3 том (555895), страница 19
Текст из файла (страница 19)
2. По величине заданной выносливости У~ предварительно определяют принадлежность пружины к соответствующему классу по табл. 1. 3. По заданной силе Р2 и крайним значениям инерционного зазора о вычисляют по формуле (2) значение силы Гз . 4. По значению Гз, пользуясь табл. 2, предварительно определяют разряд пружины. 5. По табл. 11-17 находят строку, в которой наружный диаметр витка пружины наиболее близок к предварительно заданному значению Р!. В этой же строке находят соответствующие значения силы гз и диаметра проволоки ~1.
Пример 1. Пружина сжатия. Дано: 7'! — — 20 Н; /'2 = 80 Н; /! = 30мм, Р! = 10+12 мм; ч „=5 м/с; Ф~ > 1 107. Пользуясь табл. 1, убеждаемся, ч'го при заданной выносливости пружину следует отнести к классу 1. По формуле (2), пользуясь интервалом значений Ь от 0,05 до 0,25 (формула (1)], находим граничные значения силы гз, а именно: Р~ = — — 84 е !07 Н '~2 ~2 1- 0,05 ! — 0,25 В интервале от 84 до 107 Н (ГОСТ 13766- -86) пружин класса 1, разряда ! имеются сле- 6. Для пружин из закаливаемых марок сталей максимальное касательное напряжение тз находят по табл.
2, для пружин из холод- нотянугой и термообработанной тз вычисляют с учетом значений временного сопротивления Я,„. Для холоднотянугой проволоки Я„, определяют из ГОСТ 9389-75, для термообработанной — из ГОСТ 1071-81. 7. По полученным значениям ГЗ и тз, а также по заданному значению г2 по формулам (5) и (5а) вычисляют критическую скорость чх и отношение з'„, / ю„, подтвер- ждающее или отрицающее принадлежность пружины к предварительно установленному классу. При несоблюдении условий з,п / ! с 1 пружины 1 и 11 классов относят к последующему классу или повторяют расчеты, изменив исходные условия. Если невозможно изменение исходных условий, работоспособность обеспечивается комплектом запасных пружин.
8. По окончательно установленному классу и разряду в соответствующей таблице на параметры витков пружин, помимо ранее найденных величин Гз, Р1 и И, находят величины с! и 5З, после чего остальные размеры пружины и габариты узла вычисляют по формулам (6)-(25). дующие силы гз ', 85; 90; 95; 100 и 106 Н (табл. 11). Исходя из заданных размеров диаметра и стремления обеспечить наибольшую критическую скорость, останавливаемся на витке со следующими данными (номер позиции 355): г3 — — 106 Н; Ы = 1,80 мм; Р! —- 12мм; с1 =97,05 Н/мм; юз — — 1,092 мм. Учитывая, что для пружин класса 1 норма напряжений тз= 0,3Я (см.
табл. 2), находим, что для найденного диаметра проволоки из углеродистой холоднотянугой стали расчетное напряжение тз = 0,3.2!00 = ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ПРУЖИНЪ| СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ 20 Принадлежность к классу 1 проверяем путем определения отношения з,„,х / ик, для чего предварительно определяем критическую скорость по формуле (5) при 5 = 0,25: У'3 630 0,25 ,/26 .10 ' зз! гпах 11! > 1 4,5 Полученная величина свидетельствует о наличии соударения витков в данной пружине, и, следовательно, требуемая выносливость может быть не обеспечена. Легко убедиться, что при меньших значениях силы г3 отношение Ревах / ук будет еще больше отличаться от единицы и указывать на еще большую интенсивность соударения витков.
Используем пружины класса 11. Заданному наружному диаметру и найденным выше сидам Г3 соответствует виток со следующими данными по ГОСТ 13770-86 (позиция 303): г3 —— 95.0 Н; ~1 = 1,4 мм; Ю! — — 11,5 мм; с! — — 36,58 Н/мм; ~3 = 2,597 мм (табл. 14). Учитывая норму напряжений для пружин юзасса 11 т3 — — 0,5Л~, находим т3 —— = 0,5 2300 = ! 150 Н/мм2. По формуле (2) Г, 80 вычисляем 5 = ! — — = ! — = 0,16 и нахог"3 95 дич г . и кв,а„ / гк, с помощью которых определяем принадлежность пружин ко 11 классу: .
! |50. 0,16 = 5,57 м/с 35,1 в = 089 с1 5,57 Полученная величина указывает на отсутствие соударения витков, и, следовательно, выбранная пр>жина удовлетворяет заданным |сдовиям. но так как пружины класса 11 относятся к разряду ограниченной выносливости, то следует учитывать комплектацию машины запасными пружинами с учетом опытных данных. Определение остальных размеров производим по форчулам табл |О По форму:1е (6) находим жесткоегь пруж 1[111 1 Р2 — Г! 80 — 20 с— — 2,0 Н/мм.
/| 30 Число рабочих витков пружины определя ем по формуле (7): с! 3658 н = — = — ' = 18,29 =18,5 с 2,0 Уточненная жесткость имеет значение с! 36,58 с' = — = ' = |,977 = 2,0 Н/чм. п !85 При полутора нерабочих витках полно1 число витков находим по формуле (8): п! — — и+ п2 = 18,5 + 1,5 = 20. По формуле (9) определяем средний диа метр пружины () = |1,5 — 1,40 = 10,1 мм. Деформации, длины и шаг пружины вычисляем по формулам !(11)-(18)]: з'! 20 5! — — — — — — — — 10,0 мм; с 2,0 Р'2 80 ~2 —— — — — — — — 40,0 мм; с 2,0 Р'3 95 53 — — — —— — — — 47,5 мм; с 2,0 3 =( |+ — 3) = (20 1- ! — |,5) |,40 = 27,3 мм, /0 = l -1- Ю = 27,3+ 47,5 = 74,8 мм; |! =(, — ю =74,8 — |0,0=64,8 мм; (2 = 1 — ю = 74,8 — 40,0 = 34,8 чм, | = з' + 1~ = 2,6+ !.40 = 4,0 мм.
3 На этом определение размеров пружины и габарита узла (размер 11) заканчивается. Следует отметить, что некоторое увеличение выносливости может быть достигнуто при использовании пружины с большей величиной силы Г3, чем найденная в настояшем примере. С целью выяснения габаритов, занимаемых такой пружиной, проделаем добавочный ан1гдизс ост11новн~1ея, например, на витке со сде.1ук1ншчи ланнычи ио ГОСТ ! 3770-86 (позиция 313): Гз = 106 Н; И = 1,4 мм; Р! = 10,5 мм; с! = 50,01 Н/мм; зз = 2,119 мм. Находим тз = 1150 Н/ммз и производим расчет в той же последовательности: Ь =1 — — =1 — — = 0245; Р~ 80 ~з 106 1150 0,245 ~'к — 8,05 м/с, 35,1 У 5,0 = 0,622.
т'„8,05 Очевидно, что у этой пружины создается большой запас на несоударяемость витков. Далее в рассмотренном ранее порядке на- ходим и = ' = 25,01 и 25,0 . 50,01 2,0 50,01 жесткость с = 25,0 Уточненная в 2,0 Н/мм; и! = 25,0+ 1,5 = 26,5; 0 = 10,5 — 1,4 = 9,1 мм; 20 ю = — =1О мм; ! 2,0 80 зг= — =40 мм; 2,0 106 юз = — =53 мм; 2,0 (3 = (26,5 + 1 — 1,5) 1,4 = 36,4 мм; (О = 36,4 + 53 = 89,4 мм; 1! = 89,4 — 10 = 79,4 мм, 1г = 89,4 — 40 = 49,4 мм, Г = 2,1 + 1,4 = 3,5 мм. Таким образом, устанавливаем, что применение пружины с более высокой силой сз хотя и привело к большему запасу на несоударяемость витков, но оно сопровождается увеличением габарита узла (размер (!) на 15,3 мм. Можно показать, что если выбрать виток с большим диаметром, например Ц = =16 мм (ГОСТ 13770-86, номер позиции 314), то тогда потребуется расширить узел по диаметру, но при этом соответственно уменьшится размер 1! .
Пример 2. Пружина сжатия. Дано: ~1=100 Н; Г =250 Н; в=100 мм; Ю1= 15... 25 мм; т'„, =10 м/с. Независимо от заданной выносливости на основании формулы (5) можно убедиться, что при значениях Ь, меньших 0,25 !формулаа (1)], все одножильные пружины, нагружаемые со скоростью уп,ах более 9,4 м/с, относятся к 111 классу. По формуле (2) с учетом диапазона значений Ь для пружин класса 111 от 0,1 до 0,4 !формула (1) 1 находим границы сил т"з, "г ~г 1 — 0,1 1- 0,4 = — .. — = 278 ...417 Н. 250 250 0,9 0,6 Верхние значения силы гЗ, как видно из табл.
2 ГОСТ 13764 — 86, не могут быть получены из числа одножильных конструкций, поэтому, учитывая коэффициенты Ь = = 0,15+ 0,40 !формула (1)] для трехжильных пружин, устанавливаем новые пределы гЗ, по формуле (2): ~з = 294 417 Н Для указанного интервала в ГОСТ 13774- -86 имеются витки со следующими силами Гз.. 300; 315; 335; 375 и 400 (табл. 16а). Исходя из заданных размеров диаметра и наименьших габаритов узла, предварительно останавливаемся на витке со следующими данными (номер позиции 252); Рз — — 300 Н; Ы=1,4 мм; Ы! =3,10; Ю! =17 мм; с! = = 50,93 Н/мм; зз = 5,900 мм.
Согласно ГОСТ 13764 — 86 для пружин класса П1 тз = 0,6Я„, . Используя ГОСТ 9389- -75, определяем напряжение для найденного диаметра проволоки тз = 06 2300 =1380 МПа Принадлежность к классу проверяем путем определения величины отношения у„, / т'„, для чего предварительно находим Ь и критическую скорость по формулам (1), (2) и (5а): ВИНТОВЫЕ 14ИЛИНДРИЧЕСКИЕ ПРУЖИНЫ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ 207 Деформации, длины и шаг пружины находят по формулам в табл. 10 [форхгулы (1Оа), (11)-(18а)1) Г! 1ОО = — = 66,7 мм; с !,5 Р2 250 б =1 — ==1 — — = 0,167 ~'3 1380 0,167 гк= ' =7м/с, 32,4 ~2 250 з2 = = — = 166,7 мм; с 1,5 в.
!00 =143 > 1 7,0 ~'З 300 ~3 = — = — = 200 мм; с 1,5 Полученное неравенство свидетельствует о наличии соударсния витков и о принадлежности пружины к классу 111. Определение остальных параметров производится по формулам табл. !О. По формуле (6) находим жесткость () 13,90 — = 4,5 гг! 3 10 ~3 (и! + 1)г~)~ Р'2 — Р ! 250 — 100 с— — — 1,5 Н/мм. /г !00 = (35,5 + 1) 3,10 !,021 = 115,5 мм; /0 =1 +~ =1!5,5~-200=315,5 мм; 1! = l — ~ = 315,5 — 66,7 = 248,8 мч; l2 = 10 — ~2 = 3!5,5 — 166,7 = 148,8 мм; 3 + г~ Л = э,9+ 3,10 1,021 = 9,19 мм. Число рабочих витков пружины вь)числяют по формуле (7): гг = — = ' =33,9=34,0. с! 509 с 1,5 Уточненная жесткость с! 509 с = — = ' =!,49 = 1,5 Н/мм.
п 340 Проанализируем пружины, соответствуюшие трем ближайшим значениям сз, взятым из ГОСТ 13774 — 86 (пружины класса 111, разряда 1) для рассмотренного случая (табл. !6а). Вычисления, проделанные в аналогичном порядке, показывают, что для трех соседних сил Рз образуется шесть размеров пружин, удовлетворяюших требованиям по величине наружного диаметра. Сведения о таких пружинах приведены ниже. Полное число витков находят по формуле (8) гг! — — п + 1,5 = 34,0 + !,5 = 35,5 По формуле (9а) определяют средний диаметр пружины 0 = О! — г1! — — 17 — 3,!О = 13,90 мм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
