Пружины

Практически во всех механизмах машин и станков применяются пружины: спиральные (витые), тарельчатые, кольцевые, пластинчатые. Наиболее важной характеристикой пружинных материалов является предел текучести (или предел упругости) по которому проводится расчет пружин. Для пружин сжатия-растяжения расчет ведется по пределу текучести при кручении, для пружин кручения – по пределу текучести на изгиб.

Коэффициент запаса прочности выбирается в зависимости от условий работы пружины. Для пружин, работающих при постоянной нагрузке или периодических нагрузках с плавным изменением ее величины, расчет ведется с коэффициентом запаса прочности не менее 2.

В случае работы пружины при периодической ударной нагрузке или циклической пульсирующей нагрузке, коэффициент запаса прочности принимают 2–2,5 (для ответственных пружин). Для пружин, работающих при повышенных температурах (до 300°С), применяют стали, легированные хромом, ванадием, вольфрамом. При выборе марки стали для пружин из прутка большого сечения (силовыекрупногабаритные пружины) необходимо учитывать прокаливаемость стали.

Наиболее часто для изготовления пружин используют следующие марки стали: 65, 70, 65Г, 55ХГ, 55ГС, 55С2, 60С2, 50ХМ, 60С2ХФА, 65С2ВА и другие стали.

– для цилиндрических пружин сжатия в станках-автоматах. Пружины работают при динамических нагрузках и имеют диаметр 85 мм и высоту 200мм, диаметр проволоки – 16 мм. Допускаемое напряжение при кручении – 400 МПа (0,3_в).

– для изготовления цилиндрических пружин сжатия диаметром 7 мм и высотой 16 мм из проволоки диаметром 1 мм. Пружина работает при статической нагрузке в ответственном узле машины, выход изстроя которого приводит к остановке всей машины. В процессе работы возможен нагрев до 200° С. Допускаемое напряжение при кручении должно быть –650МПа (0,5_в).

Детали, работающие в условиях повышенного износа и высоких контактных напряжений

В машинах и станках используются детали, которые должны обладать повышенной износостойкостью и высокой контактной выносливостью: направляющие втулки; кулачки; копиры; кольца подшипников качения; гильзы; и др. Так как в зоне контакта могут возникать большие контактные напряжения (до 250МПа), высокая износостойкость и контактная выносливость обеспечивается при твердости поверхности не менее 58 НRС. Глубина упрочненного слоя зависит от действующих нагрузок и размеров детали. Как правило, она должнасоставлять не менее 2+1,5 мм. При использовании азотирования – до 0,5 мм.

– для деталей контактно-нагруженных сочленений используют: подшипниковые стали – ШХ15, ШХ15СГ; инструментальные стали – У8А, У10А, 8ХФ, 8ХС, ХВГ, ХВСГ, 7ХГ2ВМ; цементуемые стали – 20, 20Х, 18ХГТ, 25ХГТ,12ХНЗА, 20ХНЗА; азотируемые – ЗОХМФ, 38Х2МЮА; и другие стали.

– для тяжелонагруженных колец подшипника качения диаметром 400 мм и толщиной 50 мм. Подшипник работает при высоких динамических нагрузках материал должен иметь ударную вязкость в сердцевине не менее 0,8МДж/м² и предел прочности не менее 850МПа.

– для тел качения и колец подшипника легкой серии 200 и для роликового подшипника тяжелой серии 2415. Указать особенности производства сталей, предназначенных для изготовления подшипников качения.

– для кулачка, работающего в условиях повышенного изнашивания и высоких контактных нагрузках. Толщина кулачка 30 мм, твердость сердцевины должна быть не менее НRС 5658НRС, на поверхности – не менее 5862НRС.