20.2.3 Проектирование пружины растяжения

Алгоритм расчета конструкции

1. При расчете конструкции диаметр проволоки, количество витков и свободная длина пружины L₀ устанавливаются для конкретных значений нагрузки, материала и сборочных размеров.

2. Если рассчитанная пружина не проходит по диаметру проволоки при заданном напряжении ₀ согласно формуле выше, расчет повторяется с коррекцией значения напряжения в свободном состоянии в пределах рекомендованного диапазона.

3. Пружине без начального растяжения соответствует средний рекомендуемый шаг витков t = 0.35 D [мм]

4. Если рассчитанная пружина не проходит по диаметру проволоки при заданном шаге витков, расчет повторяется с коррекцией значения шага витков в пределах рекомендованного диапазона 0.3Dt0.4D [мм]

5. Конструкция пружины основана на условиях прочности ( ₈  u_s _A) и рекомендованных значениях некоторых геометрических размеров: L₀  D и L₀  800 мм и 4  D/d  16 и n  2

Алгоритм задания нагрузки, материала и сборочных размеров пружины

1. Выполняется проверка входных величин для расчета

2. Вычисляется длина пружины в свободном состоянии

3. Выбирается диаметр проволоки, количество витков и диаметры пружины — так, чтобы высота зацепа удовлетворяла выбранному типу зацепа. Кроме того, должны выполняться прочностные и геометрические условия. Конструкция пружины должна удовлетворять по диаметрам всем заданным начальным условиям. При отсутствии таких дополнительных условий предельный диаметр пружины устанавливается по упомянутым выше геометрическим условиям для минимально/максимально допустимого диаметра проволоки

4. Отбираются все диаметры проволоки (от меньшего к большему), которые проходят по прочностным и геометрическим условиям. Проверяются высота зацепа и количество витков. Если все условия выполнены, расчет конструкции завершается, и текущие значения параметров принимаются в качестве его результатов, независимо от того как прошел бы расчет при других подходящих диаметрах проволоки. Таким образом, полученная пружина имеет минимально возможный диаметр проволоки и минимально возможное количество витков

5. Вычисленное значение высоты зацепа должно находиться в заданных пределах. Для высоты, вычисленной таким способом, выбирается соответствующий тип зацепа. Для того чтобы получить комбинацию диаметра проволоки, количества витков и диаметра пружины, при которой зацеп имеет высоту, подходящую для его типа, вначале исследуется полный виток, затем — полный виток внутри, и т.д.

Алгоритм задания нагрузки, материала и диаметра пружины

1. Выполняется проверка входных величин для расчета.

2. Выбирается диаметр проволоки, количество витков, длина пружины в свободном состоянии и сборочные размеры пружины — так, чтобы высота зацепа удовлетворяла выбранному типу зацепа. Кроме того, должны выполняться упомянутые выше прочностные и геометрические условия. Если в исходных условиях заданы сборочные размеры L₁ или L₈, а также, если рабочая деформация пружины ограничена, это нужно учесть в конструкции пружины. При отсутствии таких дополнительных условий предельные сборочные размеры пружины и ее длина в свободном состоянии устанавливаются по упомянутым выше геометрическим условиям для заданного диаметра пружины и минимально/максимально допустимого диаметра проволоки.

3. Формула для проектирования пружины по заданному диаметру проволоки , где значение ₈ = 0.85 _A используется в качестве напряжения материала пружины при кручении, когда пружина полностью нагружена.

4. Если для данного диаметра проволоки не удается подобрать подходящую комбинацию размеров пружины, расчетная процедура оценивает другие диаметры проволоки. Они проверяются, начиная от меньшего к большему, до тех пор пока не будет достигнуто такое количество витков, при котором высота зацепа удовлетворяет всем условиям. Расчет конструкции завершается, и текущие значения параметров принимаются в качестве его результатов, независимо от того как прошел бы расчет при других подходящих диаметрах проволоки. Таким образом, полученная пружина имеет минимально возможный диаметр проволоки и минимально возможное количество витков.

5. Вычисленное значение высоты зацепа должно находиться в пределах d  o  30 d. Для высоты, вычисленной таким способом, выбирается соответствующий тип зацепа. Для того чтобы получить правильную комбинацию диаметра проволоки, количества витков, длины пружины в свободном состоянии и сборочных размеров, при которой зацеп имеет высоту, подходящую для его типа, вначале исследуется полный виток, затем — полный виток внутри, и т.д.

Алгоритм задания максимального рабочего усилия, материала, сборочных размеров и диаметра пружины

1. Выполняется проверка входных величин для расчета.

2. Выбирается диаметр проволоки, количество витков, длина пружины в свободном состоянии и минимальное рабочее усилие F₁ — так, чтобы высота зацепа удовлетворяла выбранному типу зацепа. Кроме того, должны выполняться упомянутые выше прочностные и геометрические условия

3. Формула для проектирования пружины по заданному диаметру проволоки , где значение ₈ = 0.9 _A используется в качестве напряжения материала пружины при кручении, когда пружина полностью нагружена

4. Если подходящая комбинация размеров пружины для данного диаметра проволоки не обнаружена, исследуются все диаметры проволоки (от меньшего к большему) для количества витков, при котором высота зацепа пружины удовлетворяет всем условиям. Расчет конструкции завершается и текущие значения параметров принимаются в качестве его результатов, независимо от того как прошел бы расчет при других подходящих диаметрах проволоки. Таким образом, полученная пружина имеет минимально возможный диаметр проволоки и минимально возможное количество витков.

Входные данные: мин. рабочая сила: F1 = 500 Н, макс. рабочая сила: F8 = 1200 Н, длина предварительно нагруженной пружины: L1 = 120 мм, рабочий ход: H = 10 мм, направление спирали: вправо, материал проволоки пружины: проволока из холоднотянутой стали, округление количества витков пружины: до целого числа.

1. В диалоговом окне ускорителя проектирования:

   1. в панели инструментов выбрать Стандарты/ISO

   2. дважды щелкнуть на Пружина растяжения

2. В диалоговом окне Настройка уровня выбрать уровень Эксперт и нажать на Далее

3. В диалоговом окне Вид соединения в зоне:

   1. Тип пружины выбрать С предварительным натяжением

   2. Расчет прочности пружины выбрать Проектирование пружины растяжения

   3. Тип проекта выбрать F, размеры изделия ––> d, L0, n, D, крюк

   4. Ввод сборочных размеров выбрать H, L1 ––> L8

4. В главном окне в зоне:

   1. Нагрузка пружины ввести значения Мин. рабочая сила = 500 и Макс. рабочая сила = 1200.

   2. Размеры изделия ввести значения Длина предварительно нагруженной пружины = 120 и Рабочий ход = 10

   3. Витки пружины выбрать Направление спирали = вправо

   4. Материал пружины выбрать проволоку из холоднотянутой стали

5. Нажать на Рассчитать, чтобы выполнить расчет

6. Нажать на Готово, чтобы открыть диалоговое окно вставки

7. В диалоговом окне выбрать требуемый вид и нажать на Создать с целью вставки пружины в Inventor.