Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Пружинас Ф Ь Ф Ф» ос — —. а с оо ооо ооооооо »О» — с 'а»» с» ао Ф»-с сов о ооо ь о оо 3 М -с оа ООО О» ос Оо ФОФ оооо оо оооо ос с а « с О:. С о »» о ооосооо -Ф о — — ~ Ф ооооо о о оооо с» « с »О Ос С- »О о о о с»оооооо с с О-О с а Ф \ « « с с « О « » С с « а « а О а с с О. с » й с~ „з «а й а с р .. о аа оаа .па†о оо — —— о о оооооо оо ва а О а » СФФО В- Π— а а-оа .Ф с Ф»»Ф а с о Ооа о- а -....
'Фс о;ооооо-'- ооо »оооооосоооо Ф вЂ” вЂ вЂ Й 5 О о а ааааа »Ф О в а — со ."»»ОО«ФС О« ь о о- —— оо ос»ооооооо Ф вЂ” »Ф ОФ»»»О О ° В -'в 'Ф 5«а '-'оовв с ' . О С вЂ” Фа — О В оооо. о- — — с о ооооооооос о в а — в о а ФФ вЂ аа ФФ ос — с»»оооо . о Π— — О Фасо»- — .оа ь сооооо- —— о ооооооо о а с«о аа  Π— а« аоо-оо О а Фво О» О » - - » ооо".»Фосс ооооо — В . »Ос « « а а О а с „л «« « «», Ха Пружиню Ги».
Э. Фпх ппып пр»пнмм Решение задачи такого типа ие однозначно, на выбор того или иного варианта могут влиять дополнительные конструктивные соображения, связанные, например. с выбором Р. и Р,. Выбор пружин из проьолоки диаметрам от 0,2 до 60 мм для (талей, прь веденных в таб»1 2 проводя по ГОСТ 13764 †— ГОСГ 13776 †.
Эти стандарты распространяются на винтовые цилиндрические пружины растяжения и сжатия для нагрузок ат 1 до !'О' Н с индексами с =- 4-; 12 и наружными диаметрами 1 — 700 мм. В зависимости ат долговечности стандартные пружины делятся на нлассы (см. табл. 2). Прн больших нагрузках и ограниченных габаритах используют составные пружины сжатия (см, рнс. 3)— набор нэ нескольких (чаще дв! х! конпентрически расположенных прум:ии, одновременно васприниь~аюших внешнюю нагрузку. Для предотнрашения сильного закручивания торцовых опор и перекосов навнвку соседних пружин выполняют в противоположных направлениях (левам и правом). Опары выполняют так, чтобы обеспечи. валась взаимная центровка пружин (см. рис, 3, 4). Обычно составные пружины имеют одинаковые осадки.
При их проектированин стремятся к тому, чтобы длины пружин. сжатых хо соприкосновении витков, были приблизительно одинаковы, а наибольшие касательные напряжения у всех пружин были равны допускаемому. Первые двэ условия для пружин, навитых из круглой проволоки, эквивалентны равенству их индексов.
При расчете двух концентрических клапакных пружин автатракториых двигателей часто средине диаметры пружин выбирают по конструктнвчы»1 соображениям (з зависимости от диаметра горловины клапана) Радиальный .юзор в таких пружинах составляет 2 мм. Далее, принимая, что наружная гружина воспринимает 60 — 70пй знеш- ~ ей нагрузки, находят диаметр ировоюки (! — номер пружины) и определи»ж длину пружины. В последние годы получили распрос-ранение многожильные пружины, при изготовлении которых вместо одной проволоки используется трос, свитый из дв)х — шести проволок малого диаметра (Л = 0,8 —:2 мм). По конструнтивному решению такие пружины эквивалентны концентрическим пружинам. Благодаря высахой демпфнрующей способности (за счет трепи~ между жилами) и податливости многожильные пружины хорошо работают в амортизаторах и других подобных устройствах.
При действии переменных нагрузок многожильные пружины довольно быстро выходят из стран от изнашивания жил. В конструкцикх, работающих в условиях вибраций нагрузок, иногда при. м.няют фасонаые пружины (рнс. 9) с нелинейной зависимостью между внешней силой и упругим перемещением пру>кипы Расчет фасонных и многожильных пружин дан в работе (6), гл. 27. РАСЧЕТ НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ При действии статических нагрузок гружнны могут выходить яэ строя вследствие г..эаэения пластических деформаций в витках. Запас прочности по пластическим деформациям н = т ~1З, (З2) к|па» где тям» вЂ” наибольшие касательные напряжения в витке пружины, их вычисляют по Формуле (7) лрз Р = = ° тю ° Расчет на ударную наерузку )73 йкее таин = е ! ние тюе» ) трпа не ' тюах тана та = 2 (34) РАСЧЕТ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ Пружины, рабстаеощие длительно при переменных нагрузках (например, клапанные н др.), необходимо рассчитывать на сопротивление усталости.
На рнс. (О показана диаграмма пре. дельных напряжений длн пружин, построенная в координатах с~нее и ты, где 3)е() тн~ее - - е е тех ° Витые пружины крайне редко раба. тают одновременно на растяжение н сжатие, т. е. симметричный инкл натру. женин (предел выносливости т,) не характерен для пружин. Пульсирую. щее нагружение, характеризуемое пре. делом выносливости те, также встречается редко в динамически нагруженных пружннах.
Большинство пружин работает н условиях асимметричного иагруження прн тт ) те. Запас прочности таких пружин находят нз соотношения и = ~ , (33) та — + фест ее где е, - - коэффициент, учитывающий влияние масштабного эффелта; йт 1 — те те Значения т, н те даны в табл. !. Обычно принимают и =- ),2 —:2.2. Прн определении запаса прочности аначеинс эффективного коэффициента концентрации напряжений йе = — !.
Концентрацию напряжений учитывают при расчете напряжений (коэффициент й в формулах (3!)). Для пружин с диаметром проволоки б ( )О мм принимают а, = !. Для большинства пружинных сталей Фт = О,)+0,2. Рн . 1р, дне~ ре м нредееьны» «еернмемнй але натане Для клапанных пружин рекомендуется также проверять запас прочности по переменным напряжениям: т, — феты па = та Должно быть ла = 2: 3. Для повышения сопротивления уста- ласти (на 20 — 50ейе) пруиеины упрочняют дробеструйной обработкой, создающей в поверхностных слоях витков снижающие остаточные напряжения. Для обработки пружин используют шарики диаметром 0,5 — ! мм.
Более эффективной оказывается обработка пружин шариками малых диаметров прн высокой скорости полета. РАСЧЕТ НА УДАРНУЮ НАГРУЗКУ Ы ряде конструкций (амортнзаторы и т. п ) пружины работают при удар. ных нагрузках — нагрузках, прикладываемых почти мгновенно с известной энергией удара. Отдельные витки пру. жнны получают при этом значительную скорость и могут опасно соударяться. Расчет реальных систем на ударя)ю нагрузку связан со значьгельнычн трудностями (учет контактных, упругих и пластических деформацяй, волновых процессов и т. д.), поэтому для инженерного приложения ограничимся энергетическим методом расчета.
Основной задачей расчета на удар. ную нагрузку является определение динамической осадки (осевого переме. 174 ПрУжины бд = бог+ бд (35) 22о л б Раннем (41) Рис. Ы. Схема иагруженин пружинного анортиаагора щения) и статической нагрузки, экви. валентной уд,ш:юму воздействию на пружину с известными размерами. Рассмотрям удар поршня силой тя. жести Я по пружянному амортизатору (рис, 11), Если пренебречь деформацией поршня и црннять, что после удара упругие деформации мгновенно охватывают всю пружину, можно записать уравнение баланса энергии Первое слагаемое левой части уравнения (35) выражает кинетическую энергию системы после соударения: К =- — ', (36) хс 24г 1 т'- х — ' Ц где оо — скорость движения поргпня; х — коэффициент приведения массы пружины с силой тяжести С)г к месту соударення. Если принять, что скорость перемещения витков пружины изменяется 1 линейно по ее длине, то х = — .
3' Второе слагаемое левой части уравнения выражает работу поршни после соударення при динамической осадке пружины на величину бх. Г1равая часть уравнения (35) — потенциальная энергия деформации пружины (с податливостью 1п), которая может быть возвращена при постеленной разгрузке деформированной пружины. Из уравнения (35) с учетом соотношений (8) и (36) получим + бог .Р ст л(1+х — ' (37) откуда коэффициент динамического усилении бд Дх — — — — 1 -1- бс У лЛп (хт+ х((а) где б„— осадка пруигины прн статическом иагружеинн ее поршнем с силой тяжести С). Из формул (37) н (38) следует, что динамическая осадка пружины существенно зависит от скорости движения поршня, а также жесткости пружины н соотношения масс (весов) поршня и пружины.
Если массой пружины можно ирене. бречь (в сравнении с массой поршня), то ася кинетическая энергия поршня перейдет в потенциальную энергию деФормации. Динамическая осадка пру. живы при этом возрастет и будет бл = бгт+ $ бее+ бст (30) В случае мгновенного приложения нагрузки (р = 01 бд = 2бст. (40) Гтатическая нагрузка, эквивалент. иая по эффекту ударному воздействию, может быть вычислена иэ соотношения Уточненный расчет пружин можно проводить по схеме волнового метода расчета стержня (с эквивалентной податливостью), подверженного удару жестким грузом (см. гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
