Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 38
Текст из файла (страница 38)
27 [6)) Прорезные круигины Наибольшие окружные напряжения на внутренней кромке тарелки(в меридиональном сечении) Тарельчатые пружины (рис. 12, и) относят н классу жестннх пружин, их применяют в мощных амортизационных устройствах. Пружины изготовляют штамповкой из листовой стали (80С2А н др,) толщинои от 1 по 20 чм с наружным диаметром от 28 до 300 мм при отношении Е! диаметров тарелок с = — = 2 —:3. !( Для стандартных пружин угол наклона образующей конуса 8 == 2+ба.
Наи. большая воспринимаемая нагрузка до 52 1О" Н. Тарелыатые пружины име!от нелинейную зависимость осадки от действующей нагрузки Р. Лля пружин с с (2,5 4Е!8 Рш... х и а = — (АК вЂ” АК +1), (43) 4Е8 где К, К,, К! — коэффициенты, прииимакл по рис. 13. Для повышения несущей способности тарельчатые пружины заневолнвают обжатием до полного спрямления. В этом случае можно допускать оп~ах = от. Тарельчатые пружины обычно подби ают по стандартным таблицам. ля повышения податливости тарелки устанавливают последовательно в виде секций из двух пластин (рнс. 12, б) Иногда между тарелками устанавливают шайбы (рис.
12, г) для лучшего гашения колебаний (за счет трения). Прн больших нагрузках пру. жины собирают пакетами (рнс. 12, г); их несущая способность при этом оказывается пропорциональной числу та. релок. х ~(л — 8) (6 — — ) + 1~~, (42) ПРОРЕЗНЫЕ ПРУЖИНЫ где Е и т — модуль упругости н коэффициент Пуассона материала тарелки; 1 — толщина листа; 6 — осадка пружины; Л вЂ” коэффициент, принимают по рнс, 13; й — высота внутреннего усеченного конуса.
Во гзбежание полного распрямлеиия тарелки расчетная осадка пружикы не должна превышать 0,8А. Прорезные пружины (рнс. 14) так ье являются жесткнмн. Их применяют в тех случаях. когда радиальные гпба. риты должны быть малыми, а несущая способность — большой.
Пружины изготовляют путем фрезерования пазов в трубчатых заготовках. л,лл лл,лл 475 г) ТАРЕЛЬЧАТЫЕ ПРУЖИНЫ рис, !у, Таральчатыа пружины г ! г у а ижу Рис, !а. К расчету тар«ль- чатыа пружин 175 Пружины 2М 5!п р Р/7 Ми пгвх = Х 2л Осадка пружины ' Ррх 5 =ив лВ (44) О. 25: 0.77! О. 91. л7ь Рмс 14, Прсревныс пружнны где Й вЂ” средний радиус пальца шири. иой Ь и толщиной 6! л — число перемычек на одном из торцов кольца; В— жесткость сечения кольца на изгиб, Ьдв В = — Е; ! — число рабочих колец; 12 к — безразмерный коэффициент, н = и О) — Х Вп 5); (45) В м — коэффициент, т = —., С вЂ” жест- С ' кость сечения кольца иа кручение, (значения ч.указаны далее); р — половина угла между КОЛЬЦЕВЫЕ ПРУ)КИНЫ Кольцевые пружины (рис. !5) состоят из внутренних и внешних колец одинаковой толщины, опирающихся друг на друга.
С нерабочей стороны кольца несиолько вогнуты. Под действием внешней нагрузки наружные кольца растягиваются, а внутренние сжимаются. Преодолевая силы трения, кольца частично входят Ппн частом рвсппдпженнн перемычек нссбхпднмо учнгыввть деОпрмвгсггн сдвига. п перемычками, 5 = !/2 †; Ь вЂ” размер л' сечения в плоскости кольца; Х— коэффициент: Х! () (! + 9) — — (! — 9)5!а 25 2 (45) Максимальные изгибающий и крутящий моменты действуют в сечениях, граничащих с перемычками: РЕ Ми !пхх .= 2 ( Х) ~й () 2л В частном случае при чисде прорезей л = 2 кольца квадратного сечения со стороной а (т = 1,54] и при коэффициенте Пуассона р = — 0,3 б = 0,972 ., !'.
(47) Р)79 Еа4 Приведенные максимальные напра. жения у перемычек атдхх = б в в (а). (48) РР. ЬЛ' В расчетах можно принимать при и. и=2; ()еы —: 4' 0,5; О.ОЬ! 1.0; 1.5: 2 3 0,95; 1,10; 1,54; 2,49; 3,5; 7,42 1. О; 1. О 7; 1, 22: 1, 33! 1. 35; 1, 4 друг в друга, давая пружине осадку б (л — 1) Р /Вп Рэ ') 2лЕ!и 5 !5(5+ ф) ври + Рв /' (49) где л — число колец (два нз инх торцевые, целые илн укороченные, работают одной стороной); 5 — угол конусности, обычно 5 = !4 †: 17'; ср -- угол трения, !игр = р (здесь р — коэффициент тре. иия, р =- О,! —;О,!5); Р„и Ен — средний диаметр наружного кольца и площадь поперечного сечения; Ов я Рд — то же для внутреннего кольца.
Кольцевые волнистые пруясины Рис. 1В Кольцевые оружвиы напряжение сжатия на внутреннем кольце Реоах (5 ~) ов = Ввергни, поглощаемая пружиной за один цикл (нагрузка-разгрузка). Т=$ —, Рб « где Е = 0,5 †; 0,7. Пружины, работающие в условиях многократных нагружений, следует Принудительно охлаждать. При конструировании пружин необходимо иметь в виду, что угол (52) При постепенной разгрузке осадка пружины некоторое время сохраияетсн до тех пор, пока внутренние силы упругости уравновешиваются силами трения. Затем, преодолевая трение, кольца возвращаются в исходное положение. В результате кривые Р = 7 (б) при нагружении и разгрузке не совпадают, они образуют «пстлевидную кривуюл, Площадь атой петли равна работе трения; она составляет обычно 60— 70% полной работы.
Благодаря высокой амортизиру«ошей способности, связанной с работой сил тренин, колысевые пружины широко используют в буферных н амортизирующих устройствах. Напряжение растяжения в наруж. ном кольце «оал ярв)5(В+ц) ' всегда доткен быть больше угла трения ф На практике обычно используют следующие соотношения между высотой кольна Н, наружным диаметром пружины Ра и средней толщиной колец ь и).)ь„ ыа 5 ' 5 ' 'г( 3 ' 5 Зазор в между двумя соседннмн кольцами (няружнь«ми или внутренними) при наибольшей внешней нагрузке не должен быть меньше ) мм.
КОЛЬНЕВЫЕ ВОЛНИСТЫЕ ПРУЖИНЫ Зги пружины (рис ) 5) являются разновидностью прорезных пружин; их применяют как компеисаторытемпе. ратурных перемещений, а также в тор. цевых уплотнениях. Последнее связано с более равномерной передачей нагруэ. ки на уплотияющие кольца, чем прн использовании витых пружин. При малой осадке грузоподъемность таких пружин высокая, чем обеспечивается компаитность конструкции. Их изготовляют штамповкой из тонколистовой стали. Так как размеры поперечного сече. ния пружины малы з сравнении с радиусом кривизны, то при определении податливости и прочности можно использовать общепринятые методы расчетз стержней малой кривизны (без учета нормальных и перерезывающих скл).
Осадка пружины РРл 2 В «(53) где )«' — средний радиус пружины; и — число волн пружины:  — жест- Рис. 1в. Кольц ал волив«тал оружца» Пружины В табл. 5 приведены расчетные схемы и формулы для приближенного опреде. ленин напряжений и перемещений для резиновых упругих элементов.
Материал элементов — техническая резина с пределом прочности ов ~ ) 8 МПа; модуль сдвига О = 5 †: 9 МПа. В последние годы получают рвспространеяне пневмоэластнчные упругие элементы (рис. 19). Пример Рассчитать клапаииые пружины (рнс, 20) для карбюраториого двигателя, если известно. что при полном открытии клапана (ход ил анана й =- 11,5 мм) пружины должны воспринимать усилие Рмю = 36,2 Н, усилие затяжки Р, ш =- 170 Н. Клад а нные дружины являются ответственвымн деталями. Принимаем в качестве материала пружин сталь 50ХВА (ав = 1300 МПа, от = = 1100 МПа; т 7 = 400 МПа и по табл. 2 для пружйн класса 1 находим [т[к —— 480 МПа).
В связи с ограниченными габаритами используем в конструкции две концентрические пру. жины сжатия. Принимаем, что первая (наружная) пружина будет воспринимать 63,5е внешней нагрузки, вторая — 36,5е , откуда наибольшие усилия для пружин Р«77 в = 0 635Ртлх = 230 Н' Ргв« в = 0,365Рмех = 132 Н.
Усилия затяжки пружин: Ро«, = 0,5Р«77 к = 115 Н: Ргз! 7 Рццц Р«77 = 170 — 1!5 = 55 Н. кость сечения кольца шириной Ь и Ьдв высотой Д на изгиб; В = — Е; 12 н — коэффициент, н = (ск — !и сс) (1 + Зр) + + (!+в) а!йвод (54) а — половина угла между опорными я линиями, и = —; р — коэффициент 2я ' (см фурцулу (45)). Наибольшие напряжения изгиба в сечении кольце Р)7 омлх =5 — „,, (55) где 3 а и 4 РЕЗИНОВЫЕ УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ Резиновые упругие элементы применягот в конструкциях упругих муфт (рис.
17), вибро- и шумоизалирующих опорах (рис. 18! и других устройствах для получения больших перемещений. Такие элементы обычно передают на. грузку через металлические детали (пластины и трубки н т. п.). Преимущества резиновых упругкх элементов: электроизолирующая способность; высокая демпфнрующая способность; способность аккумулировать большее количество эиергци иа единицу массы по сравнению с пружинной сталью (ло 1О раз).
Рцс. !7. Конструкции муфт е ревкковымц упру«цыц влемектвмцг л — в«улачцо-пвлацеввя муф«е; б — муфта е упру«цмп оболочками; в — муфте с диско. ВЫЦ ЕЛЕМЕК7ОЦ !79 Резинов хе упругие злемекмы 6, К расыту рсэнновых упругих элементов Поп у с к немые напряжения, МПа Расчетная схем» элемента Перемещения Напряженая 1. к к эх и як х Р 4Р т =— Г из' (Г 217( —,'„) 1оо 4О Р 2Р п((7+Е) Л 0,4 0,6 0.1 0,3 О.61 0,8 о.от о.ео О. 84 2м,с с=— 200 70 мхо ((г' — б'1 Р и- Г РЛ 6,8ОГ ЗОО 1ОО П р и м е ч а н н е. Допускаемые напряженна длк реэиновы» элементов упругих мУфт (о( = 200 МПа. Ф ) 2пае М и ло( — —,) 1 1 ф.
102Х мн Х О ((1 — л 1 Пружина Рнс. !В. Пневмозластич- ныл амортиза>ор Длине дружины, сжатой до сонрикос- новення, Р в с ч е т н е р н о й р р у ж н н ы. Неввачлем индекс " пружины с .= = 8,7. По формуле (31) вычисляем днвметр проволоки пружины '" Д ! 6 Ди> 1>и Р с () ч >' 230 8,7 =1,6 ~>> ' -нм3,9мм.
480 Принимаем >(1.> =.= 4 мм. Средний диаметр пружины Р>и о =- с>и>(>и = 8 7. 4 = 34 8 мм Податливость одного витка 8Р>>и е 8 (:й,8)з О>4,>и 0,83 101 (4)1 =- 0,016 мм,'Н Необходимое число витков Ни, 3 = (лси 1 — 0,5) >(> и = = (8 — 0,5) 4 = 30 мм. Полная осадка Пру»анны 6„,, = лсиД>ПРО> с —— =- 6,5-0,016 230 =- 23 мм Шяг витков 1,25>и в (си = Аи -'- = 4+ 1.2 23 + — ' = 8,25 мм. 6,5 Полнея длина ненигруженной пру. жины ПО>о=Н>и„з У пи>(1>и Ли,) = = 30+ 6,5 (8,25 — 4) — 57,6 мм.
Твк кйк — ' — = — ' = 1,66 ( 2,5, НО, з 57,6 (7>и 34,8 то ооесность вынучивйння пружины отсутствует. Расчет второй Пружинн ы. Принимаем см> = с„> = 8,7 '. По Можно задать а Л н нз условаа равенства длин, сжзты» до сопрнкосисзенчн пружин. найти и сз> ' нли, округляя до нолувнткя, получим ли> — —. 6,5. Полное число витков ло> 1 = лм, + 1,5 =- 6,5 + 1,5 = 8 ' Обычно нивель нлапанны» пружин с = у, >о * Значение [»1» прьнато с учетом кРВВизиы ВВТВОВ Рис. 1Н.
Резиновый амор- тизатор ли> "и> == !1,5 0,016 (230 — 115) Рис. ЗО, К расчету лла- панны» пружин Реэиноеые упругие элемента 181 4<ормуле (31) вычисляем диаметр проволоки ! б 1 / а<и~<2 вс<г) <2> (т)п / 1,!б.!32.8,7 = 1,6 1/ 480 ПРиннмаем 6<и = 3 мм.
Средний диаметр пружины 1)<2) ю — — е<илы, — 8,7.3 — 26 1 мм Определяем радиальный зазор между первой в второй пружинами бг= — ОП<и о Т)<2) о — '!и> <(<2>) =— г 2 1 = — (34,8 — 26,1 — 4 — 3) = 0,85 мм. 2 Обычно зазор в клапанных пружинах бг = 1 —:1,5 мм. Уменьжаем индекс, принимая г<2) = = 8,5 Тогда средний диаметр йру- жины В и о = г 2>«<2> — 8 5'3 = 25,6 мм, а радиальный зазор 6,= 1,15 мм.
Податливость одного витка 8Е>а), о 8 (25,5)' 6<(1<2, 0,83 10' (3)' = 0,0!95 мм(Н. Необходимое число витков при бп, = = б<и п бы, <2> х<2> (Ры,, — Р<2, 1) 1 1,5 0,0!95 (!3! — 55) округляя до полувитка, получим л<2> = 8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
