книги из ГПНТБ / Радчик А.С. Пружины и рессоры

В последнее время находят применение многожильные пружины, предназначенные, в основном, для восприятия сжимающих нагрузок или крутящих моментов. Д л я изго­ товления таких пружин используются 2-, 3-й 4-жильные тросы с диаметром жил от 0,3 до 2,8 мм. В силу особенно­ стей взаимодействия отдельных жил между собой в процес­ се деформации характеристика пружины имеет вид лома­ ной линии 4 (рис. 1).

Преимуществами многожильных пружин являются: по­ логая («мягкая») характеристика, позволяющая получить большой ход при относительно малом числе витков; повы­ шенная прочность вследствие совместной работы несколь­ ких жил малого диаметра, обладающих более высокими механическими свойствами, чем жилы большого диаметра; способность быстро поглощать (демпфировать) механиче­ ские колебания. Последним обстоятельством объясняется и существенный недостаток этих пружин — их относительно малая долговечность (порядка 5 • 104 циклов) вследствие взаимного истирания жил .

Область применения и расчет трехжильных пружин сжа­ тия изложены в ГОСТ 13764—68 и ГОСТ 13765—68. Общая теория многожильных пружин содержится в работе [7] .

Составные пружины. Дл я больших нагрузок целесооб­ разно применять несколько, обычно не более двух, парал­ лельно работающих и концентрически расположенных пру­ жин сжатия (рис. 11, а), суммарное усилие которых равно сумме усилий, воспринимаемых составляющими пружинами:

Р= р' + Р".

Дл я уменьшения взаимного поворота торцевых опор рекомендуется чередовать направление навивки отдельных пружин.

Максимальные касательные напряжения т2 , вызываемые рабочей нагрузкой, у обеих пружин для лучшего использо­ вания материала должны быть одинаковы. Кроме того, желательно, чтобы обе пружины одновременно достигали

42

Ф а с о н н ые пружины

Фасонными принято называть витые пружины, ось вит­ ков которых располагается (в общем случае) на некоторой поверхности вращения. Будучи по сравнению с цилиндри­ ческими более трудоемкими в изготовлении, фасонные пру­ жины нашли тем не менее широкое применение в тех слу­ чаях, когда необходимо обеспечить компактность конструк­ ции, повышенную устойчивость к действию боковых уси­ лий или заданную нелинейность характеристики. Особой областью применения фасонных пружин с нелинейной ха­ рактеристикой являются так называемые равночастотные амортизаторы, частота колебаний которых не зависит от

44

тHk = Y(nd)2— (R0 - ror-, С = Gl p.

имеющиев плане архимедову либологарифмическуюспираль. Среди таких пружин различают пружины с постоянным

При действии сравнительно небольших усилий (0 •< Р < <С -РПос) характеристика пружины прямолинейна. Когда приложенное усилие достигнет некоторой величины Рпос, начинается постепенная посадка витков один на другой либо на опорную поверхность, в частности на плоскость; в этом случае высота предельно сжатой пружины Н3 = d, чем и объясняется ее компактность.

При постепенном увеличении усилия посадка обычно протекает монотонно, начиная с наибольшего и кончая наименьшим рабочими витками. Все возрастающая часть витков выключается из работы, увеличивая жесткость пру­

мые для расчета жесткости наиболее распространенных ти-

48

рабочей части витков при Я<< Р п о с ; /?п о с —радиус наибольшего свобод-

In —

вующие началу посадки витков; гк = ^ ( 1 + ^ , я 0 - 2 j w ,

пов фасонных пружин с витками круглого сечения. Те фор­ мулы, которые относятся к случаю посадки витков на опор­

возникающих на внутреннем волокне витка, имеющего наи­ меньший диаметр (несмотря на относительно малую вели­ чину крутящего момента эти витки могут оказаться опас­ ными из-за их большой кривизны). Дл я этих витков реко­ мендуется индекс

Фасонные пружины применяют как самостоятельно, так

неравномерности посадки витков. На рис. 14, в показана комбинированная пружина, состоящая из двух последова­ тельно соединенных цилиндрических пружин с разным уг­ лом подъема витков. Характеристика этой пружины имеет

50

излом в точке соответствующей предельно сжатому состоя­ нию пружины с меньшим шагом (рис. 14, г).

Итак, фасонные пружины различных типов, а также цилиндрические с переменным шагом имеют общее свойство: неравномерность посадки витков, следствием которой яв­ ляется переменная жесткость.

Кольцевые пружины

Кольцевая пружина (рис. 15, а) состоит из набора колец специального профиля. При нагружении крайних колец

Рис. 15. Кольцевая пружина и ее характеристика.

осевым усилием Р наружные кольца надвигаются на внут­ ренние, в результате чего первые растягиваются, а вторые сжимаются. При этом общая высота пружины уменьшается.

Характеристика кольцевой пружины при нагружении представлена на рис. 15, б отрезком OA. Разгрузка пружи-

52