Число рабочих витков пружины

Inventor

Общие формулы расчета

Коэффициент использования материала

Запас прочности при пределе усталости

Наружный диаметр пружины

D 1 = D + d

Где:

средний диаметр пружины

диаметр проволоки

Внутренний диаметр пружины

D 2 = D — d

Где:

средний диаметр пружины

диаметр проволоки

Рабочая деформация

H = L 1 — L 8 = s 8 — s 1

Где:

L 8

длина полностью нагруженной пружины

L 1

длина предварительно нагруженной пружины

s 8

деформация полностью нагруженной пружины

s 1

деформация предварительно нагруженной пружины

Индекс пружины

c = D/d

Где:

средний диаметр пружины

диаметр проволоки

Поправочный коэффициент Валя

Где:

индекс пружины

диаметр проволоки

Общая сила, действующая в пружине

Где:

диаметр проволоки

τ

обобщенное напряжение материала пружины при кручении

средний диаметр пружины

K w

поправочный коэффициент Валя

модуль упругости материала пружины

обобщенная деформация пружины

количество активных витков

F 0

начальное растяжение пружины

Жесткость пружины

Где:

диаметр проволоки

F 8

рабочее усилие в полностью нагруженной пружине

средний диаметр пружины

рабочая деформация

модуль упругости материала пружины

количество активных витков

F 1

рабочее усилие в минимально нагруженной пружине

Средний диаметр пружины

Где:

диаметр проволоки

жесткость пружины

модуль упругости материала пружины

количество активных витков

Отклонение пружины в большинстве случаев

s = F / k

Где:

Общая сила, действующая в пружине

жесткость пружины

Длина пружины в свободном состоянии

L 0 = L 1 + s 1 = L 8 + s 8

Где:

L 8

длина полностью нагруженной пружины

L 1

длина предварительно нагруженной пружины

s 8

деформация полностью нагруженной пружины

s 1

деформация предварительно нагруженной пружины

Расчет конструкции пружины

При проектировании пружины подбирается диаметр проволоки, количество витков и длина свободной пружины L0 для указанной нагрузки, материала и сборочных размеров или диаметра пружины. Шаг резьбы пружины в свободном состоянии с рекомендуемыми диаметрами проволоки должен лежать в диапазоне 0,3 D ≤ t ≤ 0,6 D .

Конструкция пружины определяется с учетом условия прочности τ 8 ≤ u s τ A и рекомендуемых диапазонов некоторых геометрических параметров пружины:

L 8 ≥ L minF и D ≤ L 0 ≤ 10 D и L 0 ≤ 31,5 д. и 4 ≤ D/d ≤ 16 и n≥ 2 и 12 d ≤ t < D

Где:

средний диаметр пружины

диаметр проволоки

шаг активных витков в ненагруженном состоянии

шаг активных витков в ненагруженном состоянии

τ 8

напряжение при кручении материала пружины полностью нагруженной пружины

τ A

допустимое напряжение материала пружины при кручении

u s

коэффициент использования материала

L 8

длина полностью нагруженной пружины

L minF

предельная длина пружины при испытании

количество активных витков

Если в спецификации указаны условия безопасности при изгибе и условия проверки для усталостной нагрузки, они учитываются при проектировании пружины.

В следующем списке приведены процедуры различных типов проектирования пружины.

Процедуры разработки

1. Задание нагрузки, материала и сборочных размеров пружины

Сначала проверьте и рассчитайте входные значения.

Отрегулируйте диаметр каркаса и количество витков в соответствии с силой и геометрическими требованиями, указанными в предыдущей таблице Либо используйте значения диаметра пружины, указанные в спецификации

Во время подбора программа выполняет расчет, шаг за шагом, от малого к большому, диаметров всех пружинных проволок, которые соответствуют условиям прочности и геометрии. Если удовлетворяются все условия, процесс подбора завершается с выбранными значениями, независимо от других соответствующих диаметров пружинных проволок. Это значит, что программа пытается рассчитать конструкцию пружины с минимальным диаметром проволоки и наименьшим количеством витков.

2. Проектирование пружины для указанной нагрузки, материала и диаметра пружины

Сначала проверьте расчетные входные значения.

Подберите диаметр проволоки, число витков, длину в свободном состоянии и сборочные размеры с учетом приведенных выше требований к прочности и геометрическим параметрам, либо используйте произвольные сборочные размеры L 1 или L 8 , указанные в спецификации, или любое ограниченное значение рабочей деформации пружины.

Для проектирования пружины для указанного диаметра воспользуйтесь следующей формулой.

Где:

τ 8 = 0,85 τ A

F 8

рабочее усилие в полностью нагруженной пружине

средний диаметр пружины

K w

поправочный коэффициент Валя

τ 8

напряжение при кручении материала пружины полностью нагруженной пружины

τ A

допустимое напряжение материала пружины при кручении

Если для этого диаметра проволоки не удается подобрать подходящую комбинацию размеров пружины, все диаметры пружинных проволок, которые соответствуют условиям прочности и геометрии, испытываются в восходящем порядке. Выполняется проверка подходящих витков, которые занесены под номерами в таблицу, на соответствие конструкции пружины условиям. В этом случае процесс подбора завершается с выбранными значениями, независимо от других соответствующих диаметров пружинных проволок, а пружина разрабатывается с минимальным диаметром проволоки и наименьшим количеством витков.

3. Проектирование пружины для указанной максимальной рабочей силы, материала, сборочных размеров и диаметра пружины

Сначала проверьте расчетные входные значения.

Затем подберите диаметр проволоки, количество витков, длину свободной пружины и минимальное рабочее усилие F 1 таким образом, чтобы были выполнены вышеупомянутые условия прочности и геометрии.

Программа пытается рассчитать оптимальную конструкцию пружины для диаметра с помощью следующей формулы:

Где:

τ 8 = 0,85 τ A

F 8

рабочее усилие в полностью нагруженной пружине

средний диаметр пружины

K w

поправочный коэффициент Валя

τ 8

напряжение при кручении материала пружины полностью нагруженной пружины

τ A

допустимое напряжение материала пружины при кручении

Если для этого диаметра проволоки не удается подобрать подходящую комбинацию размеров пружины, программа продолжает расчет всех диаметров пружинных проволок, которые соответствуют условиям прочности и геометрии, испытываются в восходящем порядке. Затем выполняется проверка подходящих витков, которые занесены под номерами в таблицу, на соответствие конструкции пружины требуемым условиям. В этом случае процесс подбора завершается, оставляются выбранные значения, другие подходящие диаметры пружинных проволок не рассматриваются. На этом этапе программа пытается рассчитать конструкцию пружины с минимальным диаметром проволоки и наименьшим количеством витков.

Проверочный расчет пружины

Расчет соответствующих значений сборочных размеров и рабочего отклонения для указанной нагрузки, материала и размеров пружины.

Сначала проверяются расчетные входные значения. Затем на основании приведенных ниже формул вычисляются сборочные размеры.

Длина предварительно нагруженной пружины

Длина полностью нагруженной пружины

Где:

L 0

длина пружины в свободном состоянии

F 1

рабочая сила в минимально нагруженной пружине

количество активных витков

средний диаметр пружины

модуль упругости материала пружины

диаметр проволоки

F 8

рабочее усилие в полностью нагруженной пружине

Рабочая деформация

H = L 1 8

Расчет рабочих сил

Расчет соответствующих сил в рабочем состоянии, действующих в пружине, для указанного материала, сборочных размеров и размеров пружины. Сначала проверяются и рассчитываются входные данные, а затем выполняется расчет рабочих сил с помощью следующих формул:

Минимальное рабочее усилие

Максимальное рабочее усилие

Расчет выходных параметров пружины

Эта часть является общей для всех типов расчета пружины. Расчет производится в следующем порядке.

Жесткость пружины

Теоретическая предельная длина пружины

L 9 = (n + n z + 1 — z 0 ) d

Предельная длина пружины при испытании

L minF = L 9max + S amin

где верхний предел длины пружины в предельном состоянии L 9max :

Сумма минимально допустимого расстояния между активными витками пружины в полностью нагруженном состоянии

в то время, как для значений индекса пружины c < 5 используется значение c = 5

Отклонение пружины в состоянии предела

s 9 = L 0 9

Предельная сила пружины

F 9 = k S 9

Расстояние между витками

Шаг активных витков

t = a + d

Деформация предварительно нагруженной пружины

s 1 = L 0 — L 1

Полная деформация пружины

s 8 = L 0 — L 8

Напряжение материала пружины при кручении при предварительном нагружении

Напряжение материала пружины при кручении при полном нагружении

Непрерывное продольное напряжение

Длина развернутой проволоки

l = 3,2 D (n + n z )

Масса пружины

Энергия деформации пружины

Собственная частота колебаний пружины

Критическая (предельная) скорость пружины, вызванная столкновением витков по инерции

Проверка нагрузки пружины

τ 8 ≤ u s τ A и L minF ≤ L 8

Значение используемых переменных:

расстояние между активными витками в ненагруженном состоянии

жесткость пружины

диаметр проволоки

средний диаметр пружины

D 1

наружный диаметр пружины

D 2

внутренний диаметр пружины

обобщенное усилие, приходящееся на пружину

модуль упругости материала пружины при сдвиге

индекс пружины

рабочая деформация

K w

поправочный коэффициент Валя

k f

запас прочности при пределе усталости

длина развернутой проволоки

обобщенная длина пружины

L 9max

верхний предел длины пружины в предельном состоянии

L minF

предельная длина пружины при испытании

масса пружины

время работы пружины с усталостной нагрузкой в тысячах сжатий

количество активных витков

n z

длина торцевых витков

шаг активных витков в ненагруженном состоянии

обобщенная деформация (растяжение) пружины

s amin

суммарное минимально допустимое расстояние между активными витками пружины

u s

коэффициент использования материала

z 0

значение шлифовки дуги окружности

ρ

плотность материала пружины

σ ult

предел прочности при растяжении материала пружины

τ

обобщенное напряжение материала пружины при кручении

τ e

предел выносливости в сдвиге пружины с усталостной нагрузкой

τ A8

допустимое напряжение материала пружины при кручении

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *