Файл: Радчик А.С. Пружины и рессоры.pdf

где W — экваториальный момент сопротивления попереч­ ного сечения витка относительно бинормали к его осевой линии; k — коэффициент, учитывающий перераспределение напряжений, вызванное кривизной витков. Практически коэффициент k зависит от индекса пружины с и формы по­ перечного сечения витка. Формулы для его расчета приве­

~2Л - J

Формулы для расчета цилиндрических винтовых пружин кручения с различными формами поперечного сечения витка приведены в табл. 12.

При выполнении проектировочных и проверочных расче­ тов пружин кручения целесообразно придерживаться сле­ дующих рекомендаций:

1) предельно допустимый угол закручивания пружины, обеспечивающий запас устойчивости, равный 2, не должен

63

3) соотношение между ср3 и ф2 выбирается по конструк­ тивным соображениям (либо в соответствии с нормативным документом); деформация пружины, превосходящая ф3 , должна предотвращаться специальными упорами;

Рис. 20. Конструкции прицепов пружин кручения.

4)во избежание трения между витками необходимо пре­ дусмотреть межвитковый зазор 0,1—0,5 мм;

5)при определении диаметра оправки пружины необ­ ходимо иметь в виду, что при нагружении торцевыми мо­ ментами число ее витков увеличивается, а средний диаметр уменьшается. Приращения этих величин составляют

64

Диаметр оправки должен быть несколько меньше внут­ реннего диаметра пружины при ее полном заводе.

Остальные параметры пружины (ее длина Я 0 в исходном состоянии, длина L 0 заготовки для рабочей части, угол на­ клона витков а) определяются так же, как и соответствую­ щие параметры пружин сжатия.

Различные конструкции прицепов, при помощи которых пружины устанавливаются в узле, представлены на рис. 20. Предпочтение следует отдать варианту, показанному на рис. 20, а, так как в этом случае силовое воздействие на рабочие витки передается парой сил (а не одной силой, как это имеет место в вариантах на рис. 20, б—д), что исклю­ чает перекос пружины.

Другим способом уменьшения перекоса является приме­ нение пружин с двойной навивкой (вариант на рис. 20, е).

Универсальные крепления (рис. 20, ж, з) позволяют пру­ жине воспринимать одновременно действие осевых нагрузок, изгиба и кручения. Такие крепления выполняются пробка­ ми либо втулками со специальной резьбой и отверстием для отогнутого конца витка. После сборки резьба развальцовы­ вается или расклепывается.

В процессе эксплуатации пружины кручения желатель­ но смазывать для уменьшения потерь на трение об оправку.

Спиральные пружины

Область применения плоских спиральных ленточных пружин в общем аналогична области применения цилиндри­ ческих винтовых пружин кручения. Однако специфические качества, присущие спиральным пружинам (пологая харак­

пружина предназначена для работы при высокой темпера­ туре либо в условиях агрессивной среды).

В процессе изготовления ленту навивают на валик (федеркерн) виток к витку и в таком состоянии подвергают заневолнванию в течение 2—10 суток. После навивки и заневоливания заготовка приобретает спиралеобразную форму (за исключением концов, которые для облегчения крепления отжигают). В таком виде пружина может применяться в качестве заводной в свободном состоянии или в барабане (рис. 21, г — ж).

Характеристика спиральной пружины в свободном со­ стоянии представлена на рис. 21, а, где по оси абсцисс от­ ложено число оборотов валика ф, а по оси ординат — при­ ложенный момент М. Точка характеристики (п0, М0) со­ ответствует прямолинейной заготовке (рис. 21, в), получить которую из пружины можно, лишь приложив к ней некото­

больших деформаций нелинейна в силу постепенного выклю­ чения из работы витков при их посадке на валик.

Большая (до 30%) величина гистерезиса спиральных пружин объясняется наличием внутреннего и, главное, наружного межвиткового трения, в особенности в процессепосадки витков на валик или на барабан.

Спиральные пружины, работающие в барабане, облада­ ют по сравнению со свободными рядом преимуществ: мень­ шими габаритами за счет ограничения наружного диаметра; меньшим числом оборотов а|)2, необходимых для завода, при

66

M

Рис. 21. Характеристики спиральных пружин:

а — без барабана; б — в барабане; в, г, д, е, ж — последовательность нагр у ж е н и я .

том же рабочем числе оборотов і|ір (за счет частичного исключения нерабочей части характеристики); возмож­ ностью использования для привода не только валика, но

ибарабана.

Вспущенном состоянии витки пружины прижаты к внут­ ренней стенке барабана (рис. 21, д). В процессе завода вит­

на максимальное число оборотов пружины соответствует такой ее длине, при которой ее внешний радиус гт в туго за­ веденном состоянии был бы равен внутреннему радиусу в спущенном состоянии (рис. 21, д, е, ж).

Пружину, длина которой удовлетворяет этому условию,

число витков нормальной пружины в туго заведенном и спущенном состояниях соответственно составят

Из условия равенства объемов, занимаемых пружиной в обоих состояниях, найдем радиус

(13)

68