Практический расчет пружин
В соответствии с гост 13764-68- 13776-68 пружины подбираются по таблицам с последующим проверочным расчетом выбранных параметров пружины. Приводим краткий расчет и определение размеров пружины, указанных в госте. Для расчета или подбора пружины необходимо знать зависимость между осевым перемещением и нагрузкой или рабочую характеристику пружины.
Слева от пружины показана рабочая характеристика (эпюра в виде треугольника), где минимальная (предиарительная), максимальная и рабочая деформации пружины; , р принимальная (предварительная), максимальная и предельная (до посадки витка на виток в пружине сжатия) нагрузки пружины сила предварительного натяжения; полная высота мспагруженной пружины;предельная высота пружины по посадке витков у пружины сжатия и по прочности у пружины растяжения нерабочий ход пружины.
Для построения рабочей характеристики пружины необходимо задаться величинами , жесткостью ра, исходя из требований, предъявляемых конструкцией механизма.
Большое влияние на характеристику пружины имеет ее индекс с = 01 д.. Чем больше с, тем больше податливость пружины при одном и том же числе витков.
Рекомендуется выбирать с в зависимости от диаметра проволоки:
При большом числе витков г пружины сжатия надо проверить на устойчивость. Если отношение , то пружину следует устанает! Лизать на оправку или в стакан.
Длину развернутой пружины (без учета зацепов пружины растяже ния) определяют для пружин сжатия по формуле.
При определении длины заготовки для пружин растяжения добавляют длину проволоки прицепов.
Материалы и допускаемые напряжения. К материалу пружин предъявляют повышенные требования прочности и стабильности по времени. Материал пружин обязательно подвергается термообработке, а в особо ответственных случаях дополнительному упрочнению (наклепу, заневоливанию и т.п.).
Наиболее распространенным материалом для изготовления пружин является высокоуглеродистая и легированная стали.
Для пружин, работающих в агрессивной среде, применяют цветные сплавы кремнемарганцовистой бронзы и оловянно-свинцовой бронзы броц. Исходным полуфабрикатом для изготовления пружин служат проволока, лента или пруток. Для навивки пружин часто применяют высокоуглеродистую стальную пружинную проволоку круглого сечения от 0,2 до 8 мм по гост 9389-60; ее подвергают специальной термообработке в расплавленном свинце (патетироваиие) и сильному наклепу при последующем волочении. Механические характеристики этой пружинной проволоки в значительной степени зависят от диаметра проволоки . Эта проволока бывает трех классов прочности. В таблице приводятся примеры применения различных материалов.