27.4. Розрахунок плоских пружин

Плоскі прямі пружини виконують консольно закріпленими (рис. 27.5, а, б), рідше закріплюють на двох опорах (в). При навантаженні плоских прямих пружин максимальною силою F_max розрахунок виконують за умовою міцності на згинання:

для схеми навантаження консольної пружини (а)

; (27.8)

для схеми навантаження пружини на двох опорах (б)

(27.9)

Найбільший прогин у плоскої прямої пружини під дією навантаження F знаходиться так:

д ля консольної пружини (а):

(27.10)

для плоскої пружини на двох опорах (б):

(27.11)

д

Рис. 27.5. Плоскі прямі пружини та схема їх навантаження

е J - осьовий момент інерції поперечного перерізу пружини.

27.4. Листові ресори

Листові ресори для підвищення гнучкості складають із листів різної довжини, що наближує їх до тіл рівною опору згинання (рис. 27.6, а, б). Тертя між листами забезпечує демпфірування коливань. Листові ресори використовують в основному для пружного підвішування автомобілів, залізничного рухомого складу, а також використовують в ковальско-пресових та інших машинах.

Для забезпечення щільного контакту між листами і деякого розвантаження довгих листів (руйнування яких більш небезпечне, ніж коротких листів), короткі листи виконують з більшою початковою кривизною, ніж довгі листи.

Ресори виготовляють переважно із кремнієвих сталей 60С2А та ін, кремнієво-нікельових, а також хромомарганцьовистих сталей.

Для спрощеного розрахунку листових ресор розглядають їх ідеалізовану модель у вигляді балки рівного опору, що має в плані форму трикутника, розрізану на смуги і складену в пакет (рис. 23.6, б).

Допустима напруга вибирається в межах 400...600 МПа в залежності від умов роботи і характеристик матеріалу.

27. 5. Матеріали для виготовлення пружин, допустима напруга

Матеріали пружин повинні мати високі пружні властивості, достатню міцність та стійкість проти втомного руйнування. При роботі в умовах підвищеної температури матеріал пружин повинен бути термостійким; при роботі в агресивному середовищі - корозійностійким.

П

Рис. 27.6. Загальний вигляд листової ресори та схема розрахунку

ружини виготовляють із: високовуглецевих та марганцевих сталей 65, 70, 75, 65Г; інструментально-пружинних сталей У8А, У10А,У12А; спеціальних ресорно-пружинних кремнієвих сталей 55С2, 60С2, 70СЗ; хромомарганцевої сталі 50ХГА, хромованадієвої сталі 50ХФА, нікель-кремнієвої сталі 60С2Н2А та ін.

Вуглецеві сталі дешеві, їх характеристики стабільні, але вони погано прогартовуються, мають низькі показники міцності; їх застосовують для пружин з діаметром перерізу витків до 10...12 мм. Марганцеві та кремнієві сталі мають вищі показники прогартованності і міцності; їх застосовують для пружин діаметром перерізу витків до 15...20 мм. Хромо-марганцеві, хромо-ванадієві сталі мають високу міцність при дії змінної напруги.

Для роботи в активному хімічному середовищі використовують пружини із кольорових сплавів: берилієвих бронз (БрБ-2), кремнієво-марганцевих бронз (БКМц3-1; БрОЦ14-3).

Заготовкою для пружин є дріт, стрічка, пруток із розглянутих вище сталей. Механічні характеристики пружинного дроту і сталей наведено в таблицях 20.1, 20.2 [19] ; 18.2 [14]; 10.1 [18].

Допустима напруга пружин залежить від матеріалу пружини, режиму навантаження та ін.

При статичному навантаженні ( - границя міцності).

При динамічному навантаженні (K_L - коефіцієнт довговічності, який залежить від коефіцієнта асиметрії циклу навантаження r і від числа циклів N_ц (табл. 27.1, а також табл. 18.3 [14]).

Таблиця 27.1.