20.3.3 Подбор пружины кручения

Диаметр проволоки, число витков и диаметр изогнутого рычага задаются с учетом определенной нагрузки, материала и сборочных размеров. Конструируя пружины, необходимо учитывать рекомендуемые диаметры проволоки. Для пружин с зазором между витками шаг витков пружины t в ненагруженном состоянии должен быть в диапазоне 0.3 D  t  0.5 D [мм].

Конструкция пружины основана на условиях прочности (₈u_s_A) и (_8ru_s_A) и рекомендованных значениях некоторых геометрических размеров L_Z10D и L_Z 800 мм, 4D/dX и n1.5, 1.2dt<D и r d. Для пружины с плотными витками X = 16, а для пружины со свободными витками X = 10

Размеры пружины подчиняются геометрическим правилам в соответствии с заданной формой и длиной рычагов. Если это указано в спецификации, размеры пружины должны подчиняться предельным установочным размерам, которые представляют собой максимально допустимые диаметр/длину корпуса или диаметр стержня.

Алгоритм задания максимальной нагрузки, материала и сборочных размеров пружины

1. Выполняется проверка входных величин для расчета

2. Вычисляется минимальная нагрузка пружины при заданной максимальной нагрузке и сборочных размерах

3. Задаются диаметр проволоки и количество витков, с тем чтобы после вычисления диаметра пружины были выполнены упомянутые выше условия прочности и геометрические условия. Если в исходных условиях задан диаметр пружины, это нужно учесть в ее конструкции. При отсутствии таких дополнительных условий предельный диаметр пружины устанавливается по упомянутым выше геометрическим условиям для минимально/максимально допустимого диаметра проволоки.

4. Для пружин с рычагами вычисляются соответствующие радиусы плеча изгиба.

5. Отбираются все диаметры проволоки, которые проходят по прочностным и геометрическим условиям, и в порядке от меньшего к большему диаметру вычисляются соответствующие конструкции. Затем проводится проверка необходимого количества витков на соответствие всем требуемым условиям. 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, минимально возможное количество витков и минимально возможный диаметр пружины.

Алгоритм задания нагрузки, материала и угла рабочего отклонения

1. Выполняется проверка входных величин для расчета.

2. Вычисляются угловые отклонения рабочего рычага для заданной нагрузки и угла рабочего отклонения.

3. Минимальное отклонение рабочего рычага

4. Максимальное отклонение рабочего рычага

5. Затем задаются диаметр проволоки и количество витков, с тем чтобы после вычисления диаметра пружины были выполнены упомянутые выше условия прочности и геометрические условия. Если в исходных условиях задан диаметр пружины, это нужно учесть в ее конструкции. При отсутствии таких дополнительных условий предельный диаметр пружины устанавливается по упомянутым выше геометрическим условиям для минимально/максимально допустимого диаметра проволоки.

6. Для пружин с рычагами задаются соответствующие радиусы плеч изгиба.

7. Отбираются все диаметры проволоки, которые проходят по прочностным и геометрическим условиям, и в порядке от меньшего к большему диаметру вычисляются соответствующие конструкции. Затем проводится проверка необходимого количества витков на соответствие всем требуемым условиям. 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, минимально возможное количество витков и минимально возможный диаметр пружины.

 

Алгоритм задания нагрузки, материала и диаметра пружины

1. Выполняется проверка входных величин для расчета.

2. Задаются диаметр проволоки, количество витков и сборочные размеры — так, чтобы были выполнены упомянутые выше прочностные и геометрические условия. Если в исходных условиях задан угол рабочего отклонения, это нужно учесть в конструкции пружины. При отсутствии таких дополнительных условий предельные сборочные размеры пружины устанавливаются по упомянутым выше геометрическим условиям для заданного диаметра пружины и минимально/максимально допустимого диаметра проволоки.

3. Для пружин с рычагами вычисляются соответствующие радиусы плеча изгиба.

4. Отбираются все диаметры проволоки, которые проходят по прочностным и геометрическим условиям, и в порядке от меньшего к большему диаметру вычисляются соответствующие конструкции. Затем проводится проверка необходимого количества витков на соответствие всем требуемым условиям. 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, минимально возможное количество витков и минимально возможный диаметр пружины.

Алгоритм задания максимальной нагрузки, материала, диаметра пружины и угла рабочего отклонения

1. Выполняется проверка входных величин для расчета.

2. Задаются диаметр проволоки, количество витков и угловые отклонения рабочего рычага — так, чтобы были выполнены упомянутые выше прочностные и геометрические условия. Программа рассчитывает минимальное значение максимального углового отклонения рабочего рычага ₈ с учетом требований для минимального углового отклонения рабочего рычага ₁ равному приблизительно 2°.

3. Для пружин с рычагами вычисляются соответствующие радиусы плеча изгиба.

4. В последнюю очередь вычисляется минимальная нагрузка пружины для заданной максимальной нагрузки и угловых отклонений рабочего рычага

5. Отбираются все диаметры проволоки, которые проходят по прочностным и геометрическим условиям, и в порядке от меньшего к большему диаметру вычисляются соответствующие конструкции. Затем проводится проверка необходимого количества витков на соответствие всем требуемым условиям. 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, минимально возможное количество витков и минимально возможный диаметр пружины.

Входные параметры: макс. рабочая сила: F₈ = 1000 Н, плечо рабочей силы: R₁ = 30 мм, рычаг упора: R₂ = 25 мм, мин. угловое отклонение рабочего рычага: ₁ = 10°, угол рабочего хода: _h = 30°, направление спирали: правая, округление числа витков: 1/4 витка, материал проволоки пружины: закаленная проволочная углеродистая сталь, коэффициент использования материала: u_s = 0,95.

1. В диалоговом окне Ускоритель проектирования:

   1. на панели инструментов выбрать Стандарты/ISO

   2. в правой области окна дважды щелкните на значке Пружина растяжения

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

3. В диалоговом окне Вид соединения в зоне:

   1. Тип пружины выбрать Плотная спиральная пружина

   2. Пружинные рычаги выбрать Прямые рычаги кручения

   3. Расчет прочности пружины выбрать Проектирование пружин кручения

   4. Тип проекта выбрать F8, сборочные размеры ––> d, n, D, F1

   5. Направление нагрузки пружины выбрать Скручивание пружины под нагрузкой

   6. Метод спецификации нагрузки выбрать Определение рабочих сил пружины

   7. Ввод сборочных размеров выбрать Мин. отклон., угол рабоч.. хода --> макс. отклон.

   8. Подбор диаметра пружины выбрать Значение диаметра не ограничено

4. В главном окне, в зоне:

   1. Нагрузка пружины ввести максимальную рабочую сила = 1000

   2. Витки пружины выбрать округление числа витков = 1/4 и направление спирали = правая

   3. Сборочные размеры ввести мин.угловое отклонение рабочего рычага=10 и угол рабочего хода =30

   4. Материал пружины ввести материал - закаленная проволочная углеродистая сталь и коэффициент использования материала = 0,95

5. Чтобы выполнить расчет, щелкните Рассчитать. Просмотреть результаты и выполнить проверку пружины можно на вкладке Результаты расчета

6. Нажать кнопку Готово, чтобы открыть диалоговое окно вставки

7. В диалоговом окне выбрать вид, и щелкнуть Создать, чтобы вставить пружину кручения в Inventor.