Плоские спиральные пружины

Плоские спиральные пружины применяют в качестве заводных; их обычно заключают в барабан для обеспечения смазки и придания им определенных внешних размеров. В неот­ветственных случаях используют спиральные пружины и без барабанов. Внутренний конец пружины крепят к заводному валику, наруж­ный — к барабану (рис. 6).

КПД спиральных пружин определяется от­ношением работы, производимой пружиной при развертывании, к работе, затраченной на ее заводку.

КПД в зависимости от смазки (%):

Касторовое масло с графитом — 70,4

Машинное масло — 68,6

Чистое касторовое масло — 61,2

Без смазки — 60,0

Следует избегать толстых пружин, так как они работают неплавно, что ведет к перена­пряжению в материале пружины и ее поломке.

Толщину s пружины выбирают из условия s ≤ r/15, где r — радиус валика, на который на­матывается пружина.

Условие s ≤ r/15 учитывает, что наибольшие напряжения изгиба испытывают первые к валику витки пружины.

При расчете пружин рекомендуется при­держиваться также соотношения

r = r₀/3

где r₀ — внутренний радиус барабана.

Рис. 6. Плоская спиральная пружина

Расчет. Принятые обозначения:

г₀ — внутренний радиус барабана, мм;

r — радиус валика пружины, мм;

г₁ — внешний радиус заведенной пру­жины, равный внутреннему ра­диусу спущенной, мм;

s — толщина пружины, мм;

ψ — рабочее число оборотов барабана;

n₁ — число витков свободной пружины (вне барабана);

n — число витков спущенной пружины (в барабане);

n₂ — число витков заведенной пружины (в барабане);

n_p — расчетное число витков пружины;

L — длина развернутой пружины, мм;

b — ширина пружины, мм;

M_max — максимальный момент на валике пружины, Н · мм;

M_min — минимальный момент на валике пружины, Н · мм;

[σ_из] — допускаемое напряжение на из­гиб, Н/мм²;

Е — модуль упругости, Н/мм²;

η — КПД в зависимости от смазки.

Формулы для расчета плоской спи­ральной пружины:

Для пружины с нормальным соотношением r₀/r, т.е. r = r₀/3, длина пружины

L = πr₀(l,745n + 0,67).

n_рmах = n₂-n₁ для заведенной пружины;

n_pmin = n-n₁ для спущенной пружины;

n₁ = (0,3…0,372)n₂;

n = 0,255·r₀/s; n₂=0,412·r₀/s;

s = 0,157·r₀/ψ; s ≤ r/15;

r₁=0,745r₀; r = r₀·1/3.

29. Спиральная плоская пружина из заготовки прямоугольного сечения с креплениями на валу и к барабану

1. Модуль упругости Е = … Н/мм².

2. Твердость HRC ….

3. Напряжение нормальное при изгибе (мак­симальное) σ_из =… Н/мм².

4. Длина развернутой пружины L = … мм.

5. Число витков пружины в свободном со­стоянии n =….

6. Направление спирали.

7. Остальные технические требования по … (указывают номер нормативного документа).

* Размеры для справок.

Величинами r₀ и ψ обычно задаются по конструктивным соображениям.

Рабочее число оборотов барабана при рас­чете следует увеличивать на 0,5… 1,5 для по­крытия потерь на трение.

Пример расчета. Заводная пружина должна иметь: r₀ = 21мм, M_min = 500Н · мм и ψ = 7оборотов.

Материал: сталь с модулем упругости E = 2,1·10⁵Н/мм².

Смазка: касторовое масло с графитом.

1. Берем пружину с нормальным соотношением r₀/r:

r = r₀ · 1/3 = 21/3 =7мм.

2. Толщина пружины

s = 0,157·r₀/ψ.

Учитывая трение в начале и конце работы, добавляем один оборот, следовательно,

ψ= 7 + 1 = 8,

тогда

s = 0,157·21/8 = 0,4мм.

Толщина пружины s должна быть меньше, чем r/15, т.е. 0,4 < r/15, в противном случае необходимо изменить исходные данные для расчета.

3. Число витков спущенной пружины в ба­рабане

n = 0,255 · r₀/s = 0,255 · 21/0,4 = 13,4.

4. Число витков заведенной пружины в ба­рабане

n₂= 0,412 · r₀/s = 0,412 · 21/0,4 = 21,6.

30. Спиральная плоская пружина из заготовки прямоугольного сечения с отогнутыми зацепами

Примечание. Требования под изобра­жением пружины такие же, как в табл. 29.

5. Число витков пружины в свободном со­стоянии (вне барабана) n₁ =(0,3-..0,372) n₂, принимаем n₁ = 0,3 · 21,6 = 6,5витка

КПД η принят равным 0,704 в зависимо­сти от смазки.

Примеры выполнения рабочих черте­жей спиральных плоских пружин приведены в табл. 29 и 30.

« Назад [Плоские спиральные пружины] Далее »