5.2 Подбор и расчет пружин

Усилие, создаваемое одной пружиной

(5.5)

а напряжение кручения в цилиндрической пружине

(5.6)

где: D_ср и d_п - соответственно средний диаметр витка пружины и диаметр проволоки.

Связь усилия пружины с ее деформацией f определяется по формуле:

(5.7)

где: f - деформация;

G - модуль упругости (8 - 9) × 10⁴ МПа;

n_р - число рабочих витков (полное число витков n_п = (1,2-2)+n_р.

По формуле 5.5 строится график характеристики пружины P₁ = F(f). Коэффициент жесткости пружин современных сцеплений С = P₁/f = 15,0-45,0 кН/м.

5.3. Подбор двойных пружин

При проектировании сцепления размеры сдвоенных пружин следует подбирать из условия получения одинакового напряжения в пружинах при одинаковой их деформации.

(5.8)

Исходя из этого, соотношение параметров наружной и внутренней пружин должно быть

(5.9)

Задаваясь конструктивно значениями D₁ и D₂ и варьируя значения n_р1, n_р2, d₁ и d₂, подбираются параметры двойной пружины, учитывая при этом, что должно сохраняться условие 5.6. Расчет диафрагменной пружины можно выполнить по методике, изложенной в литературе [5]. Если известны размеры пружины, приведенные на рис. 5.1,a, определяют отношения D/d и f/d. Затем следует воспользоваться графиком на рис. 5.1,б и определить значение (D²×s_max), как это показано стрелками. Полученные числовые значения D²×s_max делят на D² (см²) и получают напряжение в пружине s_max. Значения полученных напряжений должны быть меньше допускаемых (1400-1600) МПа.

Рис.5.1. К расчету диафрагменной пружины на прочность

5.4. Пружины демпфера сцепления

Пружины демпфера являются элементом упругой системы трансмиссии, и подбор их связан с решением сложной задачи колебаний трансмиссии, которая не рассматривается в данном курсе. Поэтому в курсовом проекте можно ограничиться либо проверочным расчетом, либо приближенным подбором на основе данных по существующим конструкциям.

Данные по выполненным конструкциям:

- число пружин - 6-8;

- диаметр проволоки- 3-4 мм;

- средний диаметр витка – 15-18 мм;

- полное число витков – 5-6;

- жесткость пружин – 10-30 кгс/мм;

- момент трения фрикционных элементов демпфера - 2.-10 кгс×м.

Момент предварительной затяжки пружин должен составлять 15-20% от максимального крутящего момента двигателя M_emax.

(5.10)

Максимальное напряжение пружин демпфера необходимо рассчитывать, исходя из максимального момента, передаваемого демпфером сцепления.

(5.11)

где: m - число ведомых дисков сцепления.

Усилие, сжимающее одну пружину демпфера,

(5.12)

где: R - радиус приложения усилия к пружине;

z - число пружин.

Принимая во внимание большую жесткость пружин демпфера, напряже­ние необходимо вычислять по формуле, учитывающей форму сечения, кривизну витка и влияние поперечной силы.

(5.13)

где:

Допускаемое напряжение

[t_max] = 700-900 МПа.

5.5. Расчет ступицы ведомого диска

Шлицы рассчитываются на срез и смятие по формулам:

(5.14)

где:

- длина шлиц;

i - число шлиц;

a = 0,75 - коэффициент точности прилегания шлиц.

Допускаемое напряжение [s_см] = 15-30 МПа, срез шлиц ступицы

(5.15)

где: b - ширина шлиц;

[t_max] = 5-15 МПа.