ЕЛАСТИЧНИ ЕЛЕМЕНТИ 1 Видове пружини Винтови пружини

ЕЛАСТИЧНИ ЕЛЕМЕНТИ

1. Видове пружини Винтови пружини, работещи на натиск: (а). Цилиндрична (б, в). Конусна форма (г). Винтова пружина, работеща на опън (д). Дискова пружина

(е). Спирална плоска пружина (ж). Торсионна пружина (з, и). Листови пружини (ресори) с различно предназначение (й). фасонна пружина

2. Предназначение на пружините Еластичните елементи (пружини и ресори) са широко разпространени в машиностроенето. Те се използват за : -създаване на зададени постоянни сили – начално натоварване в спирачни механизми, фрикционни предавки, предпазни устройства, или за уравновесяване на други сили в механизмите. -силово затваряне на кинематични двойки, за избягване на хлабините.

- изпълнение на двигателни функции чрез акумулиране на двигателна енергия (при часовниковите механизми). - виброизолация в транспортните машини (автомобили, вагони, за вибро изолационни опори и др. ). - възприемане на енергията на удара (буфери на транспортни средства, откатни механизми на стрелково оръжие и др. ). - измерване на сили, температура, преместване, които се осъществяват чрез еластична деформация на пружината.

3. Характеристики на еластични елементи При натоварване на една пружина същата се деформира по направление на действие на силата на величина

При торсионни пружини въртящият момент във функция от ъглова деформация се нарича коравина на пружината .

3. 1. Видове характеристики

а) без гасяща способност б) с гасяща способност

3. Материали за изработване на пружини. Пружините се изработват от материали с голяма якост и еластичност. С оглед постигане на минимални размери икономически е оправдано е използването на качествени и легирани стомани. Най-често се използват стомани с добавка на Mn, Si, V, Mo, Wо и др.

За пружини с малко напречно сечение и не отговорни случаи се използват високовъглеродните стомани 65, 75, 85, или стомана легирана с манган или силиций (65 Г, 60 С 2 А).

За по-отговорни случаи се употребяват високолегирани стомани (60 СГА, 50 ХГА, 60 С 2 ХА, 50 ХФА и др. ).

Пружините от стомана се изработват от листов или прътов материал в студено състояние със следващо отпускане при 200. . . 300 0 С , или на горещо при 800. . . 900 0 C със съответната термообработка.

За увеличаване на якостта се прилага уякчаване – наклепване, чрез обстрел с дробинки или пружините се подлагат на третиране многократно натоварване и разтоварване със сила, предизвикваща наклеп (до 25. . . 30% може да се увеличи товароносимостта). Пример: В России (на ВАЗе) исходным материалом служит прокатанный пруток круглого сечения из стали марки 60 С 2 ГФ. Первая операция — токарная обработка прутков до нужного диаметра, со снятием верхнего обезуглероженного слоя. Вторая — нагрев и навивка спиралью. Затем — закалка и отпуск. Потом дробеструйная обработка: в специальной камере пружины обстреливают потоком мелкой стальной дроби, таким образом, очищают от окалины, упрочняют поверхностный слой и повышают усталостную прочность. Следующий этап — холодная осадка, или заневоливание пружин. Их трижды сжимают до соприкосновения витков, после чего длина уменьшается примерно на 18 мм от исходной. Далее на пружину наносят защитное антикоррозионное покрытие. Используют хлоркаучуковую эмаль или более стойкую, эпоксидную

4. Сравнение на пружини от различни материали

5. Якостно и деформационно изчисляване В зависимост от експлоатационните условия пружините биват статично или динамично натоварени.

5. 1. Статично натоварените пружини се изчисляват на максимално натоварване и се определят максималните напрежения. Същите се сравняват с допустимите напрежения( )

5. 2. Динамично натоварени пружини и ресори В зависимост от натоварването се делят на две групи: 5. 2. 1. Пружини с ограничено кратковременно динамично действие: А). Натоварването е плавно или импулсивно- регулатори на налягане и др. – изчисленията се извършват, както при статично натоварени пружини. Допустимите напрежения и деформации се определят в зависимост от степента на динамичност на външното натоварване. Б). При резки ударни натоварвания - огнестрелни оръжия и др. - изчисленията се извършват, като се изхожда от енергията на удара, която пружината трябва да акумулира Определя се и с нея се изчислява пружината (по методиката за статично натоварване) За определяне на се приема, че енергията на удара изцяло се превръща в потенциална енергия на деформацията

5. 2. 2. Пружини с многократно и неограничено вибрационно действие. (за клапани на двигатели с вътрешно горене и др).

Колебанията на системата пружина-маса зависят от собствената честота на системата и от външната сила. При динамично натоварени пружини с висока честота е налице неравномерна деформация на различните навивки. Появяват се вълни на сгъстяване, преминаващи по цялата дължина на пружината, които се наслагват и могат да доведат до удряне на навивките и разрушаване на същите.

Демфери за гасене на колебанията в системата пружина - маса

6. Конструиране и изчисляване на пружини А. Плоски(листови) пружини

Б. Прътови (торсионни) пружини

В. Цилиндрични винтови пружини Най-голямо приложение в машиностроенето са намерили цилиндричните винтови пружини с кръгъл профил на материала, заради ниската им цена и по добрата им работа в условията на усукващи навивката натоварвания.

Пружините с навивки от квадратно и правоъгълно сечение се използват при големи натоварвания, тъй като габаритите им са по -малки. Те работят в режим на натиск.

Основни параметри на пружината са : 1. Диаметърът навивките. на тела или размерите на сечението на 2. Средният диаметър на пружината външният диаметър и вътрешният диаметър. 3. Индексът на пружината 4. Стъпка на навивката p 5. Ъгълът на изкачване на навивката 6. Дължина на работната част на пружината 7. Брой на работните навивки

Обикновено индексът на пружината се избира във функция от диаметъра d (mm) До 2, 5 3. . . 5 6. . . 12 i (mm) 5. . . 12 4. . . 10 4. . . 9 Изчисляването на тези пружини може да стане само на усукване ( ), пренебрегвайки другите силови фактори заради малките им стойности.

Деформацията на пружината при навивки се изчислява по формулата работни Дължината на пружината в не натоварено състояние е : -за пружини на натиск. -за пружини на опън. Стъпката “ р “ на пружината в не натоварено състояние:

7. Системи от цилиндрични винтови пружини За създаване на променлива характеристика във функция от натоварването в практиката се използват пакети от паралелно или последователно свързани пружини