Поиск

Типы пружин

Пружина- упругий элемент, предназначенный для передачи упруго-поступательного (вращательного) движения узлам и механизмам, а также, для гашения колебаний металлоконструкций и оборудования (виброопоры).
Различаю следующие типы пружин:
по конструкции – цилиндрические пружины; конические пружины; тарельчатые пружины; спиральные пружины; пластинчатые пружины, рессоры; торсионы.
по типам передачи упругой деформации: пружины растяжения, пружины сжатия; пружины кручения; пружины изгиба.

Пружины растяжения —как правило, имеют плотно прилагающие (без шага) витки и увеличивают свою длину под воздействием нагрузки (растягиваются) приложенной к специально сформированным зацепам разнообразной формы либо за счет установки внутренних втулок плотно вкручиваемых в пружину. Нагрузка прикладывается вдоль оси пружины (параллельно)

Пружины сжатия- характеризуются значительным расстоянием между витками (шаг пружины), которое уменьшается под воздействием нагрузки- пружина упруго деформируются (сжимаются). Крайние витки пружин сжатия имеют специально обработанную опорную поверхность (торцовка) для равномерного распределения усилия по оси пружины. В некоторых случаях, когда отношение высоты пружины в свободном состоянии к ее наружному диаметру превышает 4 единицы, применяют специальные оправки или стаканы для правильной центровки пружин. Нагрузка прикладывается вдоль оси пружины (параллельно)

Пружины кручения — имеют схожую конструкцию с ранее описанными типами, при этом, усилие прилагается перпендикулярно к оси пружины за счет специально сформированных зацепов, закручивая либо раскручивая ее.

Пружины изгиба- имеют разнообразную простую форму ( торсионы, стопорные кольца и шайбы, упругие зажимы, элементы реле и т.п.) и применяются для передачи упругих деформаций при незначительных изменениях геометрических размеров пружины или пакета пружин (рессоры, тарельчатые пружины).

Расчет пружин

Проверочный расчет пружин на соответствие силовых характеристик, заявленных в технической документации, расчетным - является неотъемлемой частью процесса изготовления. Также, проверяется соответствие максимальных касательных напряжений- допускаемым для данного типа металла. Поскольку, в случае их превышения упругая деформация переходит в пластическую, пружина «садится растягивается» по высоте- для пружин сжатия или не сохраняет заданную геометрическую форму и взаимное расположение зацепов.
В соответствии с ГОСТ 13764-86 приведены рекомендации по выбору пружинных сталей и допускаемых напряжений кручения при максимальной деформации пружины.

Класс пружин

Разряд

пружин

Вид

пружин

Сила пружины при максимальной деформации

F3,H

Диаметр проволоки (прутка)

d, мм

Марка стали

I

1

Одножиль­ные сжатия и растяже­ния

 

 

 

 

 

1,00-850

0,2-5,0

По ГОСТ

 1050-88 и

ГОСТ 1435-90

 

 

2

1,00-800

 

 

 

 

 

 

 

 

22,4-800

1,2-5,0

51ХФА-Ш по ГОСТ 14959-79

 

 

3

140—6000

3,0-12,0

60С2А; 65С2ВА; 70С3А; по ГОСТ 14959-79

51ХФА по ГОСТ 14959-79

 

 

 

4

2800—180000

14—70

60С2А; 65С2ВА; 70СЗА; 60С2; 60С2ХЛ; 60С2ХФА; 51ХФА по ГОСТ 14959-79

II

1

Одножиль­ные сжатия

и растяже­ния

 

 

 

 

 

1,50—1400

0,2—5,0

По ГОСТ 1050-88 и ГОСТ 1435-90

 

 

2

1,25-1250

 

 

 

 

 

 

 

 

37,5—1250

1,2—5,0

51ХФА—Ш по ГОСТ 14959-79

 

 

3

236-10000

3,0—12,0

60С2А; 65С2ВА по ГОСТ 14969—79

65Г по ГОСТ 14959-79

51ХФА по ГОСТ 14959-79

 

 

4

4500-280000

14—70

60С2А; 60С2; 65С2ВА; 70СЗА; 51ХФА: 65Г; 60С2ХФА; 60С2ХА по ГОСТ 14959-79

III

1

Трех жиль­ные сжатия

12,5—1000

0,3—2,8

По ГОСТ 1050-88 и ГОСТ 1435-90

 

 

2

Одножильные сжатия

 

 

315-14000

3,0-12,0

60С2А; 65С2ВА; 70СЗА по ГОСТ 14959-79

 

 

3

6000-20000

14—25

60С2А ; 65С2ВА; 70СЗА по ГОСТ 14959-79

 

Стандарт на заготовку

Твердость после термообработки

HRCэ

Максимальное касательное напряжение

t3, МПа

 

Требование к упрочнению

Стандарт на основные параметры витков пружин

Проволока клас­са I по ГОСТ

9389-75

 

0,32Rm

 

ГОСТ 13766-86

Проволока клас­са II н IIА по ГОСТ 9389-75

___

Для повышения циклической стойкости рекомендуется упрочнение дробью

ГОСТ 13767-86

Проволока по ГОСТ 1071-81

 

0,32Rm

Проволока по ГОСТ 14963-78

47,5 ... 53,5

560

ГОСТ 13768-86

Проволока по ГОСТ 14963-78

45,5 ... 51,5

 

Сталь горяче­катаная круглая по ГОСТ 2590-88

44,0 ...51,5

480

ГОСТ 13769-86

Проволока клас­са I по ГОСТ 9389-75

__

0,5Rm

 

 

ГОСТ 13770-86

Проволока клас­са II н IIА по ГОСТ 9389-75

ГОСТ 13771-86

Проволока по ГОСТ 1071-81

0,5Rm

Проволока по ГОСТ 14963-78

47,5...  53,5

960

ГОСТ 13772-86

Проволока по ГОСТ 2771-81

 

 

 

Проволока по ГОСТ, 14963-78

45,5 ...51,5

 

Сталь горяче­катаная круглая по ГОСТ 2590-88

44,0... 51,5

800

ГОСТ 13773-86

Проволока клас­са  I  по ГОСТ 9389-75

___

0,6Rm

------------

ГОСТ 13774-86

Проволока по ГОСТ 14963-78

54,5 ... 58,0

1350

Обязательное упрочнение дробью

ГОСТ

13775-86

Сталь горяче­катаная круглая по ГОСТ 2590-88

51,5... 56,0

1050

ГОСТ 13776-86

Также, на станицах ГОСТа вы сможете ознакомится со сведениями о циклической и статической выносливости пружин, со свойствами пружинных материалов, и назначении высокой твердости для пружин 3-го класса.

Для определения размеров пружин используется методика в соответствии с ГОСТ13765-86, основные параметры витка пружин: ГОСТ 13766-86 - ГОСТ 13776-86
Основные параметры пружин и их расчет:

Наименование параметра

Обозначения

Расчетные формулы и значения

1. Сила пружины при пред­варительной деформации, Н

     F1

 

2. Сила пружины при рабо­чей деформации (соответствует наибольшему принудительно­му перемещению подвижного звена в механизме), Н

F2

Принимаются в зависимости от нагрузки пружины

3. Рабочий ход пружины, мм

    h

 

 

4. Наибольшая скорость пе­ремещения подвижного конца пружины при нагружении или разгрузке, м/с

V max

 

5. Выносливость пружины — число циклов до разрушения

  NF

 

6. Наружный диаметр пру­жины, мм

    D1

Предварительно принимаются с учетом  конструкции узла. Уточ­няются по таблицам

ГОСТ 13766-86—ГОСТ 13776-86

7. Относительный инерцион­ный зазор пружины сжатия. Для пружин растяжения слу­жит ограничением максималь­ной деформации

   

Для пружин сжатия I и II клас­сов

 =0,05 до 0,25

Для пружин растяжения

 = 0,05 до 0,10

Для одножильных пружин

III класса

 = 0,10 до 0,40

Для трехжильных III класса

 = 0,15 до 0,40

8. Сила пружины при макси­мальной деформации, Н

    F3

Уточняется по таблицам ГОСТ 13766-86— ГОСТ 13776-86

9. Сила предварительного на­пряжения (при навивке из хо­лоднотянутой и термообработанной проволоки), Н

    F0

(0,1 -0,25) F3

10. Диаметр проволоки, мм

    d

Выбирается по таблицам ГОСТ 13764-86 — ГОСТ 13776-86

 

 

11. Диаметр трехжильного троса, мм

    d1

12. Жесткость одного витка пружины, Н/мм

     с1

13. Максимальная деформа­ция одного витка пружины, мм

S ¢3 (при F0=0)

S ¢¢3  (при F0>0)

Выбирается по таблицам ГОСТ 13764-86—ГОСТ 13776-86

 

S ¢¢3  = S ¢3  

14. Максимальное касатель­ное напряжение пружины, МПа

 tз

Назначается по табл. 2

ГОСТ 13764-86

 

15. Критическая скорость пружины сжатия, м/с

  V к

  V к

 

 

16. Модуль сдвига, МПа

   G

Для пружинной стали

G = 7,85Х104

17. Динамическая (гравита­ционная) плотность материа­ла, Нс24

   

     где  — ускорение свободного падения, м/с2

 — удельный вес, Н/м3

Для пружинной стали

 = 8Х103

18. Жесткость пружины, Н/мм

    c

 

Для пружин с предварительным натяжением

19. Число рабочих витков пружины

     п

20. Полное число витков пружины

    п1

n1=n+n2, где n2 — число опорных витков

21. Средний диаметр пружи­ны

    D

D = D1-d=D2+d

22. Индекс пружины

    i

Рекомендуется назначать от 4 до 12

23. Коэффициент расплющи­вания троса в трехжильной пружине учитывающий увели­чение сечения витка вдоль оси пружины после навивки

    D

Для трехжильного троса с углом свивки β=24°   определяется по таблице

24. Предварительная дефор­мация пружины, мм

S1

25. Рабочая деформация пружины, мм

S2

26. Максимальная деформа­ция, пружины, мм

S3

27. Длина пружины при мак­симальной деформации, мм

l3

l3=(n1+1-n3)d,

где n3 — число обработанных вит­ков

28. Длина пружины в сво­бодном состоянии, мм

l0

l0=l3+S3

29. Длина пружины растя­жения без зацепов в свободном состоянии, мм

l¢0

l¢ 0=(n1+1)d

30. Длина    пружины при предварительной деформации, мм

l1

l1=l0-S1

Для пружин растяжения

l1=l0+S1

31'. Длина пружины при ра­бочей деформации, мм

l2

l2=l2-S2

 

Для пружин растяжения

l2=l0+S2

32. Шаг пружины в свобод­ном состоянии, мм

t

t= S ¢3+d

 

Для пружин растяжения

t=d

33. Напряжение в пружине при    предварительной дефор­мации, МПа

t1

34. Напряжение в пружине при рабочей деформации, МПа

t2

35. Коэффициент учитыва­ющий кривизну витка пружи­ны

k

36. Длина развернутой пру­жины (для пружин растяже­ния — без зацепов), мм

l

l@3,2Dn1

37. Масса пружины (для пружин растяжения — без за­цепов), кг

m

m@19,25x10-6Dd2n1

38. Объем, занимаемый пру­жиной (без учета зацепов пру­жины), мм3

V

V = 0,785D12xl1

39. Зазор между концом опорного витка и соседним ра­бочим витком пружины сжа­тия, мм

l

Устанавливаются в зависимости от формы опорного витка

40. Внутренний диаметр пру­жины, мм

D2

D2=D1—2d

41. Временное сопротивление проволоки при растяжении, МПа

Rm

Устанавливается при испытаниях проволоки или по ГОСТ 9389—75 и ГОСТ 1071—81

42. Максимальная энергия, накапливаемая пружиной или работа деформации, мДж

Для пружин сжатия и растяже­ния без   предварительного напря­жения

для пружин растяжения с пред­варительным напряжением

 

Тел (812) 318-52-59
318-52-60
zakaz@spbpz.ru
© 2009 НПО Пружинный завод О порядке пользования сайтом
Rambler's Top100