Довідкові дані щодо деталей машин
Плоскі спіральні пружини
Плоскі спіральні пружини застосовують як заводні; їх зазвичай укладають у барабан для забезпечення мастила та надання їм певних зовнішніх розмірів. У невідповідних випадках використовують спіральні пружини та без барабанів. Внутрішній кінець пружини кріплять до заводного валика, зовнішній – до барабана (рис. 6).
ККД спіральних пружин визначається ставленням роботи, виробленої пружиною при розгортанні, до роботи, витраченої її заводку .
ККД залежно від мастила (%):
Касторова олія з графітом - 70,4
Машинна олія - 68,6
Чиста рицинова олія - 61,2
Без мастила - 60,0
Слід уникати товстих пружин, тому що вони працюють неплавно, що веде до перенапруги у матеріалі пружини та її поломки.
Товщину s пружини вибирають із умови s ≤ r/15, де r - радіус валика, на який намотується пружина.
Умова s ≤ r/15 враховує, що найбільшу напругу вигину відчувають перші до валика витки пружини.
При розрахунку пружин рекомендується дотримуватись також співвідношення
де r0 – внутрішній радіус барабана.
Мал. 6. Плоска спіральна пружина
Розрахунок.Прийняті позначення:
г 0 – внутрішній радіус барабана, мм;
r - радіус валика пружини, мм;
г 1 - зовнішній радіус заведеної пружини, що дорівнює внутрішньому радіусу спущеної, мм;
s - товщина пружини, мм;
ψ - робоча кількість обертів барабана;
n1 - число витків вільної пружини (поза барабаном);
n - число витків спущеної пружини (у барабані);
n2 - число витків заведеної пружини (у барабані);
np - розрахункова кількість витків пружини;
L - Довжина розгорнутої пружини, мм;
b -ширина пружини, мм;
Mmax – максимальний момент на валику пружини, Н · мм;
Mmin – мінімальний момент на валику пружини, Н · мм;
[ σиз ] - напруга, що допускається на вигин, Н/мм 2 ;
Е - модуль пружності, Н/мм 2;
η - ККД залежно від мастила.
Формули для розрахунку плоскої спіральної пружини:
M max = πEb s 3 n pmax η 6 L;
M max rbs ≤ σ CP;
M min = πEb s 3 n pmin η 6 L = M max n pmin n pmax;
b = 6 L M min πE s 3 n pmin η;
L = π r 0 + r 1 n +2 πr
Для пружини із нормальним співвідношенням r0/r, тобто. r = r0/3, довжина пружини
npmin = n-n1 для спущеної пружини;
s = 0,157·r0/ ψ; s ≤ r/15;
29. Спіральна плоска пружина із заготівлі прямокутного перерізу з кріпленнями на валу та барабану
1. Модуль пружності Е = . Н/мм 2 .
2. Твердість HRC.
3. Напруга нормальна при згині (максимальна) σ із =. Н/мм 2 .
4. Довжина розгорнутої пружини L = . мм.
5. Число витків пружини у вільному стані n =.
6. Напрямок спіралі.
7. Інші технічні вимоги щодо . (Вказують номер нормативного документа).
* Розміри для довідок.
Величинами r0 і ψ зазвичай задаються з конструктивних міркувань.
Робоче число обертів барабана під час розрахунку слід збільшувати на 0,5. 1,5 покриття втрат на тертя.
Приклад розрахунку.Заводна пружина повинна мати: r0 = 21мм, Mmin = 500Н · мм і ψ = 7оборотів.
Матеріал: сталь із модулем пружності E = 2,1·10 5 Н/мм 2 .
Мастило: рицинова олія з графітом.
1. Беремо пружину з нормальним співвідношенням r0/r:
r = r0 · 1/3 = 21/3 = 7мм.
2. Товщина пружини
Враховуючи тертяна початку та наприкінці роботи, додаємо один оборот, отже,
s = 0,157 · 21/8 = 0,4 мм.
Товщина пружини s має бути меншою, ніж r/15, тобто. 0,4
3. Число витків спущеної пружини в барабані
n = 0,255 · r0 / s = 0,255 · 21 / 0,4 = 13,4.
4. Число витків заведеної пружини в барабані
30. Пружна спіральна пружина із заготовки прямокутного перерізу з відігнутими зачепами
Примітка.Вимоги під зображенням пружини такі ж, як у табл. 29.
5. Число витків пружини у вільному стані (поза барабаном) n1 = (0,3-..0,372) n2, приймаємо n1 = 0,3 · 21,6 = 6,5 витка
6. Довжина пружин
L = π r 0 1,745 n +0,67 = 3,14 · 21 1,745 · 13,4 +0,67 = 1587 мм.
7 . Розрахункова кількість витків у
n pmax = n 1 - n 2 = 21,6-6,5 = 15;
n pmin = n - n 1 = 13,4-6,5 = 7
8. Ширина пружин
b = 6 M min L π n pmin E s 3 η = 6∙500∙1587 3,14∙7∙2,1∙ 10 5 ∙ 0,4 3 ∙0,704 =24 мм
ККД η прийнятий рівним 0,704 залежно від мастила.
Приклади виконання робочих креслень спіральних плоских пружин наведено у табл. 29 та 30.
Адреса: Україна, 450071, м.Уфа, поштова скринька 21