Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
!!! Полный конспект.doc
Скачиваний:
89
Добавлен:
10.09.2019
Размер:
23.72 Mб
Скачать

20.3 Генератор компонентов пружины кручения

Генератор позволяет произвести расчет и проверку винтовых пружин кручения, изготовленных методом холодной навивки из проволоки или прута круглого сечения.

В генераторе используется четыре основных состояния пружины:

  • свободное - пружина не нагружена (индекс 0).

  • предварительно нагруженное - на пружину действует наименьшая рабочая нагрузка (индекс 1).

  • полностью нагруженное - на пружину действует максимальная рабочая нагрузка (индекс 8).

  • предельно нагруженное - пружина вдавлена до касания витков (индекс 9).

Программа может работать в двух режимах:

  • проектирование. В ходе проектирования пружины производится расчет диаметра проволоки, числа витков, свободной длины пружины L0 под заданную нагрузку, сборочные размеры (j1, j8, jH) или под диаметр и материал пружины.

  • проверка В режиме проверки производится расчет сборочных размеров или нагрузок на пружину для конкретной пружины.

Выполняется расчет чистого кручения с поправкой на дополнительное изгибание при задании значения силы, момента или плеча силы. При расчете определяются: максимальное значение напряжения, сдвиговое напряжение при полной нагрузке (для пружин, работающих в условиях колебаний), возможность безопасного изгиба, собственная частота колебаний пружины, критическая скорость (ограничиваемая инерционными взаимодействиями), предельная длина пружины, напряжения при межвитковом касании.

20.3.1 Расчет геометрических характеристик

  • наружный диаметр пружины D1 = D + d [мм], где D-средний диаметр пружины [мм], d-диаметр проволоки [мм]

  • внутренний диаметр пружины D2 = D - d [мм]

  • крутящий момент для предварительно нагруженной пружины , где F1-рабочее предварительно нагруженной пружины [Н], R1-плечо рабочего усилия [мм]

  • крутящий момент для полностью нагруженной пружины , где F8-максимальное рабочее усилие [Н]

  • индекс пружины (отношение среднего диаметра пружины к диаметру проволоки) c = D/d

  • угол рабочего хода h = 8 - 1 [°], где 8-угловое отклонение рабочего рычага для полностью нагруженной пружины[°], 1-угловое отклонение рабочего рычага в состоянии предварительной нагрузки[°]

  • минимальное угловое отклонение рабочего рычага , где M1 - крутящий момент для предварительно нагруженной пружины [Нм], k - жесткость пружины кручения [Нм/°], h-угол рабочего хода [°], M8-крутящий момент для полностью нагруженной пружины [Нм]

  • максимальное угловое отклонение рабочего рычага

  • коэффициент концентрации напряжения , где r-радиус изгиба в точке плеча (внутренний) [мм], i= D/d - индекс пружины для расчета напряжения изгиба активных витков, - индекс пружины для расчета напряжения в плече изгиба

  • обобщенное напряжение материала пружины

  • количество активных витков пружины , где -обобщенное угловое отклонение рабочего рычага [°], E-модуль упругости (модуль Юнга) в свободном состоянии [МПа]

Формулы поверочного расчета, в котором определяются сборочные размеры при заданных значениях нагрузки, материала и геометрических размеров пружины. Вначале выполняется проверка входных величин для расчета. Затем на основании приведенных ниже формул вычисляются сборочные размеры.

  • минимальное угловое отклонение рабочего рычага

  • максимальное угловое отклонение рабочего рычага

  • угол рабочего хода h = 8 - 1 [°]

  • минимальная рабочая нагрузка ,

  • максимальная рабочая нагрузка ,

  • жесткость пружины кручения

  • расстояние между витками свободной пружины a=t-d [мм]

  • длина части пружины с витками в свободном состоянии

    • для плотной спиральной пружины Lz = 1.05 (n + 1) d [мм]

    • для свободной спиральной пружины Lz = t n + d [мм]

  • напряжение изгиба материала пружины в активных витках при минимальной рабочей нагрузке , где коэффициент концентрации напряжения Kf вычисляется для i = D/d

  • напряжение изгиба материала пружины в плече изгиба при минимальной рабочей нагрузке , где коэффициент концентрации напряжения Kf вычисляется при i = 2r/d + 1

  • напряжение изгиба материала пружины в активных витках при полной нагрузке , где коэффициент концентрации напряжения Kf вычисляется для i = D/d

  • напряжение изгиба материала пружины в плече изгиба при полной нагрузке , где коэффициент концентрации напряжения Kf вычисляется при i = 2r/d + 1

  • длина части с витками плотной спиральной пружины в состоянии полной нагрузки при скручивании пружины под нагрузкой

  • наружный диаметр пружины в состоянии полной нагрузки при скручивании пружины под нагрузкой

  • внутренний диаметр пружины в состоянии полной нагрузки при скручивании пружины под нагрузкой

  • допуск тестирования углового отклонения рабочего рычага

  • энергия деформации пружины

  • длина проволоки l = 3.2 D n + lR [мм], где lR — длина рычага, в то время как:

    • длина прямого рычага кручения

    • длина рычага крюка

  • масса пружины

  • проверка нагрузки пружины 8usA) и (8rusA)