Като еластични устройства в окачвания модерни автомобилиизползване на метални и неметални елементи. Най-разпространениполучени метални устройства: пружини, листови ресори и торсионни пръти.

Ресорно окачване на автомобил с променлива твърдост

Най-широко използваните (особено в автомобилните окачвания) са винтови пружиниизработен от стоманен еластичен прът кръгло сечение.
Когато пружината е компресирана по вертикалната ос, нейните намотки се приближават и се усукват. Ако пружината има цилиндрична форма, тогава когато се деформира, разстоянието между намотките остава постоянно и пружината има линейна характеристика. Това означава, че деформацията на винтовата пружина винаги е право пропорционална на приложената сила и пружината има постоянна коравина. Ако направите усукана пружина от прът с променливо напречно сечение или придадете на пружината определена форма (под формата на варел или пашкул), тогава такъв еластичен елемент ще има променлива твърдост. Когато такава пружина се компресира, по-малко твърдите намотки първо ще се приближат и след като влязат в контакт, по-твърдите намотки ще влязат в действие. Пружините с променлива твърдост се използват широко в окачванията на съвременните леки автомобили.
Предимствата на пружините, използвани като еластични елементи на окачването, включват ниското им тегло и способността да се осигури висока гладкост на автомобила. В същото време пружината не може да предава сили в напречната равнина и нейното използване изисква наличието на сложно направляващо устройство в окачването.

Задно ресорно окачване:
1 - пружинно око;
2 - гумена втулка;
3 - скоба;
4 - втулка;
5 - болт;
6 - шайби;
7 - пръст;
8 - гумени втулки;
9 - пружинна шайба;
10 - гайка;
11 - скоба;
12 - гумена втулка;
13 - втулка;
14 - плоча за обици;
15 - болт;
16 - стабилизираща щанга;
17 - коренов лист;
18 - листови пружини;
19 - компресия на хода на гумен буфер;
20 - стълби;
21 - наслагване;
22 - греда на задния мост;
23 - амортисьор;
24 - яка;
25 - рама;
26 - скоба на стабилизатор;
27 - стабилизираща обица

листова пружинае служил като еластичен окачващ елемент дори на конски каруци и първите автомобили, но продължава да се използва и днес, макар и главно на камиони. Типичната листова пружина се състои от набор от пружинни стоманени листове с различни дължини, закрепени заедно. Листовата пружина обикновено има форма на полуелипса.

Методи за закрепване с пружина:
а - с усукани уши;
б - на гумени възглавници;
c - с фалшиво око и плъзгаща се опора

Листовете, които изграждат пружината, имат различна дължина и кривина. Колкото по-къса е дължината на листа, толкова по-голяма трябва да бъде неговата кривина, която е необходима за по-плътно взаимно прилягане на листовете в сглобената пружина. С тази конструкция се намалява натоварването на най-дългия (радикал) лист на пружината. Пружинните листа са закрепени заедно с централен болт и скоби. С помощта на основния лист, пружината е шарнирно закрепена в двата края към каросерията или рамата и може да пренася сили от колелата на превозното средство към рамата или каросерията. Формата на краищата на кореновия лист се определя от метода на закрепването му към рамката (тялото) и необходимостта да се осигури компенсация за промени в дължината на листа. Единият край на пружината трябва да може да се върти, а другият да се върти и да се движи.
Когато пружината се деформира, листовете й се огъват и променят дължината си. В този случай листовете се търкат един в друг и затова се нуждаят от смазване, а между листовете на пружините на леките автомобили са монтирани специални антифрикционни уплътнения. В същото време наличието на триене в пружината позволява да се смекчат вибрациите на тялото и в някои случаи позволява да се откаже от използването на амортисьори в окачването. Ресорното окачване има проста конструкция, но голяма маса, което определя най-голямото му разпространение в окачването на камиони и някои автомобили с висока проходимост. За да се намали масата на пружинните окачвания и да се подобри гладкостта на возенето, понякога те се използват малолистниИ единичен листизвори с лист с променлива дължина. Доста рядко в окачванията се използват пружини, изработени от подсилена пластмаса.

Торсионно окачване. Задното окачване на Peugeot 206 използва две торсионни щанги, свързани към задните рамена. Насочващото устройство на окачването използва тръбни рамена, монтирани под ъгъл спрямо надлъжната ос на превозното средство.

Усукване- метален еластичен елемент, работещ на усукване. Обикновено торсионният прът е твърд метален прът с кръгло напречно сечение с издутини в краищата, върху които са изрязани прорези. Има окачвания, в които торсионните пръти са направени от набор от плочи или пръти (автомобили ZAZ). Единият край на торсионната греда е прикрепен към тялото (рамката), а другият към направляващото устройство. Когато колелата се движат, торсионните пръти се усукват, осигурявайки еластична връзка между колелото и тялото. В зависимост от конструкцията на окачването, торсионните пръти могат да бъдат разположени както по надлъжната ос на автомобила (обикновено под пода), така и напречно. Торсионните окачвания са компактни и леки и позволяват регулиране на окачването чрез предварително усукване на торсионните щанги.
Неметалните еластични окачващи елементи са разделени на гумени, пневматичниИ хидропневматичен.
Гумени еластични елементиприсъстват в почти всички конструкции на окачване, но не като основни, а като допълнителни, използвани за ограничаване на движението на колелата нагоре и надолу. Използването на допълнителни гумени ограничители (буфери, брони) ограничава деформацията на основните еластични елементи на окачването, повишавайки неговата твърдост при големи премествания и предотвратявайки ударите метал в метал. IN напоследъкгумените елементи все повече се заменят с устройства от синтетични материали (полиуретан).

Еластични елементи на пневматично окачване:
а - тип ръкав;
b- двойни цилиндри

IN пневматични еластични елементиизползват се еластичните свойства на сгъстения въздух. Еластичният елемент е цилиндър, изработен от подсилена гума, в който се подава въздух под налягане от специален компресор. Формата на въздушните пружини може да бъде различна. Гилзовите цилиндри (а) и двойните (двусекционни) цилиндри (б) са широко разпространени.
Предимствата на пневматичните еластични окачващи елементи включват висока гладкост на автомобила, ниско тегло и възможност за поддържане на постоянно ниво на пода на каросерията, независимо от натоварването на превозното средство. Окачванията с пневматични еластични елементи се използват на автобуси, камиони и леки автомобили. Постоянността на нивото на пода на товарната платформа осигурява удобството при товарене и разтоварване на камион, а за автомобили и автобуси - удобството при качване и слизане на пътници. За получаване на сгъстен въздух в автобуси и камиони с пневматична спирачна система се използват обикновени компресори, задвижвани от двигателя, а специални компресори се монтират на автомобили, обикновено с електрическо задвижване (Range Rover, Mercedes, Audi).

въздушно окачване. На новите автомобили Mercedes E-класа започнаха да се използват пневматични еластични елементи вместо пружини.

Използването на пневматични еластични елементи изисква използването на сложен направляващ елемент и амортисьори в окачването. Окачванията с пневматични еластични елементи на някои съвременни леки автомобили имат сложно електронно управление, което осигурява не само постоянно ниво на каросерията, но и автоматична промяна на твърдостта на отделните въздушни пружини при завиване и спиране, за да се намали накланянето и гмуркането на каросерията, което като цяло повишава комфорта и безопасността при шофиране.

Хидропневматичен еластичен елемент:
1 - сгъстен газ;
2 - тяло;
3 - течност;
4 - към помпата;
5 - към амортисьора

Хидропневматичният еластичен елемент е специална камера, разделена на две кухини от еластична мембрана или бутало.
Една от кухините на камерата е пълна със сгъстен газ (обикновено азот), а другата с течност (специално масло). Еластични свойства се осигуряват от сгъстен газ, тъй като течността практически не се свива. Движението на колелото предизвиква движение на буталото, разположено в цилиндъра, пълен с течност. Когато колелото се движи нагоре, буталото изтласква течност от цилиндъра, която влиза в камерата и действа върху разделителната диафрагма, която се движи и компресира газа. За поддържане на необходимото налягане в системата се използват хидравлична помпа и хидравличен акумулатор. Чрез промяна на налягането на течността, влизаща под мембраната на еластичния елемент, е възможно да се промени налягането на газа и твърдостта на окачването. Когато тялото вибрира, течността преминава през клапанната система и изпитва съпротивление. Хидравличното триене осигурява амортизационните свойства на окачването. Хидропневматичните окачвания осигуряват висока гладкост на возенето, възможност за регулиране на позицията на тялото и ефективно гасене на вибрациите. Основните недостатъци на такова окачване включват неговата сложност и висока цена.

Всеки автомобил има специфични детайли, които са коренно различни от всички останали. Те се наричат ​​еластични елементи. Еластичните елементи имат различни дизайни, които са много различни един от друг. Следователно може да се даде общо определение.

Еластични елементи наречени части на машини, чиято работа се основава на способността да променя формата си под въздействието на външно натоварване и да я възстановява в първоначалния си вид след отстраняване на това натоварване.

Или друго определение:

Еластични елементи -части, чиято твърдост е много по-малка от тази на останалите, а деформациите са по-големи.

Благодарение на това свойство еластичните елементи са първите, които възприемат удари, вибрации и деформации.

Най-често еластичните елементи са лесни за откриване при проверка на машината, като гумени гуми, пружини и пружини, меки седалки за шофьори и машинисти.

Понякога еластичният елемент е скрит под прикритието на друга част, например тънък торсионен вал, шпилка с дълга тънка шийка, тънкостенен прът, уплътнение, черупка и др. Но и тук един опитен дизайнер ще може да разпознае и използва такъв "маскиран" еластичен елемент именно по относително ниската му твърдост.

Еластичните елементи са широко използвани:

За амортизация (намаляване на ускоренията и инерционните сили при удари и вибрации поради значително по-дългото време на деформация на еластичния елемент в сравнение с твърди части, като автомобилни пружини);

За създаване на постоянни сили (например еластични и шлицови шайби под гайката създават постоянна сила на триене в резбите, което предотвратява саморазвиваща се, притискащи сили на диска на съединителя);

За силово затваряне на кинематични двойки, за да се елиминира влиянието на празнината върху точността на движение, например в разпределителния гърбичен механизъм на двигател с вътрешно горене;

За натрупване (натрупване) на механична енергия (часовникови пружини, пружина на ударник на оръжие, дъга на лък, гума за прашка и др.);

За измерване на сили (пружинните везни се основават на връзката между теглото и деформацията на измервателната пружина според закона на Хук);

За възприемане на енергията на удара, например, буферни пружини, използвани във влакове, артилерийски оръдия.

В техническите устройства се използват голям брой различни еластични елементи, но най-често се срещат следните три вида елементи, обикновено изработени от метал:

пружини- еластични елементи, предназначени да създават (възприемат) концентрирано силово натоварване.

торсионни пръти- еластични елементи, обикновено направени под формата на вал и предназначени да създават (възприемат) концентриран моментен товар.

мембрани- еластични елементи, предназначени да създават (възприемат) силово натоварване (налягане), разпределено по тяхната повърхност.

Еластичните елементи се използват широко в различни области на техниката. Те могат да бъдат намерени в химикалки, с които пишете резюмета, и в малки оръжия (например главна пружина), и в MGKM (клапанни пружини на двигатели с вътрешно горене, пружини в съединители и главни съединители, пружини на превключватели и превключватели, гумени юмруци в ограничители, завъртащи балансьорите на верижни превозни средства и т.н., и т.н.).

В технологията, наред с цилиндричните спирални едноядрени пружини за опъване и натиск, широко се използват въртящи пружини и торсионни валове.

В този раздел се разглеждат само два вида голям брой еластични елементи: спирални спирални пружини за опън и натискИ торсионни пръти.

Класификация на еластичните елементи

1) По вид създадено (възприемано) натоварване: мощност(пружини, амортисьори, амортисьори) - възприемат концентрирана сила; моментен(въртящи пружини, торсионни пръти) - концентриран въртящ момент (двойка сили); разпределен товар(диафрагми под налягане, силфони, тръби на Бурдон и др.).

2) Според вида на материала, използван за производството на еластичния елемент: метал(стомана, неръждаема стомана, бронз, месингови пружини, торсионни пръти, диафрагми, силфони, тръби на Бурдон) и неметаленизработени от каучук и пластмаса (амортисьори и амортисьори, мембрани).

3) Според вида на основните напрежения, възникващи в материала на еластичния елемент в процеса на неговата деформация: напрежение-компресия(пръчки, жици), усукване(спирални пружини, торсионни пръти), огъване(пружини за огъване, пружини).

4) В зависимост от връзката между натоварването, действащо върху еластичния елемент и неговата деформация: линеен(кривата натоварване-деформация е права линия) и

5) В зависимост от формата и дизайна: пружини, цилиндрични винтови, единични и многожилни, коничен винт, цилиндричен винт, цилиндър, цилиндричен прорез, спирала(лента и кръгла), плосък, извори(многослойни пружини за огъване), торсионни пръти(ресорни валове), къдраваи така нататък.

6) В зависимост от начина производство: усукано, струговано, щамповано, наборнои така нататък.

7) Пружините са разделени на класове. 1 клас - за голям брой цикли на натоварване (клапанни пружини на автомобилни двигатели). 2-ри клас за среден брой цикли на натоварване и 3-ти клас за малък брой цикли на натоварване.

8) Според точността на пружините се разделят на групи. 1-ва група на точност с допустими отклонения в усилията и еластичните движения ± 5%, 2-ра група на точност - с ± 10% и 3-та група на точност ± 20%.

Ориз. 1. Някои еластични елементи на машини: винтови пружини - а)разтягане, б)компресия, V)конична компресия, G)усукване;

д)телескопична лентова компресионна пружина; д)циферблатна пружина;

и , з)пръстеновидни пружини; И)композитна компресионна пружина; Да се)спирална пружина;

л)пружина за огъване; м)пружина (композитна пружина за огъване); м)торсионна ролка.

Обикновено еластичните елементи се изработват под формата на пружини с различни конструкции (фиг. 1.1).

Ориз. 1.1.Пролетни проекти

Основното разпределение в машините са еластичните опънати пружини (фиг. 1.1, А), компресия (фиг. 1.1, b) и усукване (фиг. 1.1, V) с различен профил на сечението на проводника. Използват се и оформени (фиг. 1.1, Ж), насукани (фиг. 1.1, д) и композитни пружини (фиг. 1.1, д) със сложна еластична характеристика, използвана за сложни и високи натоварвания.

В машиностроенето най-широко приложение намират едножилни спирални пружини, усукани от тел - цилиндрични, конични и бъчвовидни. Цилиндричните пружини имат линейна характеристика (зависимост сила-деформация), другите две имат нелинейна. Цилиндричната или конична форма на пружините е удобна за поставянето им в машини. При еластичните пружини за натиск и разтягане намотките са подложени на усукване.

Цилиндричните пружини обикновено се правят чрез навиване на тел върху дорник. В този случай пружините от тел с диаметър до 8 mm се навиват, като правило, по студен начин, а от тел (пръчка) с по-голям диаметър - по горещ начин, тоест с предварително нагряване на детайла до температурата на металната пластичност. Компресионните пружини се навиват с необходимата стъпка между намотките. При навиване на опъващите пружини жицата обикновено получава допълнително аксиално въртене, което осигурява плътно прилягане на намотките една към друга. При този метод на навиване между завоите възникват сили на натиск, достигащи до 30% от максимално допустимата стойност за дадена пружина. За връзка с други части се използват различни видове ремаркета, например под формата на извити бобини (фиг. 1.1, А). Най-съвършените са закрепванията с помощта на винтови тапи с куки.

Компресионните пружини се навиват в отворена намотка с разстояние между завоите с 10 ... 20% повече от изчислените аксиални еластични премествания на всеки завой при максимални работни натоварвания. Крайните (референтни) завои на компресионните пружини (фиг. 1.2) обикновено се натискат и са излъсканиза да се получи плоска опорна повърхност, перпендикулярна на надлъжната ос на пружината, заемаща поне 75% от кръговата дължина на намотката. След нарязване до желания размер, огъване и шлифоване на крайните намотки, пружините се подлагат на стабилизиращо отгряване. За да се избегне загуба на стабилност, ако съотношението на височината на пружината в свободно състояние към диаметъра на пружината е повече от три, тя трябва да бъде поставена на дорници или монтирана в направляващи втулки.

Фиг.1.2. Цилиндрична компресионна пружина

За да се постигне повишено съответствие с малки размери, се използват многоядрени усукани пружини (на фиг. 1.1, д) показва секции на такива пружини). Изработен от висок клас патентованател, те имат повишена еластичност, висока статична якост и добра амортизационна способност. Въпреки това, поради повишеното износване, причинено от триене между проводниците, контактна корозия и намалена якост на умора, не се препоръчва използването им за променливи натоварвания с голям брой цикли на натоварване. И тези, и другите пружини се избират съгласно GOST 13764-86 ... GOST 13776-86.

Композитни пружини(фиг.1.1, д)се използват при високи натоварвания и за намаляване на резонансните явления. Те се състоят от няколко (обикновено две) концентрично разположени натискни пружини, които поемат натоварването едновременно. За да се елиминира усукването на крайните опори и несъответствието, пружините трябва да имат дясно и ляво навиване. Между тях трябва да има достатъчен радиален просвет, а опорите са проектирани така, че да няма странично приплъзване на пружините.

За да получите нелинейна характеристика на натоварване, използвайте оформени(особено коничен) пружини(фиг.1.1, Ж), проекциите на завоите на които върху базовата равнина имат формата на спирала (архимедова или логаритмична).

Усукана цилиндрична торсионни пружиниса направени от кръгла тел по същия начин като пружините за опън и компресия. Те имат малко по-голямо разстояние между завоите (за да се избегне триене при натоварване). Те имат специални куки, с помощта на които външен въртящ момент натоварва пружината, карайки напречните сечения на намотките да се въртят.

Разработени са много дизайни на специални пружини (фиг. 2).

Фиг. 2. Специални пружини

Най-често използваните са дисковидни (фиг. 2, А), кръгъл (фиг. 2, b), спирала (фиг. 2, V), прът (фиг. 2, Ж) и листови пружини (фиг. 2, д), които в допълнение към ударопоглъщащите свойства имат висока способност за гасене ( навлажнявам) трептения, дължащи се на триене между плочите.Между другото, многожилните пружини също имат същата способност (фиг. 1.1, д).

Прилагат се значителни въртящи моменти, относително малко съответствие и свобода на движение в аксиална посока торсионни валове(фиг.2, Ж).

За големи аксиални натоварвания и малки премествания могат да се използват дискови и пръстеновидни пружини(фиг. 2, а, б), освен това, последните, поради значителното разсейване на енергията, също се използват широко в мощни амортисьори. Пружините Belleville се използват за големи натоварвания, малки еластични премествания и тесни размери по оста на натоварване.

С ограничени размери по оста и малки въртящи моменти се използват плоски спирални пружини (фиг. 2, V).

За стабилизиране на характеристиките на натоварване и увеличаване на статичната якост отговорните пружини се подлагат на операции пленничество , т.е. натоварване, при което в някои области на напречното сечение възникват пластични деформации, а при разтоварване - остатъчни напрежения със знак, противоположен на знака на напреженията, възникващи при работни натоварвания.

Широко използвани неметални еластични елементи (фиг. 3), направени, като правило, от каучук или полимерни материали.

Фиг.3. Типични гумени пружини

Такива гумени еластични елементи се използват в конструкцията на еластични съединители, виброизолиращи опори (фиг. 4), меки окачвания на агрегати и критични натоварвания. В същото време изкривяванията и несъответствията се компенсират. За предпазване на гумата от износване и пренасяне на товара в тях се използват метални части - тръби, плочи и др. материал на елемента - технически каучук с якост на опън σ в ≥ 8 MPa, модул на срязване Ж= 500…900 MPa. В каучука, поради ниския модул на еластичност, от 30 до 80 процента от вибрационната енергия се разсейва, което е около 10 пъти повече, отколкото в стоманата.

Предимствата на гумените еластични елементи са следните: електроизолационниспособност; висока амортизационна способност (разсейването на енергията в каучука достига 30...80%); способността да съхранява повече енергия на единица маса от пружинната стомана (до 10 пъти).

Ориз. 4. Еластична опора на вала

Пружини и гумени еластични елементи се използват в конструкциите на някои критични зъбни колела, където те изглаждат пулсациите на предавания въртящ момент, значително увеличавайки живота на продукта (фиг. 5).

Фиг.5. Еластични елементи в предавки

А- компресионни пружини b- листови ресори

Тук еластичните елементи са вградени в конструкцията на зъбното колело.

При големи натоварвания, ако е необходимо да се разсее енергията на вибрациите и ударите, се използват пакети от еластични елементи (пружини).

Идеята е, че когато съставните или слоестите пружини (ресори) се деформират, енергията се разсейва поради взаимното триене на елементите, както се случва при слоестите пружини и многожилните пружини.

Ламелен пакет пружини (фиг. 2. д) поради високото си затихване, те бяха успешно използвани от първите стъпки на транспортната техника дори при окачването на вагони, те също бяха използвани на електрически локомотиви и електрически влакове от първите издания, където по-късно бяха заменени от винтови пружини с паралел амортисьори поради нестабилността на силите на триене, те могат да бъдат намерени в някои модели автомобили и пътностроителни машини.

Пружините са изработени от материали с висока якост и стабилни еластични свойства. Такива качества след подходяща термична обработка са високовъглеродни и легирани (със съдържание на въглерод от 0,5 ... 1,1%) стоманени класове 65, 70; манганови стомани 65G, 55GS; силициеви стомани 60S2, 60S2A, 70SZA; хром-ванадиева стомана 51KhFA и др. Модул на еластичност на пружинните стомани E = (2,1…2,2)∙ 10 5 MPa, модул на срязване G = (7,6…8,2)∙ 10 4 MPa.

За работа в агресивни среди се използват неръждаеми стомани или сплави от цветни метали: бронз BrOTs4-1, BrKMts3-1, BrB-2, монел-метал NMZhMts 28-25-1.5, месинг и др. Модулът на еластичност на медта сплави на основата на E = (1.2…1.3)∙ 10 5 MPa, модул на срязване G = (4.5…5.0)∙ 10 4 MPa.

Заготовките за производство на пружини са тел, прът, стоманена лента, лента.

Механични свойства Представени са някои от материалите използвани за изработката на пружинитев табл. 1.

Маса 1. Механични свойствапружинни материали

Материал	марка	Максимална якост на опънσ V , MPa	Якост на усукванеτ , MPa	Относително удължениеδ , %
Материали на основата на желязо
въглеродни стомани	65 70 75 85	1000 1050 1100 1150	800 850 900 1000	9 8 7 6
тел за пиано		2000…3000	1200…1800	2…3
Студено валцована пружинна тел (нормална - N, повишена - P и висока - B якост)	з П IN	1000…1800 1200…2200 1400…2800	600…1000 700…1300 800…1600
манганови стомани	65G 55GS	700 650	400 350	8 10
Хром-ванадиева стомана	50HFA	1300	1100
Устойчив на корозиястомана	40X13	1100
Силициеви стомани	55С2 60S2A 70С3А	1300 1300 1800	1200 1200 1600	6 5 5
Хромманганови стомани	50HG 50HGA	1300	1100 1200	5 6
Никел-силицийстомана	60С2Н2А	1800	1600
Хром силиций ванадийстомана	60S2HFA	1900	1700
Волфрам-силицийстомана	65С2VA
медни сплави
Калай-цинков бронз Силиций-манганбронз	BrO4C3 БрК3Мц1	800…900	500…550	1…2
Берилиев бронз	brb 2 BrB2.5	800…1000	500…600	3…5

Проектиране и изчисляване на цилиндрични навити пружини за опън и натиск

Основното приложение в машиностроенето са кръглите телени пружини поради най-ниската им цена и най-доброто им представяне при напрежения на усукване.

Пружините се характеризират със следните основни геометрични параметри (фиг. 6):

Диаметър на тел (шина). д;

Среден диаметър на навиване на пружината д.

Параметрите на дизайна са:

Индекс на пружината, характеризиращ кривината на нейната намотка c=Д/д;

Обърнете терена ч;

Ъгъл на спиралата α ,α = arctg ч /(π д);

Дължината на работната част на пружината Н Р;

Общ брой завъртания (включително огънати краища, опорни завъртания) н 1 ;

Брой работни обороти н.

Всички изброени конструктивни параметри са безразмерни величини.

Параметрите за якост и еластичност включват:

- пружинна норма z, твърдост на една намотка на пружинатаz 1 (обикновено единицата за коравина е N/mm);

- минимум работаП 1 , максимално работещП 2 и лимит П 3 пружинни сили (измерени в N);

- отклонение на пружинатаЕпод действието на приложена сила;

- количеството на деформация на един оборотf под товар.

Фиг.6. Основните геометрични параметри на спирална пружина

Еластичните елементи изискват много точни изчисления. По-специално, те задължително се изчисляват върху твърдостта, тъй като това основна характеристика. В този случай неточностите в изчисленията не могат да бъдат компенсирани от резервите за коравина. Конструкциите на еластичните елементи обаче са толкова разнообразни, а методите за изчисление са толкова сложни, че е невъзможно да бъдат приведени в някаква обобщена формула.

Колкото по-гъвкава трябва да бъде пружината, толкова по-голям е индексът на пружината и броят на завъртанията. Обикновено индексът на пружината се избира в зависимост от диаметъра на проводника в следните граници:

д , mm...До 2,5…3-5….6-12

с …… 5 – 12….4-10…4 – 9

Пролетна ставка zравно на натоварването, необходимо за деформиране на цялата пружина на единица дължина, и твърдостта на една намотка на пружината z1равно на натоварването, необходимо за деформиране на една намотка от тази пружина на единица дължина. Чрез присвояване на символ Е, обозначавайки деформацията, необходимия долен индекс, можете да запишете съответствието между деформацията и силата, която я е причинила (вижте първата от отношенията (1)).

Силата и еластичните характеристики на пружината са свързани помежду си с прости връзки:

Цилиндрични винтови пружини студено валцована пружинна тел(виж таблица 1), стандартизиран. Стандартът определя: външен диаметър на пружината д з, Диаметърът на жицата д, максимално допустимата сила на деформация P3, крайно напрежение на една намотка е 3, и твърдостта на едно завъртане z1. Проектното изчисляване на пружини от такъв проводник се извършва чрез метода на избор. За да се определят всички параметри на една пружина, е необходимо да се знаят като изходни данни: максималната и минималната работна сила P2И P1и една от трите стойности, характеризиращи деформацията на пружината - големината на хода ч, стойността на неговата максимална работна деформация F2, или твърдост z, както и размерите на свободното място за монтаж на пружината.

Обикновено се приема P 1 =(0,1…0,5) P2И P3=(1,1…1,6) P2. Следващ по отношение на крайното натоварване P3изберете пружина с подходящи диаметри - външни пружини д зи тел д. За избраната пружина, използвайки съотношения (1) и параметрите на деформация на една намотка, посочени в стандарта, е възможно да се определи необходимата твърдост на пружината и броя на работните намотки:

Броят на завоите, получен чрез изчислението, се закръгля до 0,5 завъртания при н≤ 20 и до 1 оборот при н> 20 . Тъй като екстремните завъртания на компресионната пружина са огънати и смлени (те не участват в деформацията на пружината), общият брой на завъртанията обикновено се увеличава с 1,5 ... 2 завъртания, т.е.

n 1 =n+(1,5 …2) . (3)

Познавайки твърдостта на пружината и натоварването върху нея, можете да изчислите всички нейни геометрични параметри. Дължината на компресионната пружина в напълно деформирано състояние (под действието на сила P3)

з 3 = (н 1 -0,5 )д.(4)

Пролетна свободна дължина

След това можете да определите дължината на пружината, когато е натоварена с нейните работни сили, предварително компресиране P1и ограничаване на работата P2

Когато се прави работен чертеж на пружина, върху нея задължително се изгражда диаграма (графика) на нейната деформация, успоредна на надлъжната ос на пружината, на която дължините са отбелязани с допустимите отклонения H1, H2, H3и сила P1, P2, P3. На чертежа са приложени референтни размери: стъпка на навиване на пружината h =f 3 +ди ъгълът на повдигане на завоите α = arctg( ч/стр Д).

Спирални пружини, направени от други материалине е стандартизиран.

Силовите фактори, действащи в челното напречно сечение на пружините за опъване и натиск, се намаляват до момента М=FD/2, чийто вектор е перпендикулярен на оста на пружината и силата Едействаща по оста на пружината (фиг. 6). Този момент Мразлага се на усукване Tи огъване М Имоменти:

В повечето пружини ъгълът на повдигане на намотките е малък, не надвишава α < 10…12° . Следователно проектното изчисление може да се извърши според въртящия момент, като се пренебрегне огъващият момент поради неговата малка стойност.

Както е известно, по време на усукване на напрегнат прът в опасен участък

Където Tе въртящият момент, и У ρ \u003d π d 3 / 16 - полярен момент на съпротивление на сечението на намотка на пружина, навита от тел с диаметър д, [τ ] е допустимото напрежение на усукване (Таблица 2). За да се вземе предвид неравномерното разпределение на напрежението върху сечението на намотката, поради кривината на нейната ос, коефициентът се въвежда във формула (7) к, в зависимост от индекса на пружината c=Д/д. При обикновени ъгли на повдигане на намотката, лежащи в диапазона от 6 ... 12 °, коефициентът кс достатъчна за изчисления точност може да се изчисли по израза

Предвид горното, зависимостта (7) се трансформира в следния вид

Където з 3 - дължината на пружината, компресирана до контакта на съседни работни намотки, з 3 =(н 1 -0,5)д, общият брой завъртания се намалява с 0,5 поради смилането на всеки край на пружината с 0,25 дза образуване на плосък опорен край.

н 1 е общият брой завои, н 1 =н+(1,5…2,0), допълнителни 1,5…2,0 оборота се използват за компресия, за да се създадат пружинни опорни повърхности.

Аксиалната еластична компресия на пружините се определя като общия ъгъл на усукване на пружината θ, умножен по средния радиус на пружината

Максималната тяга на пружината, т.е. движението на края на пружината, докато намотките са в пълен контакт, е,

Дължината на жицата, необходима за навиване на пружината, е посочена в техническите изисквания на нейния чертеж.

Съотношение на свободната дължина на пружинатаH до неговия среден диаметърD обаждане индекс на гъвкавост на пружината(или просто гъвкавост). Означаваме индекса на гъвкавост γ , тогава по дефиниция γ = з/д. Обикновено при γ ≤ 2,5 пружината остава стабилна, докато намотките са напълно компресирани, но ако γ > 2,5 е възможна загуба на стабилност (възможно е да се огъне надлъжната ос на пружината и да се огъне настрани). Следователно, за дълги пружини се използват или водещи пръти, или водещи втулки, за да предпазят пружината от изкривяване настрани.

Естеството на натоварването	Допустими напрежения на усукване [ τ ]
статичен	0,6 σ Б
Нула	(0,45…0,5) σ Проектиране и изчисляване на торсионни валове Торсионните валове са монтирани по такъв начин, че да не се влияят от натоварвания на огъване. Най-често срещаното е свързването на краищата на торсионния вал с части, които са взаимно подвижни в ъглова посока, използвайки шлицева връзка. Следователно материалът на торсионния вал работи в чистата си форма при усукване, следователно за него е валидно условието за якост (7). Това означава, че външният диаметър дработната част на кухия торсионен прът може да бъде избрана според съотношението Където b=д/д- относителната стойност на диаметъра на отвора, направен по оста на торсионната греда. При известни диаметри на работната част на торсионната греда, нейният специфичен ъгъл на усукване (ъгълът на въртене около надлъжната ос на единия край на вала спрямо другия му край, свързан с дължината на работната част на торсионната греда). ) се определя от равенството и максимално допустимият ъгъл на усукване за торсионната греда като цяло ще бъде По този начин, при проектното изчисление (определяне на структурните размери) на торсионната греда, нейният диаметър се изчислява въз основа на ограничаващия момент (формула 22), а дължината - от ограничаващия ъгъл на усукване съгласно израза (24). Допустимите напрежения за спираловидни пружини за натиск и опъване и торсионни пръти могат да бъдат присвоени еднакво в съответствие с препоръките в табл. 2. Този раздел предоставя кратка информация относно проектирането и изчисляването на двата най-разпространени еластични елемента на машинните механизми - цилиндрични винтови пружини и торсионни пръти. Обхватът на еластичните елементи, използвани в инженерството, обаче е доста голям. Всеки от тях се характеризира със свои собствени характеристики. Следователно, за да получите по-подробна информация за проектирането и изчисляването на еластичните елементи, трябва да се обърнете към техническата литература. Въпроси за самопроверка На какво основание могат да се открият еластични елементи в конструкцията на една машина? За какви цели се използват еластични елементи? Каква характеристика на еластичен елемент се счита за основна? От какви материали трябва да бъдат направени еластичните елементи? Какъв тип напрежение изпитва телта от пружини за опън и натиск? Защо да изберете високоякостни пружинни материали? Какви са тези материали? Какво означава отворена и затворена намотка? Какво е изчислението на усуканите пружини? Каква е уникалната характеристика на Belleville Springs? Еластичните елементи се използват като... 1) силови елементи 2) амортисьори 3) двигатели 4) измервателни елементи при измерване на сили 5) елементи на компактни структури Равномерното напрегнато състояние по дължина е присъщо на ..... пружините 1) усукана цилиндрична 2) усукана конична 3) тарелка 4) лист За производството на усукани пружини от тел с диаметър до 8 mm използвам ..... стомана. 1) високо въглеродна пружина 2) манган 3) инструментални 4) хромоманган Въглеродните стомани, използвани за направата на пружини, са различни...... 1) висока якост 2) повишена еластичност 3) стабилност на собствеността 4) увеличени закаляемост За производството на спирални пружини с намотки с диаметър до 15 mm се използва ... стомана 1) въглерод 2) инструментален 3) хромоманган 4) хром ванадий За производство на спирални пружини с намотки с диаметър 20 ... 25 mm, ....

Пружините с различни геометрични форми се използват широко в приборостроенето. Те са плоски, извити, спираловидни, винтови.

6.1. плоски пружини

6.1.1 Приложения и конструкции на плоски пружини

Плоската пружина е пластина, която се огъва и е направена от еластичен материал. По време на производството може да се оформи така, че да пасне удобно в тялото на устройството, като същевременно може да заема малко място. Плоска пружина може да бъде направена от почти всеки пружинен материал.

Плоските пружини се използват широко в различни електрически контактни устройства. Най-разпространена е една от най-простите форми на плоска пружина под формата на прав прът, затиснат в единия край (фиг. 6.1, а).

А - контактна група на електромагнитното реле; b - превключващ контакт;

V - плъзгащи контактни пружини

Ориз. 6.1 Контактни пружини:

С помощта на плоска пружина може да се направи превключваща еластична микропревключвателна система, осигуряваща достатъчно висока скорост на реакция (фиг. 6.1, б).

Плоските пружини се използват и в електрически контактни устройства като плъзгащи се контакти (фиг. 6.1, c).

Еластичните опори и водачи, изработени от плоски пружини, нямат триене и люфт, не се нуждаят от смазване, не се страхуват от замърсяване. Липсата на еластични опори и водачи е ограничените линейни и ъглови движения.

Значителни ъглови премествания позволява измервателна пружина със спираловидна форма - коса. Космите се използват широко в много показващи електрически измервателни уреди и са предназначени да избират хлабината на предавателния механизъм на устройството. Ъгълът на усукване на косата е ограничен както от съображения за здравина, така и във връзка със загубата на стабилност на плоската форма на извивката на косата при достатъчно големи ъгли на усукване.

Спиралните пружини имат спираловидна форма, които действат като двигател.

Ориз. 6.2 Начини за фиксиране на плоски пружини

6.1.2 Изчисляване на плоски и спирални пружини

Плоските прави и извити пружини са плоча с дадена форма (права или извита), която под действието на външни натоварвания еластично се огъва, т.е. Тези пружини обикновено се използват в случаите, когато силата действа върху пружината в рамките на малък ход.

В зависимост от методите на закрепване и местата на прилагане на товарите се разграничават плоски пружини:

- работещи като конзолни греди с концентрирано натоварване в свободния край (фиг. 6.2 а);

- работещи като греди, свободно лежащи върху две опори с концентриран товар (фиг. 6.2 b);

- работещи като греди, единият край на които е фиксиран, а другият лежи свободно върху опора с концентриран товар (фиг. 6.2 в);

- работещи като греди, единият край на които е шарнирно закрепен, а другият лежи свободно върху опора с концентриран товар (фиг. 6.2 d);

- които представляват кръгли плочи, фиксирани по ръбовете и натоварени в средата (мембрани) (фиг. 6.2 д).

а) в) г)

Когато проектирате плоски листови пружини, трябва, ако е възможно, да изберете най-подходящия за тях. прости форми, улесняващи изчисляването им. Плоските пружини се изчисляват по формулите,

Деформация на пружината от натоварване, m
Дебелина на пружината в m
Ширина на пружината в m
	Настроен според условията на работа
стр	Избрано от
Работна деформация на пружината в m		градивен
Работна дължина на пружината в m		съображения

Спиралните пружини обикновено се поставят в барабан, за да придадат на пружината определени външни размери.