм). Витки-зачіпки мають високу концентрацію напруг у місцях відгину і зменшений втомний опір.
Пружини розтягу діаметром понад 4 мм мають часто зачіпки, показані на рис. 6.3, г, ґ, д.
Пружини стиску (рис. 6.1, б) навивають з просвітом між витками, який повинен на 10-20% перевищувати осьові пружні переміщення кожного витка при найбільшому зовнішньому навантаженні.
Для створення опорних площин кінцеві витки пружин стиску підтискуються до сусідніх і їх зішліфовують перпендикулярно осі (рис. 15.4).
Співвісність пружин зі спряжуваними деталями забезпечується встановленням опорних витків у спеціальні тарілки, у розточки корпуса, рівці. Так само центрують і концентричні пружини (рис. 6.5). Якщо пружини довгі, то вони під навантаженням втрачають стійкість (роздаються). Тому такі пружини ставлять на спеціальні оправки або в стакани.
Пружини кручення. Конструктивно виті циліндричні пружини кручення (рис. 6.1,в) аналогічні витим пружинам розтягу і стиску. Щоб уникнути тертя при навантаженні їх навивають з невеликим просвітом (в межах 0,5 мм). Вони мають особливі причепи (кінці) для передачі пружині закручувального моменту. Ці пружини зазвичай встановлюють на оправках.
Основні геометричні параметри пружини (рис. 6.4): діаметр дроту d аборозміри перерізу; середній діаметр D0; індекс С = = DJd; h - крок витків ненавантаженої пружини (h = d - для пружини розтягу, рис. 6.1,а); зовнішній діаметр пружини D = = Do +d ; довжина (висота) ненавантаженої пружини З , довжина (висота) робочої частини ненавантаженої пружини Н; кількість робочих витків i = Hp/h; кут підняття витків(tga - h/(D0)); довжина дроту для виготовлення пружини.
Рис. 6.1. Виті пружини: (циліндричні) а - розтягу, б - стиску, в -кручення (фасонні); г, д, є – стиску
Рис. 6.2. Спеціальні пружини: а -тарілчасті та б - кільцеві (стиску);
в - листові зі штаб (згину); г - торсійні (вали) та д - спіральні (кручення)
Рис 6.3. Зачіпки пружин розтягу
Рис 6. 4. Конструкція пружини стиску та її параметри
Рис 6.5. Концентрична пружина
Індекс пружини характеризує кривину витка. Пружини з індексом
С < 3 через велику концентрацію напруг у витках застосовувати не рекомендується.
Оскільки податливість циліндричних пружин пропорційна їхньому індексу С , то для збільшення податливості індекс С приймають щонайбільшим. Проте практичне застосування мають пружини з індексом С = 4- 12. Індекс пружини вибирають залежно від діаметра дроту в таких межах:
d,мм 2,5 3 + 5 6 + 12
С 5 + 12 4 + 10 4 + 9
Матеріали пружин
До матеріалів пружин ставляться вимоги: високі і стабільні у часі пружні властивості; достатня міцність та стійкість проти втомного руйнування; при роботі в умовах підвищених температур - задовільна термостійкість; достатня пластичність; задовільна корозійна стійкість.
Матеріали дроту для пружин стандартизовані. Це сталі: інструментально-пружинні У8А, У9А,У10А,У11А, У12А,; високовуглецеві та марганцеві 65, 70, 75, 65Г, 55ГС; спеціальні ресорно-пружинні кремнієві 55С2, 60С2, 60С2А, 70СЗ, 70СЗА, хромомарганцеві 50ХГ, 50ХГА, хромованадієва 50ХФА, хромовольфрамова 50ХВА, кремнієвольфрамова 65С2ВА, кремнієхромова 60С2ХА, кремнієнікелева 60С2Н2А.
Для пружин, які працюють в хімічно-активному середовищі, застосовують кольорові матеріали - бронзи: берилієві БрБ-2, кремніємарганцеву БрКМЦЗ-1 та циноцинкову Бр04ЦЗ. Найкращою є берилієва бронза як універсальний матеріал для пружних елементів.
Зауважимо, що вуглецеві та кремнієві сталі мають низьку прожарюваність, а тому застосовуються для пружин малих перерізів. Марганцеві сталі мають більшу прожарюваність, але чутливі до перегріву при гартуванні. Хромомарганцеві, хромованадієві і хромокремніємарганцеві сталі мають високу міцність при дії змінних напруг, а тому знаходять застосування для пружин відповідального призначення.
Заготовками для пружин мають бути дріт, стрічка, пруток та штаба з матеріалів, про які йшлося вище.
Для виготовлення пружин найчастіше застосовують сталевий вуглецевий дріт діаметром до 8 мм. Цей дріт випускають трьох основних класів: нормальної міцності III, підвищеної міцності II та високої міцності І.
Пружини з дроту діаметром 8-10 мм виготовляють холодною навивкою переважно з дроту, який пройшов термообробку, і після навивки піддають тільки відпуску. Пружини більших перерізів навивають у гарячому стані, потім загартовують.
Пружини, для яких робоче навантаження постійне або змінюється з обмеженою кількістю циклів, потрібно попередньо пружно-пластично деформувати - заневолювати.
Це робиться наступним чином: протягом 10 - 50 годин пружини навантажують зусиллям (у напрямі дії робочого навантаження), яке спричинює напругу, вищу від границі пружності. Тоді в результаті заневолювання зовнішні волокна витків дістають залишкові деформації. Після цього у ненавантаженій пружині зовнішні волокна витків під час взаємодії з внутрішніми дістають залишкові напруги протилежного знаку відносно робочих напруг. Якщо навантажувати ці пружини робочим зусиллям, то залишкові напруги частково компенсують робочі напруги, а це підвищує тримкість пружин до 25%. Щоб запобігти корозії сталевих пружин, використовують покриття - цинкування, хромування, фосфатування, нікелювання тощо.
Рис. 6.6
Технічні дані.
Осідання гвинтової пружини може бути розраховано, по формулі
| (6.1) |
де Р - осьове навантаження;
D - середній діаметр витків пружини;
n - число витків пружини;
G- модуль зсуву;
d - діаметр проволоки пружини.
Формула (6.1) - наближена, оскільки при її виводі не були враховані впливи поперечної сили, кривизни стержня, кута підйому витків і інші другорядні чинники. Щоб переконатися в тому, що отримувані результати цілком придатні для практичного використання, потрібно виміряти осідання пружини при заданих навантаженнях дослідним шляхом і співставити з величиною осадки пружини, розрахованою за формулою (6.1).
, де 
,
де τmax – дотична напруга, D - діаметр пружини, d - діаметр прутка (рис. 6.1)
Осідання пружини (λ) під дією сили Р визначається по формулі
.
Або λ = P/C,
де 
,
де G – модуль здвигу матеріалу пружини, [МПа];
n – число витків пружини.
Величина С, дорівнює навантаженню, що викликає осадку λ=1см називається жорсткістю пружини. Приведені формули справедливі для циліндричних пружин з малим шагом витків, - якщо кут навивки
α =10о- 15º. (рис. 6.1)
Очевидно
,
де S - шаг пружини (відстань між центрами сумісних витків пружини).
Конечно, для полного рассмотрения вопроса 'Загальні відомості, призначення та класифікація пружин', приведенной информации не достаточно, однако чтобы понять основы, её должно хватить. Если вы изучаете эту тему, с целью выполнения задания заданного преподавателем, вы можете обратится за консультацией в нашу компанию. В нашей команде работает большой состав специалистов, которые разбираются в изучаемом вами вопросе на экспертном уровне.
Хм, так же просматривали
