ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.08.2024
Просмотров: 103
Скачиваний: 4
В ответственных случаях боковую (рабочую) поверх ность валика рекомендуется выполнять по спирали во из бежание перенапряжения и излома ленты вблизи места ее крепления, а оба конца ленты — отжигать: внутренний — на длину L D = Злг0, наружный — н а длину L„ = 1,5яг0 .
à |
|
б |
в |
г |
|
Рис. 24. |
Конструкции крепления внутреннего конца спиральных |
||||
|
|
|
пружин. |
|
|
Общая |
длина |
заготовки спиральной |
пружины |
составит |
|
|
|
L = L 0 -J- L B ~\- L H . |
|
|
|
Целесообразно |
выполнять несколько |
вариантов |
расчета, |
||
|
|
|
|
М- |
|
варьируя |
толщину ленты |
и отношение - ^ , для того чтобы |
|||
добиться наилучшего соотношения размеров пружины. |
|||||
П р и м е р р а с ч е т а . |
Определить основные размеры |
спираль |
ной пружины. Исходные данные: рабочее число оборотов пружины я)>р=8,
минимально необходимый момент при спуске Мг— |
100 кГ-мм, крепление |
|||||||||
внутреннего конца |
на валике — Ѵ-образное, материал — пружинная |
|||||||||
лента из стали |
У8А ( £ = 2 , 1 |
• 104 |
кГ/мм"), |
|
|
|
||||
Решение. |
Задавшись |
величиной максимального |
момента |
М2 = |
||||||
= 2М1= |
200 кГ-мм, |
по формуле |
(18) находим разность между |
числом |
||||||
витков |
в туго |
заведенном |
и спущенном |
состояниях |
|
|
||||
|
|
|
^ |
|
• |
|
2 0 0 |
. 8 = |
16. |
|
|
2 |
0 |
М2 — Mj |
| р |
200— 100 |
|
|
|
||
Для стали У8А при m — 15 и п„ — я 0 |
= 16 по графику (рис. 23) на |
|||||||||
ходим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л 2 |
= 21; |
- ^ - = 3 1 5 0 ; |
- ^ - = |
48,5. |
|
|
74
Приняв h = 0,6 мм, найдем:
длину развертки рабочей части пружины |
|
|||
L 0 |
= 3150Л = |
3150 |
• 0,6 І= 1900 мм; |
|
внутренний радиус |
барабана |
|
|
|
R = 48,5/і = |
48,5 |
• 0,6 |
29 мм; |
|
радиус внутреннего |
упругого витка |
|
|
|
|
г0 = mh = |
15 • 0,6 = |
9 мм. |
Схема закрепления пружины при измерении
момента силы
по контуру
Рис. 25. Рабочий чертеж спиральной пружины.
По рис. 22 для Ѵ-образного крепления коэффициент k = 0,8. Ширина пружины по формуле (21)
_ |
6M a n a |
(2т + |
яа ) |
_ 6 • 200 • 21 (2 |
• 15 + |
21) |
_ |
' ~ |
Ш г 2 ( п а — п 0 ) |
0,8 • 2,1 • 104 |
• 0,6а |
16 |
' |
||
Принимаем |
b = |
14 |
мм. |
|
|
|
75
Длину внутреннего отожженного и наружного участков, а также общую длину заготовки определяем из соотношений
L B |
= Зпг0 |
= |
Зл • 9 90 мм; |
L H = |
1,5лг0 |
= |
1,5л • 9 s» 45 лиі; |
L = L 0 + L„ + L„ = 1900 + 90 + 45 = 2035 мм. Радиус заводного валика
|
|
/• = /•„— 1,5Л = 9 |
— 1,5 |
• 0.6 = 8,1 мм. |
||||
Число оборотов пружины |
при заводе находим по формуле (15): |
|||||||
|
yJWTW-(R |
+ |
ro) |
] - |
/ 2 ( 2 9 » + у - ( 2 9 + 9) |
|||
|
|
|
|
|
f=>8,3. |
|
||
Число |
холостых оборотов |
|
|
|
|
|||
|
|
Ч'і = |
— Ъ = |
8.3 — 8,0 = 0,3. |
||||
Правила |
выполнения рабочих чертежей спиральных пружин пре |
|||||||
дусмотрены ГОСТ 2.401—68. |
|
|
|
|
|
|||
На рис. 25 представлен чертеж рассчитанной пружины. |
||||||||
|
С т е р ж н е в ы е |
|
пружины (торсионы) |
|||||
Своеобразными пружинами кручения являются упругие |
||||||||
стержни, |
получившие |
|
название |
торсионов. Компенсируя |
||||
несоосность |
сочленяемых |
|
валов |
в механизмах приводов, |
торсионы одновременно улучшают плавность их вращения. В некоторых случаях торсионы (в сочетании с амортизатора ми) применяются для рессорного подвешивания кузовов различного рода экипажей.
Достоинствами стержневых пружин являются малые ра диальные размеры и универсальность (возможность совмеще ния функций муфты и амортизатора).
Материалом для их изготовления чаще всего служат
кремнистые |
стали |
с |
пределами |
усталости т 0 = 65 -+ |
Ч- 70 кГ/лім2 |
и T_J |
= |
30 •+ 35 |
кГ/мм2. |
76
Торсионы, предназначенные для работы в тяжелых усло виях и при повышенной температуре, рекомендуется изго
товлять из |
сталей |
типа |
60С2Н2А, 65С2ВА, |
60С2ХФА, |
|
для которых |
т 0 = 80 ~ 90 |
кГ/мм2; |
т _ х = 40 ч- |
50 кГ/мм2. |
|
Основными соотношениями для расчета стержневых пру |
|||||
жин при статическом |
нагружении |
являются |
|
|
|
|
|
|
" - ж - |
|
|
|
<23> |
где M — приложенный крутящий |
момент; |
/ — длина |
рабо |
||||||
чей части |
пружины; |
G — модуль |
сдвига |
(для |
стали |
G = |
|||
= 8000 кГ/мм2); Wp, |
|
/ р — полярные моменты |
сопротивле |
||||||
ния и инерции поперечного сечения торсиона. |
|
|
|||||||
Д л я |
кольцевого |
сечения |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Wp |
= -^(4-d*)\ |
|
|
|
(24) |
|
|
|
I p |
= -^-(di~d% |
|
|
|
(25) |
|
Здесь |
d0 |
и |
d — соответственно |
наружный и |
внутренний |
||||
диаметры |
торсиона. |
|
|
|
|
|
|
||
Крутящий |
момент |
передается |
на стержневую пружину |
посредством шлицевых венцов (рис. 26, а), причем с целью
достижения равнопрочности |
и увеличения |
компенсирующей |
|||||
способности |
их |
диаметр рекомендуется |
предусматривать |
||||
большим, чем диаметр стержня. |
|
|
|
||||
Д л я фиксации торсиона 2 |
(рис. 26, а) в осевом |
направле |
|||||
нии применяют |
разжимные |
стопорные |
кольца |
/ . |
После |
||
выборки специально |
предусмотренного |
бокового |
зазора в |
||||
шлицах вступает в работу втулка-ограничитель |
3. |
Форма |
|||||
поперечного |
сечения |
торсиона может быть круглой, |
коль |
цевой, крестообразной (рис. 26, б, в, г) или другой в зависи мости от требуемого сочетания габаритов и жесткости.
77
Стержневые пружины подвергаются заневоливанию, дробеметному наклепу и другим технологическим операциям, повышающим их несущую способность.
Ô |
6 |
г |
Рис. 26. Торсионы:
а— пример конструкции; б. е, г — формы сечении.
Блочные пружины
Вкачестве упругого элемента, передающего крутящий момент от одного звена механизма к другому, часто применя ют резиновые блоки, отличающиеся большой податливостью
ихорошей поглощающей способностью.
Резиновые блоки, работающие на кручение, выполняют, в основном, функции соединительных муфт и упругих шар ниров. Упругие муфты, как и металлические торсионы, применяются для компенсации несоосности соединяемых валов и повышения плавности их вращения. Одна из таких конструкций показана на рис. 27, а. Блочная муфта 2
78
привулканизирована к торцевым поверхностям дисков / и 3, надетых на концы соединяемых валов. В другой кон струкции (рис. 27, б) в качестве связующего звена исполь зована резиновая трубка 2, прикрепленная хомутиками к рифленым концам валов / и 3.
2
Рис. 27. Блочные пружины кручения:
а, В — у п р у г и е муфты; е. г — упругие шарниры.
Д л я таких пружин — муфт, работающих на кручение, справедливы расчетные соотношения (22) и (23).
Примеры конструкций упругих шарниров представлены на рис. 27, в, г, причем отличие первого варианта от втО' рого заключается в форме торцевых поверхностей резиновых блоков. Торцевые поверхности, образующие которых имеют форму гиперболы (рис. 27, г), обусловливают равномерное распределение касательных напряжений по всей толщине резины. В самом деле, если резиновую втулку рассечь соосной цилиндрической поверхностью радиуса г, то величина
79
касательных |
напряжении |
на поверхности этого |
цилиндра |
|
|
/VI |
(26) |
|
|
|
|
где M — приложенный крутящий момент; / — длина втулки |
|||
на радиусе |
г. |
|
|
Требование постоянства |
уровня касательных |
напряже |
ний по толщине стенки втулки приводит к необходимости
соблюдения условия |
|
гЧ = rf/j = r\l2 = const, |
(27) |
где г1 и r2 — радиусы валика и отверстия внешней соеди
няемой |
детали; Іх |
и /2 — соответствующие значения длины |
втулки |
(рис. 27, |
г). |
Условие (27) |
и определяет гиперболическую форму об |
разующей торцевых поверхностей равнопрочного упругого
шарнира, если обе эти |
поверхности |
симметричны. |
||
В шарнирах с плоскими торцами (рис. 27, в) максималь |
||||
ные напряжения будут иметь место |
у вала |
|||
|
— |
м |
,-• г 1 |
|
W |
~ |
~Щ[ |
< |
1т|к' |
где / — длина втулки; |
[ т ] к |
— допускаемое напряжение на |
||
скручивание (табл. 11). |
|
|
|
|
Г л а в а |
IV |
|
ПРУЖИНЫ ИЗГИБА |
|
|
Пластинчатые прямые пружины |
|
Когда |
величина необходимого перемещения невелика, |
|
а габариты в направлении этого |
перемещения ограничены, |
|
применяют |
прямые пластинчатые |
(плоские) пружины, ра |
ботающие |
на изгиб. |
|
80
Плоские пружины широко используются во всевозмож ных электроконтактных устройствах (рис. 28', а), фиксаторах (рис.- 28, б), кулачковых, храповых и других механизмах для надежного прижима контактирующихся деталей одна к другой.
а ? |
^ г т . |
; |
І |
|
|
1 |
1 |
Рис. 28. Примеры применения пластинчатых пружин изгиба.
В настоящее время плоские пружины все чаще применя ются для выполнения функций различных кинематических элементов: упругих опор (рис. 28, в), упругих направляю щих (рис. 28, г), передач для преобразования прямолиней ного движения во вращательное и т. д. Изготовляются пло ские пружины штамповкой из пружинной ленты.
Наиболее распространенные конструкции прямых пла стинчатых пружин представлены в табл. 13.
Выбор той или иной конструкции пружины зависит от функций, для выполнения которых она предназначена, тре буемой жесткости и условий установки. Так, например,
6 |
2—1991 |
81 |
Таблица 13
Формулы для расчета прямых пластинчатых пружин с прямоугольной формой поперечного сечения и постоянной толщиной
Эскиз |
Максимальное |
напря- |
|
Максималыюе |
||
|
|
|
перемещение |
F |
||
|
|
|
|
|||
|
PI |
|
|
|
РР |
|
|
|
|
|
|
Eb0h3 |
|
|
|
0,2; |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
|
6,0 |
5,3 |
4,8 |
4,5 |
4,2 |
4,0 |
|
PI |
|
|
|
PL3 |
|
|
bh2 |
|
|
|
Ebh3 |
|
PI |
PP |
bh2 |
Ebh? |
f-o |
|
при прочих равных условиях двухопорные свободно опертые пружины обладают значительно большей жесткостью, чем консольно защемленные.
Сдвоенные пружины целесообразно применять в тех случаях, когда необходимо обеспечить плоскопараллельное
перемещение рабочего |
органа. |
|
||
Д л я |
обеспечения надежной работы в диапазоне |
нагрузок |
||
от Рх до Р2 |
плоскую пружину ) (рис. 29) предварительно из |
|||
гибают |
на |
величину |
Fu соответствующую минимальному |
|
усилию |
Ръ |
затем при |
установке выпрямляют ее |
специаль- |
82