- •Содержание
- •1. Соединения
- •Жесткие
- •1.1.1. Штифты
- •1.1.1.1. Формулы расчета штифтового соединения
- •1.1.1.2. Формулы расчета радиального штифта
- •1.1.1.3. Формулы расчета поперечного штифта
- •1.1.1.4. Формулы расчета стопорного штифта
- •1.1.2 Ступица
- •1.1.2.1. Формулы расчета составной ступицы
- •1.1.2.2. Формулы расчета разрезной ступицы
- •1.1.3. Конусное соединение
- •1.1.4 Сварное соединение
- •1.1.4.1. Расчет стыкового сварного шва
- •1.1.4.2. Формулы расчета скошенного сварного шва
- •1.1.4.3. Формулы расчета соединения пластины с помощью двустороннего стыкового сварного шва
- •1.1.4.4. Формулы расчета нагруженной трубы, соединенной радиальным стыковым сварным швом
- •1.1.4.5. Формулы расчета рабочего сечения стыкового сварного шва
- •1.1.4.6. Формулы расчета момента сопротивления рабочего сечения стыкового сварного шва
- •1.1.4.7. Формулы расчета угловых сварных швов, нагруженных в плоскости соединения деталей
- •2. Воздействие изгибающего момента m
- •4. Нагрузка от произвольного усилия f
- •1.1.4.8. Расчет угловых сварных швов, нагруженных в плоскости, перпендикулярной плоскости соединения деталей
- •1. Обобщенное решение для комбинированной нагрузки
- •1. Обобщенное решение для комбинированной нагрузки
- •1.1.4.9. Формулы расчета рабочего сечения углового сварного шва
- •1.1.4.10. Формулы расчета момента инерции углового сварного шва
- •1.1.4.11. Формулы расчета полярного момента инерции углового сварного шва
- •1.1.4.12. Формулы для расчета точечных сварных швов (контактная сварка)
- •1.1.4.13. Формулы для расчета электрозаклепок
- •1.1.5. Паянные соединения
- •1.1.5.1. Формулы расчета стыкового паяного соединения
- •1.1.5.2. Формулы расчета паяного соединения со скошенными кромками
- •1.1.5.3. Формулы расчета паяного соединения внахлест
- •1.1.5.4. Формулы расчета ступенчатого трубного соединения
- •1.1.5.5. Формулы расчета ступенчатого паяного соединения
- •1.2. Подвижные
- •1.2.1. Формулы расчетов штифтов с отверстием под шплинт Для метрических единиц
- •1.2.2. Формулы расчета шпоночного соединения
- •1.2.3. Формулы расчета шлицевых колес
- •1.2.4. Формулы расчета болтового соединения
- •Формулы расчета параметров вала
- •Формулы расчета пружин
- •Формулы расчета тарельчатых пружин
- •3.2. Формулы расчета пружин сжатия
- •Коэффициент использования материала uS
- •Запас прочности при пределе усталости kf
- •1. Задание нагрузки, материала и сборочных размеров пружины
- •2. Проектирование пружины для указанной нагрузки, материала и диаметра пружины
- •3. Проектирование пружины для указанной максимальной рабочей силы, материала, сборочных размеров и диаметра пружины
- •3.3. Формулы расчета пружин растяжения
- •3.4. Формулы расчета пружин кручения
1. Задание нагрузки, материала и сборочных размеров пружины
Сначала проверьте и рассчитайте входные значения.
Отрегулируйте диаметр каркаса и количество витков в соответствии с силой и геометрическими требованиями, указанными в предыдущей таблице. Либо используйте значения диаметра пружины, указанные в спецификации
Во время подбора программа выполняет расчет, шаг за шагом, от малого к большому, диаметров всех пружинных проволок, которые соответствуют условиям прочности и геометрии. Если удовлетворяются все условия, процесс подбора завершается с выбранными значениями, независимо от других соответствующих диаметров пружинных проволок. Это значит, что программа пытается рассчитать конструкцию пружины с минимальным диаметром проволоки и наименьшим количеством витков.
2. Проектирование пружины для указанной нагрузки, материала и диаметра пружины
Сначала проверьте расчетные входные значения.
Подберите диаметр проволоки, число витков, длину в свободном состоянии и сборочные размеры с учетом приведенных выше требований к прочности и геометрическим параметрам, либо используйте произвольные сборочные размеры L1 или L8 , указанные в спецификации, или любое ограниченное значение рабочей деформации пружины.
Для проектирования пружины для указанного диаметра воспользуйтесь следующей формулой.
Где:
|
8 = 0,85 A |
|
|
F8 |
рабочее усилие в полностью нагруженной пружине [МПа] |
|
D |
средний диаметр пружины [мм] |
|
Kw |
поправочный коэффициент Валя [-] |
|
8 |
напряжение при кручении материала пружины полностью нагруженной пружины [МПа] |
|
A |
допустимое напряжение материала пружины при кручении [МПа] |
Если для этого диаметра проволоки не удается подобрать подходящую комбинацию размеров пружины, все диаметры пружинных проволок, которые соответствуют условиям прочности и геометрии, испытываются в восходящем порядке. Выполняется проверка подходящих витков, которые занесены под номерами в таблицу, на соответствие конструкции пружины условиям. В этом случае процесс подбора завершается с выбранными значениями, независимо от других соответствующих диаметров пружинных проволок, а пружина разрабатывается с минимальным диаметром проволоки и наименьшим количеством витков.
3. Проектирование пружины для указанной максимальной рабочей силы, материала, сборочных размеров и диаметра пружины
Сначала проверьте расчетные входные значения.
Затем подберите диаметр проволоки, количество витков, длину свободной пружины и минимальное рабочее усилие F1 таким образом, чтобы были выполнены вышеупомянутые условия прочности и геометрии.
Программа пытается рассчитать оптимальную конструкцию пружины для диаметра с помощью следующей формулы:
Где:
|
8 = 0,85 A |
|
|
F8 |
рабочее усилие в полностью нагруженной пружине [МПа] |
|
D |
средний диаметр пружины [мм] |
|
Kw |
поправочный коэффициент Валя [-] |
|
8 |
напряжение при кручении материала пружины полностью нагруженной пружины [МПа] |
|
A |
допустимое напряжение материала пружины при кручении [МПа] |
Если для этого диаметра проволоки не удается подобрать подходящую комбинацию размеров пружины, программа продолжает расчет всех диаметров пружинных проволок, которые соответствуют условиям прочности и геометрии, испытываются в восходящем порядке. Затем выполняется проверка подходящих витков, которые занесены под номерами в таблицу, на соответствие конструкции пружины требуемым условиям. В этом случае процесс подбора завершается, оставляются выбранные значения, другие подходящие диаметры пружинных проволок не рассматриваются. На этом этапе программа пытается рассчитать конструкцию пружины с минимальным диаметром проволоки и наименьшим количеством витков.
Проверочный расчет пружины
Расчет соответствующих значений сборочных размеров и рабочего отклонения для указанной нагрузки, материала и размеров пружины.
Сначала проверяются расчетные входные значения. Затем на основании приведенных ниже формул вычисляются сборочные размеры.
Длина предварительно нагруженной пружины
Длина полностью нагруженной пружины
Где:
|
L0 |
длина пружины в свободном состоянии [мм] |
|
F1 |
рабочая сила в минимально нагруженной пружине [мм] |
|
n |
количество активных витков [-] |
|
D |
средний диаметр пружины [мм] |
|
G |
модуль упругости материала пружины [МПа] |
|
d |
диаметр проволоки [мм] |
|
F8 |
рабочее усилие в полностью нагруженной пружине [МПа] |
Рабочая деформация
H = L18[мм]
Расчет рабочих сил
Расчет соответствующих сил в рабочем состоянии, действующих в пружине, для указанного материала, сборочных размеров и размеров пружины. Сначала проверяются и рассчитываются входные данные, а затем выполняется расчет рабочих сил с помощью следующих формул:
Минимальное рабочее усилие
Максимальное рабочее усилие
Расчет выходных параметров пружины
Эта часть является общей для всех типов расчета пружины. Расчет производится в следующем порядке.
Жесткость пружины
Теоретическая предельная длина пружины
L9 = (n + nz + 1 - z0) d [мм]
Предельная длина пружины при испытании
LminF = L9max + Samin [мм]
где верхний предел длины пружины в предельном состоянии L9max:
для неторцевых концов |
|
|
L9max = 1,03 L9 [мм] |
для торцевых концов при (n + nz) <= 10,5 |
|
|
L9max = (n + nz) d [мм] |
для торцевых концов при (n + nz) > 10,5 |
|
|
L9max = 1,05 L9 [мм] |
Сумма минимально допустимого расстояния между активными витками пружины в полностью нагруженном состоянии
в то время, как для значений индекса пружины c < 5 используется значение c = 5
Отклонение пружины в состоянии предела
s9= L09[мм]
Предельная сила пружины
F9 = k S9 [Н]
Расстояние между витками
Шаг активных витков
t = a + d [мм]
Деформация предварительно нагруженной пружины
s1 = L0 - L1 [мм]
Полная деформация пружины
s8 = L0 - L8 [мм]
Напряжение материала пружины при кручении при предварительном нагружении
Напряжение материала пружины при кручении при полном нагружении
Непрерывное продольное напряжение
Длина развернутой проволоки
l = 3,2 D (n + nz) [мм]
Масса пружины
Энергия деформации пружины
Собственная частота колебаний пружины
Критическая (предельная) скорость пружины, вызванная столкновением витков по инерции
Проверка нагрузки пружины
8≤ us A и LminF≤ L8
Значение используемых переменных:
a |
расстояние между активными витками в ненагруженном состоянии [мм] |
k |
жесткость пружины [Н/мм] |
d |
диаметр проволоки [мм] |
D |
средний диаметр пружины [мм] |
D1 |
наружный диаметр пружины [мм] |
D2 |
внутренний диаметр пружины [мм] |
F |
обобщенное усилие, приходящееся на пружину [Н] |
G |
модуль упругости материала пружины при сдвиге [МПа] |
c |
индекс пружины [-] |
H |
рабочая деформация [мм] |
Kw |
поправочный коэффициент Валя [-] |
kf |
запас прочности при пределе усталости [-] |
l |
длина развернутой проволоки [мм] |
L |
обобщенная длина пружины [мм] |
L9max |
верхний предел длины пружины в предельном состоянии [мм] |
LminF |
предельная длина пружины при испытании [мм] |
m |
масса пружины [кг] |
N |
время работы пружины с усталостной нагрузкой в тысячах сжатий [-] |
n |
количество активных витков [-] |
nz |
длина торцевых витков [мм] |
t |
шаг активных витков в ненагруженном состоянии [мм] |
s |
обобщенная деформация (растяжение) пружины [мм] |
samin |
суммарное минимально допустимое расстояние между активными витками пружины [мм] |
us |
коэффициент использования материала [-] |
z0 |
значение шлифовки дуги окружности [-] |
|
плотность материала пружины [кг/м3] |
ult |
предел прочности при растяжении материала пружины [МПа] |
|
обобщенное напряжение материала пружины при кручении [МПа] |
e |
предел выносливости в сдвиге пружины с усталостной нагрузкой [МПа] |
A8 |
допустимое напряжение материала пружины при кручении [МПа] |