ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.08.2024
Просмотров: 92
Скачиваний: 4
А. С. РАДЧЙК, И. И. БУРТКОВСКИЙ
ПРУЖИНЫ И РЕССОРЫ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ТЕХНІКА
Киев - 1973
6П5.3 |
Г # с . публичная |
|
научно - техник а - h s f |
||
Р15 |
в и б л и о т е к а |
С О 1 . . ? |
|
Э К З Е М П Л Я Р |
|
УДК 621-272 |
ЧИТАЛЬНОГО; •-. |
|
Пружины и рессоры. |
Р а д ч и к |
А. С , Б у р т- |
к о в с к и и И. И. |
«Техніка», 1973, 120 стр. |
Изложены методы расчета наиболее распространен ных в общем машиностроении типов пружин, вы полнены примерные расчеты п рабочие чертежи пружин некоторых конструкции, приведены необ ходимые справочные материалы и краткие сведения о технологии изготовления и упрочнения этих деталей. Брошюра предназначена для инженер но-технических работников машиностроительных предприятий и может быть полезна для студентов
вузов |
соответствующих |
специальностей. |
Табл. |
15, илл. 43, библ. 9. |
_ |
Рецензент канд. техн. наук С. М. Ганжуров
Редакция литературы по машиностроению и транс порту Заведующий редакцией инж. М.. А. Василенко
3133—107 |
167-73 |
|
Р M 202 (04)-73 |
||
|
( g ) ИЗДАТЕЛЬСТВО «ТЕХНІКА», 1973 г.
Предисловие
Пружины являются распространенными деталями общего назначения. От конструкции и качества изготовления пру жин зависит работоспособность и долговечность различных автоматов и автоматических устройств.
В силовом отношении пружины представляют собой дета ли высоко напряженные. Погрешности, допущенные при проектировании и изготовлении пружин, приводят к серьез ным поломкам дорогостоящих машин и агрегатов. Между тем пружина — одна из немногих деталей, хорошо поддаю щихся расчету, так как в силу сравнительной простоты конструкции аналитические зависимости с достаточной до
стоверностью отображают реальные условия ее работы.
В большинстве случаев пружины используются в маши нах и приборах в качестве силовых элементов, обеспечиваю щих действие необходимых усилий на определенных уча стках пути (предохранители и др.), амортизаторов, предна значенных для восприятия энергии удара и последующего рассеивания ее в виде затухающих колебаний, аккумуляторов энергии как источников движения (пружинные двигатели), чувствительных элементов, изменяющих свои размеры про порционально приложенной нагрузке (силоизмерители).
Авторы предприняли попытку создать краткое практиче ское руководство по конструированию пружин и рессор наиболее распространенных типов. В ней нашли отображе ние современные тенденции в использовании неметалличе ских материалов, а также технологические способы повыше ния срока службы стальных пружин и рессор.
В основу написания брошюры положены результаты мно гочисленных работ, выполненных в различных институтах
3
и лабораториях нашей страны, а также достижения отече ственного и зарубежного опыта в области расчета, изготов ления и повышения эксплуатационных качеств пружин и рессор.
Брошюра А. С. Радчика, И. И. Буртковского «Пружины и рессоры» входит в серию «Библиотека инженера-конструк тора», которая подготавливается к изданию редакцией на общественных началах при кафедре прикладной механики Одесского политехнического института. Состав редакци онной коллегии: проф. В . Ф. Мальцев, проф. Л . Б . Эрлих, проф. И. П. Глушенко, проф. А. А. Пятницкий, доц. С. Л. Мак, доц. А .А. Старосельский. Возглавляет редак цию докт. техн. наук, проф. К. И. Заблонский.
Отзывы и пожелания просим направлять по адресу:
252601, Киев, 1, ГСП, Пушкинская, 28, издательство «Техніка».
Г л а в а |
I |
О Б Щ ИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРУЖИНАХ |
|
О с н о в н ы е понятия и |
классификация |
В зависимости от вида нагружения различают пружины растяжения, сжатия, изгиба и кручения.
Под нагрузкой в пружине одновременно возникают не сколько компонентов напряжения. Поэтому в каждом кон кретном случае приходится выделять наиболее существен ные из них: растяжение, сжатие, изгиб, кручение.
Вид нагружения пружины может совпадать либо не совпадать с характером напряженного состояния (табл. 1). Рассмотрим область применения наиболее распространенных пружин, представленных в этой таблице.
Наиболее обширную группу составляют цилиндрические винтовые пружины растяжения (натяжные) (I) и сжатия (на жимные) (V), которые применяются в тормозных и предо хранительных устройствах для создания начальных усилий, в кулачковых, зубчатых, храповых механизмах с целью
.исключения зазоров при их работе, в рессорных и буферных устройствах транспортных машин в качестве амортизаторов, а также в различных приборах для преобразования усилий
вмеханические перемещения и т. д.
Кпружинам сжатия относятся также пружины кольце вые (II) и тарельчатые (IV), обладающие относительно боль шой жесткостью и поглощающей способностью при малых габаритах. Пружины этих типов применяются в тяжело нагруженных амортизационных системах, а также для виб роизоляции различных конструкций.
Блочные пружины ( I I I ) , работающие на сжатие, изготов ляются из неметаллических материалов и применяются, главным образом, в качестве виброизоляторов. Плоские
б
пружины, работающие на изгиб (VI), применяются, в основ ном, в приборостроении для силового замыкания различных звеньев, замыкания и размыкания контактов электромагнит ных реле, мнкровыключателей и т. д.
Пружины, воспринимающие крутящие моменты, могут быть плоскими спиральными, винтовыми цилиндрическими
Рис. 1. Характеристики пружин.
(VII) и стержневыми (торсионы) ( V I I I ) . Пружины кручения воспринимают моментные нагрузки и выполняют в меха низмах и машинах те же функции, что и пружины растяже ния — сжатия.
Плоские спиральные пружины нашли широкое примене ние в качестве источников движения (аккумуляторов энер
гии) |
в различных механизмах: часах, заводных игрушках |
и т. |
д. |
Зависимость между относительным перемещением точек приложения активной и реактивной нагрузок от величины самой нагрузки для пружин всех типов практически одно значна. Такая зависимость, выраженная в графической (рис. 1) либо аналитической форме, называется характери стикой пружины. При построении характеристики пружины по оси абсцисс откладывают перемещения (линейные F либо
8
угловые cp), а по оси ординат — нагрузки (усилия Р либо моменты М).
Характеристики большинства пружин, применяемых"в машиностроении, прямолинейны (І) либо являются моно тонными выпуклыми (2) или вогнутыми (3) кривыми. Харак теристики некоторых пружин могут быть ломаными (4). Немонотонные характеристики имеют так называемые «хло пающие» упругие элементы, например мембраны, которые вследствие специфичности работы и ограниченного приме
нения в данной брошюре |
не |
рассматриваются. |
||||
Д л я |
пружины с монотонной характеристикой производ- |
|||||
пая z = |
àP « |
|
dM |
|
|
D |
-jp либо z<p = |
|
называется жесткостью. Величи- |
||||
< |
\ |
|
dF |
л |
\ |
dm |
ны обратные, т. е. — = |
либо — = ^щ, называются подат |
|||||
ливостью пружины. |
|
|
|
' |
|
|
Д л я |
пружин с прямолинейной |
характеристикой |
||||
|
2 |
= -^г- = |
tgv = |
const; |
2Ф = y" = tg ß = const.
Во многих случаях аппроксимируют криволинейную ха рактеристику 2 или 3 хордой 1 (рис. 1). Тогда величина tg у (tg ß) характеризует среднюю жесткость пружины в пре делах рабочего диапазона нагрузок.
Величина отклонения характеристики от прямой линии может быть оценена коэффициентом нелинейности
AF
г г
где AF — наибольшее отклонение действительного переме щения от его значения, взятого по аппроксимирующей хор де; F2 — перемещение при рабочей нагрузке Р2. Нелиней ность для моментной нагрузки определяется аналогично.
1
Площадь, ограниченная характеристикой пружины (на пример, кривой 3, рис. 1), осью абсцисс и перпендикуляром, опущенным из какой-либо точки С характеристики на ось абсцисс, в определенном мас штабе равна потенциальнойэнер гии U, накопленной пружиной в
процессе ее деформации Кривые нагрузки и раз
грузки пружины в действитель ности не совпадают, образуя так называемую петлю гистерезиса (рис. 2, а). Площадь, заключен ная между обеими ее ветвями, в том же масштабе численно равна энергии, поглощенной пружиной за один цикл нагрузки — разгрузки.
|
|
|
Явление |
гистерезиса, |
обу |
|||
J |
|
~А |
словленное внутренним |
трением |
||||
|
в материале |
пружины, |
а |
в не |
||||
t, |
Пластическое/ \ t |
|||||||
|
лослѳдейстаив |
которых конструкциях — внеш |
||||||
|
б |
|
ним трением |
между |
ее |
элемен |
||
Рис. 2. Упругие |
несовер |
тами, используется |
для |
демпфи |
||||
шенства |
материала: |
рования колебаний. |
|
|
-. |
|||
а — гистерезис; б |
последей |
Гистерезис, а |
также |
упру |
||||
ствие. |
|
|||||||
|
|
|
гое последействие |
и |
ползучесть |
являются проявлениями упругих несовершенств материала. Упругое последействие проявляется в некотором запаздыва нии деформации пружины относительно моментов приложе ния t — 0 либо снятия t = tx нагрузки (рис. 2, б). Пласти ческое последействие, являясь одним из проявлений ползу чести, характеризуется той частью деформации пружины, которая сохраняется после разгрузки неограниченно долгое время.
Другим проявлением ползучести является релаксация, то есть «рассасывание», ослабление напряжений при no
lo