Расчет тарельчатой центральной пружины
Исходные параметры: Q = 2700 Н, наружный диаметр D = 2Rпр = = 2 · 47 = 94 мм, диаметр отверстия пружины d = 32 мм.
Наиболее подходящей является пружина малой жесткости с наружным диаметром D = 60 мм, развивающая при прогибе (fm = = 2 мм) одного диска f2 = 0,8 · fm = 0,8 · 2 = 1,6 мм, усилие P2 = = 2700 Н [12, с. 494, табл. 15.2].
Это почти соответствует заданному Q. Если принять ход пружины при затяжке F = 4,8 мм, то необходимое число дисков i
диска.
При силе затяжки Р = 2700 Н муфта будет срабатывать, передавая предельный момент
В этом случае коэффициент перегрузки β
Общая высота трех дисков до затяжки
Общая высота пакета пружины в рабочем состоянии
Расчет пакета цилиндрических пружин
По конструктивным соображениям наружный диаметр пружины D ≤ 22 мм.
Длина окружности опорной поверхности пружин по среднему диаметру сил трения
Наибольший диаметр стакана для пружины по чертежу назначаем конструктивно: dст = 36 мм, причем этот диаметр согласуется с диаметром резьбы, в данном случае с резьбой М36.
Таким образом, на муфте по диаметру равнодействующих сил трения можно поместить не более
пружин.
Принимаем i = 6 пружин. Тогда усилие Q, которое должно развиваться одной пружиной:
По ГОСТ 13771–68 [11, с. 133, табл. 15] принимаем пружину № 475, у которой диаметр проволоки d = 3,5 мм, наружный диаметр пружины D = 20 мм, жесткость одного витка c1 = 334,1 Н/мм, наибольший прогиб одного витка f3 = 1,796 мм, сила пружины при максимальной деформации P3 = 600 Н, деформация рабочая h = 0,5D = = 0,5 · 20 = 10 мм. Принимая пружины 1-го или 2-го классов, определяем максимальное значение силы сжатия пружины:
где δ = 0,02–0,25 – относительный инерционный зазор пружин 1-го и 2-го классов. Принимаем силу предварительного сжатия пружины
Тогда жесткость пружины
Число рабочих витков пружины
принимаем n = 10.
Уточненная жесткость
Назначаем два нерабочих витка, тогда полное число витков
Средний диаметр пружины
Рабочая деформация под действием силы Q
.
Полная деформация (при посадке на виток)
Высота пружины при посадке витка на виток
Высота пружины в ненагруженном состоянии
.
Высота пружины в рабочем положении
Шаг пружины t = f3 + d = 1,796 + 3,5 = 5,296 мм.
По результатам расчета назначаем пружину, которая более всего подходит к данной конструкции. Наименьшие габариты дает конструкция с центральной тарельчатой пружиной, которую и следует предпочесть остальным.
На рис. 19.1 пунктиром обозначены размеры центральной нестандартной пружины; выше оси вращения вала показана конструкция с тарельчатой пружиной, ниже – конструкция с пакетом цилиндрических пружин. Оправка – стакан каждой пружины из пакета – крепится к выступам шайбы при помощи резьбы. Крепление нестандартной центральной пружины к валу производится аналогично креплению тарельчатых пружин, то есть при помощи шайб, из которых одна – стопорная, и круглой гайки по ГОСТ 11871–73.