2.4 Расчет пружинных виброизоляторов

Исходные данные для расчета приведены в таблице 2.4.1

Исходные данные Таблица 2.4.1

Параметры	Варианты
	1	2	3	4	5	6
Среднеквадратичная виброскорость основания виброизолируемого обьекта, м/с (V)	0,08	0,085	0,09	0,095	0,1	0,11
Масса виброизолируемого обьекта, H (p)	1200	1100	1300	1400	1500	1000
Число пружин для виброизолируемого обьекта, шт. (n)	4	4	6	8	8	4
Частота колебаний виброизолируемого обьекта, Гц. (f)	35	40	45	50	45	50

Для устройства пружинных виброизоляторов используются одиночные цилиндрические пружины или составные пружины сжатия. Число пружин n для виброизоляции объекта выбирают из соображений удобства их размещения и установки.

Расчет выполняется в следующей последовательности:

1. Определяется коэффициент передачи µ пружинных виброизоляторов:

, (7)

где ₀ – нормированное значение виброскорости, м/с;

 - среднеквадратичная виброскорость основания объекта виброизоляции, м/с.

2.Зная необходимую величину µ и частоту f вынужденных колебаний объекта виброизоляции, определяем частоту собственных колебаний f₀:

; ,Гц (8)

.Затем определяется общая жесткость всех пружин виброизоляторов G_Z в вертикальном направлении:

G_Z = P * f₀² /0,025 , (9)

где P – масса виброизолируемого объекта, Н.

4.Определяется статическая нагрузка P_ст на одну пружину:

P_ст = P / n , Н (10)

5. Жесткость пружины в вертикальном направлении G_Z¹ (продольная жесткость):

G_Z¹ = G_Z /n . (11)

Рекомендуемые марки сталей для пружин, допускаемые напряжения кручения материала пружины [] и модуль сдвига определяется по таблице 2.4.2

Допускаемые напряжения пружинных сталей [5.6] Таблица 2.4.2

Сталь		Модуль сдвига С, Па*1010	Допустимое напряжение		Назначение
Группа	Марка		Режим работы	, Па*108
Углеро-дистая	65 70	8	Легкий	4,2	Для пружин с относительно низким напряжением, при d проволоки < 8 мм
			Средний	3,5
			Тяжелый	2,8
Хромо-ванадие-вая закален-ная в масле	50х ФА	7,85	Легкий	5,6	Для пружин воспринимающих нагрузку, при d прутка < 12,5 мм
			Средний	5,0
			Тяжелый	4,0
Кремни-стая	55С2 60С2 60С2А 603С2А	7,6	Легкий	5,6	То же, при d прутка >10 мм, а также для для рессор
			Средний	4,5
			Тяжелый	3,5

6. Диаметр прутка может изменятся в широких пределах от 3 до 40 мм и определяется по формуле:

d = 1,6 *(K* P_n *C/[  ])^1/2 , мм, (12)

где К – коэффициент, учитывающий повышение напряжений в точках сечения прутка, лежащего на поверхности цилиндра диаметром Д, определяют по графику (рис. 1)

Рисунок 1 Зависимость коэффициента К от индекса пружины.

P_n –расчетная нагрузка на одну пружину, определяется по формуле:

P_n = P_ст + 1,5 * P_ДИН , Н (13)

где P_ДИН - динамическая нагрузка на одну пружину в рабочем режиме изолируемого объекта, определяется по формуле:

P_дин = А * С_Z¹ , (14)

где А – амплитуда вертикальных колебаний объекта, определяется по формуле:

А = , м (15)

С=D/d - рекомендуется принимать от 4 до 10;

D – средний диаметр пружины;

d – диаметр прутка.

7. Определяется средний диаметр пружины по формуле:

D = c*d , мм (16)

8.Определяется число рабочих витков:

, (17)

где С_ - модуль сдвига (табл 2.4.2.)

9. Определяется полное число витков:

i_n = i + i_z , (18)

где i_z – число неработающих витков принимаемое равным i_z = 1,5,

если i< 7; i_z = 2,5 , если i> 7 .

10. Определяется шаг пружины по формуле:

h = D/4 …..D/2, мм (19)

11. Определяется высота пружины, сжатой до соприкосновения ее витков нагрузкой P_nред (нагрузка принимается равной 1,1 …..1,25) Р.

Н = (i_n –0,5)*d , мм (20)

12. Определяется высота ненагруженной пружины:

Н₀ = Н+i*(h-d). (21)