Главная

Плоские спиральные пружины

Плоские спиральные пружины применяют в качестве заводных; их обычно заключают в барабан для обеспечения смазки и придания им определенных внешних размеров. В неответственных случаях используют спиральные пружины и без барабанов. Внутренний конец пружины крепят к заводному валику, наружный - к барабану (рис. 6).

КПД спиральных пружин определяется отношением работы, производимой пружиной при развертывании, к работе, затраченной на ее заводку.

КПД в зависимости от смазки (%):

Касторовое масло с графитом - 70,4

Машинное масло - 68,6

Чистое касторовое масло - 61,2

Без смазки - 60,0

Следует избегать толстых пружин, так как они работают неплавно, что ведет к перенапряжению в материале пружины и ее поломке.

Толщину s пружины выбирают из условия s ≤ r/15, где r - радиус валика, на который наматывается пружина.

Условие s ≤ r/15 учитывает, что наибольшие напряжения изгиба испытывают первые к валику витки пружины.

При расчете пружин рекомендуется придерживаться также соотношения

r = r₀/3

где r₀ - внутренний радиус барабана.

Рис. 6. Плоская спиральная пружина

Расчет. Принятые обозначения:

г₀ - внутренний радиус барабана, мм;

r - радиус валика пружины, мм;

г₁ - внешний радиус заведенной пружины, равный внутреннему радиусу спущенной, мм;

s - толщина пружины, мм;

ψ - рабочее число оборотов барабана;

n₁ - число витков свободной пружины (вне барабана);

n - число витков спущенной пружины (в барабане);

n₂ - число витков заведенной пружины (в барабане);

n_p - расчетное число витков пружины;

L - длина развернутой пружины, мм;

b - ширина пружины, мм;

M_max - максимальный момент на валике пружины, Н · мм;

M_min - минимальный момент на валике пружины, Н · мм;

[σ_из] - допускаемое напряжение на изгиб, Н/мм²;

Е - модуль упругости, Н/мм²;

η - КПД в зависимости от смазки.

Формулы для расчета плоской спиральной пружины:

Для пружины с нормальным соотношением r₀/r, т.е. r = r₀/3, длина пружины

L = πr₀(l,745n + 0,67).

n_рmах = n₂-n₁ для заведенной пружины;

n_pmin = n-n₁ для спущенной пружины;

n₁ = (0,3...0,372)n₂;

n = 0,255·r₀/s; n₂=0,412·r₀/s;

s = 0,157·r₀/ψ; s ≤ r/15;

r₁=0,745r₀; r = r₀·1/3.

29. Спиральная плоская пружина из заготовки прямоугольного сечения с креплениями на валу и к барабану

1. Модуль упругости Е = ... Н/мм².

2. Твердость HRC ....

3. Напряжение нормальное при изгибе (максимальное) σ_из =... Н/мм².

4. Длина развернутой пружины L = ... мм.

5. Число витков пружины в свободном состоянии n =....

6. Направление спирали.

7. Остальные технические требования по ... (указывают номер нормативного документа).

* Размеры для справок.

Величинами r₀ и ψ обычно задаются по конструктивным соображениям.

Рабочее число оборотов барабана при расчете следует увеличивать на 0,5... 1,5 для покрытия потерь на трение.

Пример расчета. Заводная пружина должна иметь: r₀ = 21мм, M_min = 500Н · мм и ψ = 7оборотов.

Материал: сталь с модулем упругости E = 2,1·10⁵Н/мм².

Смазка: касторовое масло с графитом.

1. Берем пружину с нормальным соотношением r₀/r:

r = r₀ · 1/3 = 21/3 =7мм.

2. Толщина пружины

s = 0,157·r₀/ψ.

Учитывая трение в начале и конце работы, добавляем один оборот, следовательно,

ψ= 7 + 1 = 8,

тогда

s = 0,157·21/8 = 0,4мм.

Толщина пружины s должна быть меньше, чем r/15, т.е. 0,4 < r/15, в противном случае необходимо изменить исходные данные для расчета.

3. Число витков спущенной пружины в барабане

n = 0,255 · r₀/s = 0,255 · 21/0,4 = 13,4.

4. Число витков заведенной пружины в барабане

n₂= 0,412 · r₀/s = 0,412 · 21/0,4 = 21,6.

30. Спиральная плоская пружина из заготовки прямоугольного сечения с отогнутыми зацепами

Примечание. Требования под изображением пружины такие же, как в табл. 29.

5. Число витков пружины в свободном состоянии (вне барабана) n₁ =(0,3-..0,372) n₂, принимаем n₁ = 0,3 · 21,6 = 6,5витка

КПД η принят равным 0,704 в зависимости от смазки.

Примеры выполнения рабочих чертежей спиральных плоских пружин приведены в табл. 29 и 30.

---

email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

Теоретическая механика Сопротивление материалов

Прикладная механика Строительная механика Теория машин и механизмов

00:00:00