Расчет винтовой пружины

Винтовую пружину можно рассматривать как цилиндрический торсионный стержень, навитый на сердечник диаметром D1. в процессе навивки проволока будет деформирована, в результате чего на внутренней (сжатой) стороне будут иметь место более высокие напряжения кручения. Величина этих напряжений, обозначенных ti, зависит от индекса пружины w=Dm/d, т.е. от отношения диаметра навивки к диаметру проволоки. С помощью коэффициента k, учитывающего влияние кривизны витка и приведенного на рис. 2.123. [1], можно рассчитать ti как функцию допускаемых верхних значений напряжений.

ti=ttдon0/k.

Чем меньше Dm и, следовательно, индекс пружины w, тем большие значения будет принимать коэффициент k. В результате: напряжения, которые может выдержать пружина, будут снижены, а использование материала ухудшается. Кроме того, для пружины с малым диаметром Dm существует опасность потери устойчивости под нагрузкой. По этим причинам целесообразно предусматривать максимально возможный диаметр навивки.

Рис 7.1 При навивке спиральных пружин на внутренней (сжатой) стороне возникают повышенные напряжения кручения. А – зона повышенных напряжений.

ix – передаточное отношение по ходу;

iy – передаточное отношение по силам;

n0,1 – число пружинных витков (индекс 0 означает расчетное число, индекс 1фактическое);

n1 – общее число витков;

k – коэффициент уменьшения, учитывающий изгиб проволоки;

L0 – длина пружины без нагрузки, мм;

Lw - длина пружины под воздействием начальной нагрузки Fw, мм;

Lb1 – длина пружины при полной нагрузке (длина блока при плотном

прилегании всех витков), мм;

Ln – наименьшая рабочая длина;

Sa – сумма наименьших расстояний между пружинящими витками (зазор),мм;

w - степень навивки, w=Dm/d;

l - коэффициент гибкости пружины;

ti – допустимые напряжения сдвига с учетом изгиба проволоки, МПа.

Чтобы по среднему диаметру навивки Dm определить индекс пружины w и коэффициент k, следует вначале задаться диаметром d. ориентировочно, предположив, что d»1,4 см=14 мм и Dm=160 мм, определяем коэффициент k:

k=1+5/4∙d/Dm+7/8∙(d/Dm)2+( d/Dm)3;

k=1,1167,

что равноценно уменьшению на 11,67% напряжений, которые может выдержать пружина.

Степень навивки:

ω= Dm ⁄d = 160 ⁄14 = 11,43.

В качестве материала, при диаметре проволоки меньше 40 мм в соответствии с табл. 2.4 [1], рассматривается сталь 60С2А [8, табл. 43]в группе прочности ІІ. При этом на чертеже должны быть указаны следующие характеристики: σв=1570 Мпа и σт³1373 Мпа.

Используя запас прочности n=1,1 и определяя по рис. 2.106 [1] значение величины b0=0,94 как функцию d=0,14 мм, получаем допускаемые максимальные напряжения:

Статьи о транспорте:

Расчёт ускорений автомобиля по передачам
Величина ускорения характеризует тяговые качества автомобиля: чем больше ускорение, тем выше скорость, а следовательно, и производительность. При ускорении движении затрачивается энергия на разгон поступательно движущейся массы автомобиля и на разгон его вращающихся масс. Разгон вращающихся масс у ...

Преимущества газотурбинных двигателей
Названные недостатки дизелей заставляли конструкторов и ученых искать альтернативные варианты силовых установок для автономного подвижного состава. Анализ показывает, что в настоящее время наиболее готовыми к применению на железнодорожном транспорте являются газотурбинные двигатели четвертого пок ...

Проверка критической массы состава по условию взятию поезда с места
Критическая масса состава должна быть меньше массы mс.тр, полученной по формуле (3.6) где mс.тр – масса состава по условию взятия поезда с места, т; Fк.тр – сила тяги электровоза при трогании поезда с места, Н; wтр – удельное основное сопротивление движению состава при трогании поезда с места ...