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

Фасонные пружины применяют как самостоятельно, так

неравномерности посадки витков. На рис. 14, в показана комбинированная пружина, состоящая из двух последова­ тельно соединенных цилиндрических пружин с разным уг­ лом подъема витков. Характеристика этой пружины имеет

50

излом в точке соответствующей предельно сжатому состоя­ нию пружины с меньшим шагом (рис. 14, г).

Итак, фасонные пружины различных типов, а также цилиндрические с переменным шагом имеют общее свойство: неравномерность посадки витков, следствием которой яв­ ляется переменная жесткость.

Кольцевые пружины

Кольцевая пружина (рис. 15, а) состоит из набора колец специального профиля. При нагружении крайних колец

Рис. 15. Кольцевая пружина и ее характеристика.

осевым усилием Р наружные кольца надвигаются на внут­ ренние, в результате чего первые растягиваются, а вторые сжимаются. При этом общая высота пружины уменьшается.

Характеристика кольцевой пружины при нагружении представлена на рис. 15, б отрезком OA. Разгрузка пружи-

52

ны отображается кривой АВО, а работа сил трения, состав­ ляющая 60—70% полной работы внешних сил при нагруже­ нии пружины,— площадью ОАВО.

Высокая жесткость в сочетании с хорошей способностью поглощать механическую энергию обусловили применение кольцевых пружин в амортизационных и буферных устрой­ ствах на железнодорожном подвижном составе и других объектах, работающих в условиях больших и резко меняю­ щихся нагрузок.

Кольцевые пружины предназначены для восприятия мак­ симальных усилий от 5 до 200 Т при перемещении одного

кольца. Зазор е между торцами соседних внешних (или внут­ ренних) колец должен быть не менее 1 мм.

Во избежание коробления колец при термообработке толщину их стенок рекомендуется выдерживать одинаковой по высоте, для чего на нерабочей стороне целесообразно пре­ дусматривать канавку соответствующей формы. В процессе

_ Р

° " ~ nS„tg(ß + p) '

где SB и S„— площади поперечных сечений соответствующих колец; р — угол трения.

53

Сближение торцов пружины, собранной из п колец,

F '«=

где DB и DH — диаметры колец по центрам тяжести их по­ перечных сечений; Е — модуль упругости материала колец.

Т а р е л ь ч а т ые пружины

Тарельчатые пружины работают на сжатие, обладают сравнительно большой жесткостью и представляют собой оболочку в форме усеченного конуса (рис. 16, а) с углом

60С2А (или других сталей, близких им по механическим свойствам). Затем их термически обрабатывают до твердости

тые пружины подвергают обжатию (заневоливанию) до пол­ ного сплющивания.

Тарельчатые пружины в комплекте могут устанавливать­ ся последовательно (рис. 16, б), последовательно с проме­

пружина обладает высокими амортизационными свойствами, обусловленными трением между тарелками и шайбами или между тарелками.

Установка пружин пакетами увеличивает нагрузочную способность, и жесткость примерно пропорциональна числу' тарелок в пакете.

Размеры стандартных тарельчатых пружин регламенти­ рованы ГОСТ 3057—54. Предельные размеры пружин: на-

54

жин способна воспринять нагрузку до 54 Т. Максимальная рабочая деформация f2 одной тарелки не должна превышать

Рис. 16. Тарельчатые пружины:

о — одиночная пружина; б — последовательное соединение; « — последова­ тельное соединение с промежуточными шайбами; г — соединение пакетами.

0,8/3 . Необходимое осевое перемещение опорных торцов всей пружины достигается соответствующим подбором числа тарелок.

Жесткость тарельчатой пружины на начальном участке характеристики монотонно убывает. Если - у < ]/"2, жест­ кость продолжает убывать вплоть до разрушения пружины. В том случае, когда tjr > У2, пружина под действием боль­ ших нагрузок теряет устойчивость, «выщелкивает». Такие пружины с двумя устойчивыми состояниями применяются в устройствах, предназначенных для быстрого соединения или разъединения каких-либо деталей (например, электри­ ческих контактов). В машиностроении чаще всего приме­ няются пружины с монотонной характеристикой І4г <С

В процессе деформации тарелки испытывают напря­ женное состояние изгиба. Их точный расчет трудоемок, поэтому для определения размеров пружин, работающих на

65

начальном, практически линейном участке характеристики, рекомендуется пользоваться специальной номограммой

Рис. 17. Номограмма для расчета тарельчатых пружин.

(рис. 17), построенной для материала с коэффициентом Пуассона ц. = 0,3.

П о р я д о к р а с ч е т^а. Исходные данные: макси­ мальная рабочая нагрузка Р2 (кГ), соответствующая ей осадка F2 (мм) всей пружины (в случае необходимости вместо любой из этих величин может быть задана величина потен-

66