123539 (Основные свойства и материалы упругих элементов. Винтовые пружины), страница 2

или . (12)

1. Определяют в недеформированном состоянии длину пружины:

растяжения H = id + h₃, (13)

сжатия H = i(d + e) + h_k + f_max , (14)

где h₃ – длина зацепов для крепления пружины растяжения; е = 0,5 мм – гарантированный зазор между витками пружины сжатия при максимальной деформации; h_k = (2 … 3) d – суммарная толщина нерабочих торцовых витков пружины; f_max = f_o + f_p.

1. Угол подъема витков пружины равен:

пружины сжатия , (15)

пружины растяжения . (16)

Этот угол не должен превышать 11 … 12°.

1. Определяют длину проволоки развернутой пружины:

сжатия , (17)

растяжения , (18)

где L_i – длина заготовки зацепа пружины.

Винтовые пружины кручения (рис. 1, в, г) по внешнему виду отличаются от пружин растяжения–сжатия лишь конструкцией концевых витков. Один конец пружины (рис. 5) соединяется с неподвижной деталью, а другой – с подвижной и нагружается при этом усилием F на плече а. Концевые витки пружин отгибаются так, чтобы к ним можно было приложить моменты, действующие в плоскости витка. При закручивании пружины ее диаметр уменьшается, поэтому пружину устанавливают на цилиндрическую оправку диаметром d₀ с зазором, обеспечивающим свободный поворот витков. Пружины применяются для создания (рис. 1, г) противодействующего момента Т при закручивании свободного конца пружины на угол . Их используют в виде силовых элементов, например, для поджатия магнитных и оптических головок записи и считывания информации.

Рис. 5

Под действием момента Т (см. рис. 5, Т = F∙a) в сечении проволоки возникает напряжение изгиба

, (19)

где W_z – момент сопротивления сечения относительно нейтральной оси, для круга диаметром d W_z = d³ / 32 0,1d³.

Коэффициент k₂ зависит от кривизны витка и определяется по следующей рекомендации: при с = 4 k₂ = 1,26; при с = 6 k₂ = 1,16; при с = 8 k₂ = 1,12 и при с = 10 k₂ = 1,1.

Диаметр проволоки d равен

. (20)

Для пружинных сталей, используемых при изготовлении пружин, допускаемое напряжение _adm принимают 500 … 800МПа.

Диаметр витка пружины D = (c + 1)d.

Угол закручивания пружины из круглой проволоки

= Tℓ / (EI_z) = 64Tℓ / (Ed⁴), (21)

где ℓ = D_срi –развернутая длина проволоки витков пружины; EI_z – жесткость проволоки на изгиб, I_z = d⁴ / 64.

Из формулы (21) задавая угол закручивания, определяют длину и число витков пружины i. При определении длины развернутой проволоки пружины L необходимо учитывать и длину концов. Шаг t пружины (рис. 5) на 0,3 … 0,5 мм больше диаметра витков, а высота H будет равна H = i t.

ЛИТЕРАТУРА

Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем: Учебное пособие. М.: – Высш. шк., 2001. – 480 с.

Сурин В.М. Техническая механика: Учебное пособие. – Мн.: БГУИР, 2004. – 292 с.

Ванторин В.Д. Механизмы приборных и вычислительных систем: Учебное пособие. – М.: Высш. шк., 1999. – 415 с.