20.1.2. Тарельчатые пружины

Тарельчатая пружина - это пологая коническая оболочка с отверстием (рис. 20.4), позволяет про­ектировать узлы с различными упругими свойствами

Варьируя отношение стрелы прогиба к толщине металла s, можно получать различные нагрузочные характеристики. Кроме того, их можно изменить за счет различного расположения пружин в пакете, а также комбинируя пакеты различных пружин. Таким обра­зом, используя тарельчатые пружины, можно создавать компактные и удобные конструкции, удовлетворяющие различным функциональ­ным требованиям.

По виду нагружения пружины подразделяются на два класса, а по исполнению их разделяют на 4 типа:

• пружины с наклон­ными кромками

• пружины с наклонными кромками и опорными поверхностями при толщине пружин более 3 мм

• пружины с параллельными кромками

• пружины с параллельными кромками и опорными плоскостями

По точности контролируемых сил или деформаций пружины под­разделяются на группы:

1) с пре­дельными отклонениями сил или деформаций ±5%;

2) с предельны­ми отклонениями сил или деформаций ±10%;

3) с пре­дельными отклонениями сил или деформаций ±20%.

Для повышения статической прочности и главным образом для получения стабильной нагрузочной характеристики пружины под­вергают заневоливанию, т. е. сжатию до полного сплющивания и выдерживанию в таком состоянии в течение 12 ч. Критерий отказа пружины - разрушение. Критерий предельно­го состояния - возникновение остаточной деформации более 10%.

20.1.3. Пружины кручения

Витые цилиндрические пружины круче­ния по своей конструкции аналогичны витым пружинам растяжения и сжатия. Во избежание трения при нагружении их навивают с небольшим просветом между витками (порядка 0,5 мм). Они имеют особые прицепы для передачи пру­жине закручивающего момента (рис. 20.5). Пружины обычно устанавливают на оправ­ках.

При нагружении пружины в каждом ее сечении действует момент М, равный внешнему моменту, закручивающему пру­жину. Вектор этого момента направлен вдоль оси пружины (рис. 20.5,6). Этот момент раскладывается на момент, изги­бающий виток, и крутящий момент Т = М sin.

В связи с тем, что в пружинах кручения так же, как и в пружинах растяжения и сжатия, угол подъема витков обычно <12 -15°, допустимо вести расчет витков только на изгиб моментом и пренебречь кручением [25]. Наибольшее на­пряжение изгиба витков, имеющее место на внутренней поверхности (20.10)

где — коэффициент, учитывающий кри­визну витков круглого сечения ; —момент сопротив­ления сечения витка на изгиб.

Допускаемое напряжение при изгибе для пружин выбирают порядка 1,25.

Диаметр проволоки для пружин с круг­лым сечением витков

. (20.11)

Угол закручивания пружины (рад) может быть определен как угол взаимного упругого наклона концевых сечений бруса длиной L, равной суммарной длине витков пружины, под действием чистого изгиба моментом М: (20.12)

где — осевой момент инерции сечения витка пружины; Е — модуль упругости материала пружины.

Потребное число витков определяют из условия, что при возрастании момента от установочного до максимального рабочего пружина должна получить заданный угол закручивания и тогда (20.13)