Ως ελαστικές συσκευές σε αναρτήσεις σύγχρονα αυτοκίνηταχρησιμοποιήστε μεταλλικά και μη μεταλλικά στοιχεία. Πιο διαδεδομένοέλαβε μεταλλικές συσκευές: ελατήρια, φυλλοειδή ελατήρια και ράβδους στρέψης.

Ελατήριο ανάρτησης αυτοκινήτου με μεταβλητή ακαμψία

Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα (ειδικά σε αναρτήσεις επιβατικών αυτοκινήτων) σπειροειδή ελατήριακατασκευασμένο από ελαστική ράβδο χάλυβα στρογγυλό τμήμα.
Όταν το ελατήριο συμπιέζεται κατά μήκος του κατακόρυφου άξονα, τα πηνία του έρχονται πιο κοντά και στρίβουν. Εάν το ελατήριο έχει κυλινδρικό σχήμα, τότε όταν παραμορφώνεται, η απόσταση μεταξύ των πηνίων παραμένει σταθερή και το ελατήριο έχει γραμμικό χαρακτηριστικό. Αυτό σημαίνει ότι η παραμόρφωση ενός σπειροειδούς ελατηρίου είναι πάντα ευθέως ανάλογη με την ασκούμενη δύναμη και το ελατήριο έχει σταθερή ακαμψία. Εάν κάνετε ένα στριμμένο ελατήριο από μια ράβδο μεταβλητής διατομής ή δώσετε στο ελατήριο ένα συγκεκριμένο σχήμα (με τη μορφή βαρελιού ή κουκούλι), τότε ένα τέτοιο ελαστικό στοιχείο θα έχει μεταβλητή ακαμψία. Όταν συμπιέζεται ένα τέτοιο ελατήριο, όσο λιγότερο άκαμπτα πηνία θα έρχονται αρχικά πιο κοντά μεταξύ τους και αφού ακουμπήσουν, τόσο πιο άκαμπτα πηνία θα αρχίσουν να λειτουργούν. Τα ελατήρια μεταβλητής ακαμψίας χρησιμοποιούνται ευρέως σε αναρτήσεις σύγχρονων επιβατικών αυτοκινήτων.
Τα πλεονεκτήματα των ελατηρίων που χρησιμοποιούνται ως ελαστικά στοιχεία αναρτήσεων περιλαμβάνουν τη χαμηλή μάζα τους και την ικανότητα να εξασφαλίζουν υψηλή ομαλότητα του οχήματος. Ταυτόχρονα, το ελατήριο δεν μπορεί να μεταδώσει δυνάμεις στο εγκάρσιο επίπεδο και η χρήση του απαιτεί μια πολύπλοκη διάταξη οδήγησης στην ανάρτηση.

Ανάρτηση πίσω φύλλου ελατηρίου:
1 - μάτι ελατηρίου?
2 - ελαστικός δακτύλιος.
3 - βραχίονας?
4 - δακτύλιος?
5 - μπουλόνι?
6 - ροδέλες?
7 - δάχτυλο?
8 - δακτύλιοι από καουτσούκ.
9 - ροδέλα ελατηρίου.
10 - παξιμάδι;
11 - βραχίονας?
12 - ελαστικός δακτύλιος.
13 - δακτύλιος?
14 - πλάκα σκουλαρίκι?
15 - μπουλόνι?
16 - ράβδος σταθεροποιητή.
17 - φύλλο ρίζας?
18 - ανοιξιάτικα φύλλα.
19 - ελαστικό ρυθμιστικό διαδρομής συμπίεσης.
20 - σκάλες?
21 - επικάλυψη?
22 - δοκός πίσω άξονα.
23 - αμορτισέρ.
24 - σφιγκτήρας?
25 - κορνίζα?
26 - βραχίονας σταθεροποιητή.
27 - σκουλαρίκι σταθεροποιητή

Φύλλο άνοιξηχρησίμευε ως ελαστικό στοιχείο ανάρτησης στις άμαξες και στα πρώτα αυτοκίνητα, αλλά συνεχίζει να χρησιμοποιείται σήμερα, αν και κυρίως σε φορτηγά. Ένα τυπικό φυλλωτό ελατήριο αποτελείται από μια σειρά από φύλλα διαφορετικού μήκους στερεωμένα μεταξύ τους, κατασκευασμένα από χάλυβα ελατηρίου. Ένα φυλλώδες ελατήριο έχει συνήθως σχήμα ημι-έλλειψης.

Μέθοδοι στερέωσης ελατηρίων:
α - με στριμμένα αυτιά.
β - σε λαστιχένια μαξιλάρια.
γ - με οπή πάνω και συρόμενο στήριγμα

Τα φύλλα που αποτελούν το ελατήριο έχουν διαφορετικά μήκη και καμπυλότητες. Όσο μικρότερο είναι το μήκος του φύλλου, τόσο μεγαλύτερη θα πρέπει να είναι η καμπυλότητά του, η οποία είναι απαραίτητη για μια πιο στενή αμοιβαία εφαρμογή των φύλλων στο συναρμολογημένο ελατήριο. Με αυτό το σχέδιο, μειώνεται το φορτίο στο μεγαλύτερο (κύριο) φύλλο του ελατηρίου. Τα ανοιξιάτικα φύλλα στερεώνονται μεταξύ τους με ένα κεντρικό μπουλόνι και σφιγκτήρες. Με τη βοήθεια του κύριου φύλλου, το ελατήριο αρθρώνεται και στα δύο άκρα στο αμάξωμα ή το πλαίσιο και μπορεί να μεταφέρει δυνάμεις από τους τροχούς του αυτοκινήτου στο πλαίσιο ή το σώμα. Το σχήμα των άκρων του κύριου φύλλου καθορίζεται από τη μέθοδο στερέωσής του στο πλαίσιο (σώμα) και την ανάγκη αντιστάθμισης των αλλαγών στο μήκος του φύλλου. Το ένα άκρο του ελατηρίου πρέπει να μπορεί να περιστρέφεται ενώ τα άλλα άκρα να περιστρέφονται και να κινούνται.
Όταν ένα ελατήριο παραμορφώνεται, τα φύλλα του λυγίζουν και αλλάζουν το μήκος τους. Σε αυτή την περίπτωση, τα φύλλα τρίβονται μεταξύ τους και επομένως απαιτούν λίπανση και τοποθετούνται ειδικά παρεμβύσματα κατά της τριβής μεταξύ των φύλλων των ελατηρίων των επιβατικών αυτοκινήτων. Ταυτόχρονα, η παρουσία τριβής στο ελατήριο καθιστά δυνατή την απόσβεση των κραδασμών του αμαξώματος και, σε ορισμένες περιπτώσεις, καθιστά δυνατή χωρίς τη χρήση αμορτισέρ στην ανάρτηση. Η ανάρτηση ελατηρίου έχει απλή σχεδίαση, αλλά μεγάλη μάζα, που καθορίζει τη μεγαλύτερη κατανομή της στις αναρτήσεις των φορτηγών και ορισμένων επιβατικών εκτός δρόμου. Για τη μείωση της μάζας των αναρτήσεων ελατηρίου και τη βελτίωση της ομαλότητας, μερικές φορές χρησιμοποιούνται λίγα φύλλαΚαι μονόφυλλοελατήρια με φύλλο τμήματος μεταβλητού μήκους. Αρκετά σπάνια, ελατήρια από ενισχυμένο πλαστικό χρησιμοποιούνται σε αναρτήσεις.

Ανάρτηση ράβδου στρέψης. Η οπίσθια ανάρτηση του Peugeot 206 χρησιμοποιεί δύο ράβδους στρέψης που συνδέονται με συρόμενους βραχίονες. Ο οδηγός ανάρτησης χρησιμοποιεί σωληνοειδείς βραχίονες τοποθετημένους υπό γωνία ως προς τον διαμήκη άξονα του οχήματος

Συστροφή- ένα μεταλλικό ελαστικό στοιχείο που λειτουργεί για στρέψη. Τυπικά, μια ράβδος στρέψης είναι μια συμπαγής μεταλλική ράβδος στρογγυλής διατομής με πάχυνση στα άκρα στα οποία κόβονται οι σχισμές. Υπάρχουν αναρτήσεις στις οποίες οι ράβδοι στρέψης είναι κατασκευασμένες από ένα σύνολο πλακών ή ράβδων (αυτοκίνητα ZAZ). Το ένα άκρο της ράβδου στρέψης είναι στερεωμένο στο σώμα (πλαίσιο) και το άλλο στη συσκευή οδήγησης. Όταν οι τροχοί κινούνται, οι ράβδοι στρέψης συστρέφονται, παρέχοντας μια ελαστική σύνδεση μεταξύ του τροχού και του αμαξώματος. Ανάλογα με τον σχεδιασμό της ανάρτησης, οι ράβδοι στρέψης μπορούν να τοποθετηθούν είτε κατά μήκος του διαμήκους άξονα του αυτοκινήτου (συνήθως κάτω από το δάπεδο) είτε εγκάρσια. Οι αναρτήσεις της ράβδου στρέψης είναι συμπαγείς και ελαφριές και καθιστούν δυνατή τη ρύθμιση της ανάρτησης με προστρέβλωση των ράβδων στρέψης.
Τα μη μεταλλικά ελαστικά στοιχεία των αναρτήσεων χωρίζονται σε καουτσούκ, πνευματικόΚαι υδροπνευματικό.
Ελαστικά στοιχεία από καουτσούκυπάρχουν σχεδόν σε όλα τα σχέδια ανάρτησης, αλλά όχι ως κύριες, αλλά ως πρόσθετες, που χρησιμοποιούνται για τον περιορισμό της κίνησης των τροχών πάνω και κάτω. Η χρήση πρόσθετων ελαστικών στοπ (προσκρουστήρες, προφυλακτήρες) περιορίζει την παραμόρφωση των κύριων ελαστικών στοιχείων της ανάρτησης, αυξάνοντας την ακαμψία της κατά τη διάρκεια μεγάλων κινήσεων και αποτρέποντας τις κρούσεις από μέταλλο σε μέταλλο. ΣΕ ΠρόσφαταΤα στοιχεία από καουτσούκ αντικαθίστανται όλο και περισσότερο από συσκευές από συνθετικά υλικά (πολυουρεθάνη).

Ελαστικά στοιχεία αναρτήσεων αέρα:
α - τύπος μανικιού?
β- διπλοί κύλινδροι

ΣΕ πνευματικά ελαστικά στοιχείαΧρησιμοποιούνται οι ελαστικές ιδιότητες του πεπιεσμένου αέρα. Το ελαστικό στοιχείο είναι ένας κύλινδρος από ενισχυμένο καουτσούκ, στον οποίο τροφοδοτείται αέρας υπό πίεση από ειδικό συμπιεστή. Το σχήμα των κυλίνδρων αέρα μπορεί να είναι διαφορετικό. Οι κύλινδροι τύπου χιτωνίου (α) και οι κύλινδροι διπλών (δύο τμημάτων) (β) έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένοι.
Τα πλεονεκτήματα των πνευματικών ελαστικών στοιχείων ανάρτησης περιλαμβάνουν την υψηλή ομαλότητα της οδήγησης του οχήματος, το χαμηλό βάρος και τη δυνατότητα διατήρησης σταθερού επιπέδου του δαπέδου του αμαξώματος, ανεξάρτητα από το φορτίο του οχήματος. Αναρτήσεις με πνευματικά ελαστικά στοιχεία χρησιμοποιούνται σε λεωφορεία, φορτηγά και αυτοκίνητα. Το σταθερό επίπεδο του δαπέδου της πλατφόρμας φορτίου εξασφαλίζει την ευκολία φόρτωσης και εκφόρτωσης ενός φορτηγού και για αυτοκίνητα και λεωφορεία - ευκολία κατά την επιβίβαση και αποβίβαση επιβατών. Για τη λήψη πεπιεσμένου αέρα, λεωφορεία και φορτηγά με πνευματικό σύστημα πέδησης χρησιμοποιούν τυπικούς συμπιεστές που κινούνται από τον κινητήρα και ειδικοί συμπιεστές εγκαθίστανται σε επιβατικά αυτοκίνητα, συνήθως με ηλεκτρική κίνηση (Range Rover, Mercedes, Audi).

Ανάρτηση αέρα. Στα νέα αυτοκίνητα Mercedes E-class, άρχισαν να χρησιμοποιούνται πνευματικά ελαστικά στοιχεία αντί για ελατήρια

Η χρήση πνευματικών ελαστικών στοιχείων απαιτεί τη χρήση σύνθετου στοιχείου οδηγού και αμορτισέρ στην ανάρτηση. Οι αναρτήσεις με πνευματικά ελαστικά στοιχεία ορισμένων σύγχρονων επιβατικών αυτοκινήτων διαθέτουν πολύπλοκο ηλεκτρονικό έλεγχο, ο οποίος εξασφαλίζει όχι μόνο σταθερή στάθμη του αμαξώματος, αλλά επίσης αλλάζει αυτόματα την ακαμψία των μεμονωμένων ελατηρίων αέρα στις στροφές και στο φρενάρισμα, για να μειώσει την κύλιση του αμαξώματος και την κατάδυση. γενικά βελτιώνει την οδηγική άνεση και ασφάλεια.

Υδροπνευματικό ελαστικό στοιχείο:
1 - συμπιεσμένο αέριο.
2 - σώμα?
3 - υγρό?
4 - στην αντλία.
5 - στο γόνατο του αμορτισέρ

Το υδροπνευματικό ελαστικό στοιχείο είναι ένας ειδικός θάλαμος που χωρίζεται σε δύο κοιλότητες με ελαστική μεμβράνη ή έμβολο.
Η μία από τις κοιλότητες του θαλάμου είναι γεμάτη με συμπιεσμένο αέριο (συνήθως άζωτο) και η άλλη με υγρό (ειδικό λάδι). Οι ελαστικές ιδιότητες παρέχονται από το συμπιεσμένο αέριο, καθώς το υγρό είναι πρακτικά ασυμπίεστο. Η κίνηση του τροχού προκαλεί την κίνηση ενός εμβόλου που βρίσκεται σε έναν κύλινδρο γεμάτο με υγρό. Καθώς ο τροχός κινείται προς τα πάνω, το έμβολο εκτοπίζει υγρό από τον κύλινδρο, το οποίο εισέρχεται στον θάλαμο και δρα στη διαχωριστική μεμβράνη, η οποία κινεί και συμπιέζει το αέριο. Για να διατηρηθεί η απαιτούμενη πίεση στο σύστημα, χρησιμοποιείται μια υδραυλική αντλία και ένας υδραυλικός συσσωρευτής. Αλλάζοντας την πίεση του υγρού που εισέρχεται κάτω από τη μεμβράνη του ελαστικού στοιχείου, μπορείτε να αλλάξετε την πίεση του αερίου και την ακαμψία της ανάρτησης. Όταν το σώμα ταλαντώνεται, το υγρό διέρχεται από το σύστημα βαλβίδων και υφίσταται αντίσταση. Η υδραυλική τριβή παρέχει τις ιδιότητες απόσβεσης της ανάρτησης. Οι υδροπνευματικές αναρτήσεις παρέχουν εξαιρετικά ομαλή οδήγηση, δυνατότητα ρύθμισης της θέσης του αμαξώματος και αποτελεσματική απόσβεση των κραδασμών. Τα κύρια μειονεκτήματα μιας τέτοιας ανάρτησης περιλαμβάνουν την πολυπλοκότητα και το υψηλό κόστος της.

Κάθε αυτοκίνητο έχει συγκεκριμένα εξαρτήματα που διαφέρουν θεμελιωδώς από όλα τα άλλα. Ονομάζονται ελαστικά στοιχεία. Τα ελαστικά στοιχεία έχουν διάφορα, πολύ διαφορετικά σχέδια μεταξύ τους. Επομένως, μπορεί να δοθεί ένας γενικός ορισμός.

Ελαστικά στοιχεία είναι τα μέρη μηχανών των οποίων η λειτουργία βασίζεται στην ικανότητα αλλαγής του σχήματος υπό την επίδραση εξωτερικού φορτίου και επαναφοράς του στην αρχική του μορφή μετά την αφαίρεση αυτού του φορτίου.

Ή άλλος ορισμός:

Ελαστικά στοιχεία -μέρη των οποίων η ακαμψία είναι πολύ χαμηλότερη από τα υπόλοιπα και των οποίων η παραμόρφωση είναι μεγαλύτερη.

Χάρη σε αυτή την ιδιότητα, τα ελαστικά στοιχεία είναι τα πρώτα που αντιλαμβάνονται κραδασμούς, δονήσεις και παραμορφώσεις.

Τις περισσότερες φορές, τα ελαστικά στοιχεία είναι εύκολο να εντοπιστούν κατά την επιθεώρηση ενός αυτοκινήτου, όπως ελαστικά από ελαστικούς τροχούς, ελατήρια και ελατήρια, μαλακά καθίσματα για οδηγούς και οδηγούς.

Μερικές φορές το ελαστικό στοιχείο κρύβεται κάτω από το πρόσχημα ενός άλλου τμήματος, για παράδειγμα, ένας λεπτός άξονας στρέψης, ένα καρφί με μακρύ λεπτό λαιμό, μια ράβδος με λεπτό τοίχωμα, μια φλάντζα, ένα κέλυφος κ.λπ. Ωστόσο, ακόμη και εδώ, ένας έμπειρος σχεδιαστής θα είναι σε θέση να αναγνωρίσει και να χρησιμοποιήσει ένα τέτοιο «μεταμφιεσμένο» ελαστικό στοιχείο ακριβώς λόγω της σχετικά χαμηλής ακαμψίας του.

Τα ελαστικά στοιχεία βρίσκουν την ευρύτερη εφαρμογή:

Για απορρόφηση κραδασμών (μείωση των δυνάμεων επιτάχυνσης και αδράνειας κατά τη διάρκεια κραδασμών και κραδασμών λόγω σημαντικά μεγαλύτερου χρόνου παραμόρφωσης του ελαστικού στοιχείου σε σύγκριση με άκαμπτα μέρη, όπως ελατήρια αυτοκινήτου).

Για να δημιουργήσετε σταθερές δυνάμεις (για παράδειγμα, ελαστικές ροδέλες και σπαστές κάτω από το παξιμάδι δημιουργούν σταθερή δύναμη τριβής στα σπειρώματα, η οποία εμποδίζει αυτοξεβίδωμα, δύναμη πίεσης δίσκου συμπλέκτη).

Για το κλείσιμο της δύναμης των κινηματικών ζευγών προκειμένου να εξαλειφθεί η επίδραση του κενού στην ακρίβεια της κίνησης, για παράδειγμα στον μηχανισμό διανομής έκκεντρου κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Για τη συσσώρευση (συσσώρευση) μηχανικής ενέργειας (ρολόγια ελατήρια, ελατήριο όπλου, τόξο πλώρης, καουτσούκ σφεντόνας κ.λπ.)

Για τη μέτρηση των δυνάμεων (οι κλίμακες ελατηρίου βασίζονται στη σχέση μεταξύ βάρους και παραμόρφωσης ενός ελατηρίου μέτρησης σύμφωνα με το νόμο του Hooke).

Για την απορρόφηση της ενέργειας κρούσης, για παράδειγμα, ελατήρια προστασίας που χρησιμοποιούνται σε τρένα και πυροβόλα πυροβόλα.

Οι τεχνικές συσκευές χρησιμοποιούν μεγάλο αριθμό διαφορετικών ελαστικών στοιχείων, αλλά τα πιο συνηθισμένα είναι τα ακόλουθα τρία είδη στοιχείων, συνήθως κατασκευασμένα από μέταλλο:

Ελατήρια– ελαστικά στοιχεία σχεδιασμένα να δημιουργούν (αντιλαμβάνονται) ένα συγκεντρωμένο φορτίο δύναμης.

Ράβδοι στρέψης- ελαστικά στοιχεία, συνήθως κατασκευασμένα με τη μορφή άξονα και σχεδιασμένα να δημιουργούν (αντιλαμβάνονται) ένα συγκεντρωμένο φορτίο ροπής.

Μεμβράνες- ελαστικά στοιχεία σχεδιασμένα να δημιουργούν (αντιλαμβάνονται) ένα φορτίο δύναμης (πίεση) που κατανέμεται στην επιφάνειά τους.

Τα ελαστικά στοιχεία βρίσκουν την ευρύτερη εφαρμογή σε διάφορους τομείς της τεχνολογίας. Μπορούν να βρεθούν σε στυλογράφους με τους οποίους γράφετε σημειώσεις και σε μικρά όπλα (για παράδειγμα, ένα κύριο ελατήριο) και στο MGKM (ελατήρια βαλβίδων κινητήρων εσωτερικής καύσης, ελατήρια σε συμπλέκτες και κύριους συμπλέκτες, ελατήρια διακόπτη εναλλαγής και διακόπτες, λαστιχένιες αρθρώσεις στους περιοριστές που περιστρέφουν τους εξισορροπητές οχημάτων με ιχνηλάτες κ.λπ., κ.λπ.).

Στην τεχνολογία, μαζί με τα κυλινδρικά ελικοειδή μονοπύρηνα ελατήρια τάσης-συμπίεσης, χρησιμοποιούνται ευρέως τα ελατήρια ροπής και οι άξονες στρέψης.

Αυτή η ενότητα εξετάζει μόνο δύο τύπους μεγάλου αριθμού ελαστικών στοιχείων: κυλινδρικά ελατήρια τάσης-συμπίεσηςΚαι ράβδοι στρέψης.

Ταξινόμηση ελαστικών στοιχείων

1) Ανά τύπο δημιουργημένου (αντιληπτού) φορτίου: εξουσία(ελατήρια, αμορτισέρ, αποσβεστήρες) - αντιλαμβάνονται τη συγκεντρωμένη δύναμη. στιγμιαίος(ελατήρια ροπής, ράβδοι στρέψης) – συγκεντρωμένη ροπή (μερικές δυνάμεις). απορροφώντας το κατανεμημένο φορτίο(μεμβράνες πίεσης, φυσούνες, σωλήνες Bourdon κ.λπ.).

2) Σύμφωνα με τον τύπο του υλικού που χρησιμοποιείται για την κατασκευή του ελαστικού στοιχείου: μέταλλο(χάλυβας, ανοξείδωτος χάλυβας, μπρούτζος, ορειχάλκινα ελατήρια, ράβδοι στρέψης, μεμβράνες, φυσούνες, σωλήνες Bourdon) και μη μεταλλικόαπό καουτσούκ και πλαστικά (αποσβεστήρες και αμορτισέρ, μεμβράνες).

3) Σύμφωνα με τον τύπο των κύριων τάσεων που προκύπτουν στο υλικό του ελαστικού στοιχείου κατά την παραμόρφωσή του: τάση-συμπίεση(ράβδοι, σύρματα), συστροφή(ελικοειδή ελατήρια, ράβδοι στρέψης), κάμψη(ελατήρια κάμψης, ελατήρια).

4) Ανάλογα με τη σχέση μεταξύ του φορτίου που επιδρά στο ελαστικό στοιχείο και της παραμόρφωσής του: γραμμικός(το γράφημα φορτίου-παραμόρφωσης αντιπροσωπεύει μια ευθεία γραμμή) και

5) Ανάλογα με το σχήμα και το σχέδιο: ελατήρια, κυλινδρική βίδα, μονοπύρηνα και πολυπύρηνα, κωνική βίδα, βίδα κάννης, δίσκος, κυλινδρική σχισμή, σπιράλ(κορδέλα και στρογγυλή), επίπεδο, ελατήρια(ελατήρια κάμψης πολλαπλών στρώσεων), ράβδοι στρέψης(άξονες ελατηρίου), κατσαρόςκαι ούτω καθεξής.

6) Ανάλογα με τη μέθοδο κατασκευή: στριφτό, γυρισμένο, σταμπωτό, στοιχειοθεσίακαι ούτω καθεξής.

7) Τα ελατήρια χωρίζονται σε τάξεις. 1η κατηγορία – για μεγάλους αριθμούς κύκλων φορτίου (ελατήρια βαλβίδων κινητήρων αυτοκινήτων). 2η κατηγορία για μεσαίους αριθμούς κύκλων φόρτωσης και 3η τάξη – για μικρό αριθμό κύκλων φόρτωσης.

8) Σύμφωνα με την ακρίβεια, τα ελατήρια χωρίζονται σε ομάδες. 1η ομάδα ακρίβειας με επιτρεπόμενες αποκλίσεις στις δυνάμεις και τις ελαστικές κινήσεις ± 5%, 2η ομάδα ακρίβειας - κατά ± 10% και 3η ομάδα ακρίβειας ± 20%.

Ρύζι. 1. Μερικά ελαστικά στοιχεία μηχανών: σπειροειδή ελατήρια - ΕΝΑ)διαστρέμματα, σι)συμπίεση, V)κωνική συμπίεση, ΣΟΛ)συστροφή;

ρε)Τηλεσκοπικό ελατήριο ζώνης συμπίεσης. μι)στοιβαγμένο ελατήριο δίσκου?

και , η)ελατήρια δακτυλίου? Και)σύνθετο ελατήριο συμπίεσης? Προς την)σπειροειδές ελατήριο?

μεγάλο)ελατήριο κάμψης? Μ)ελατήριο (στοιβαγμένο ελατήριο κάμψης). Μ)κύλινδρο στρέψης.

Συνήθως, τα ελαστικά στοιχεία κατασκευάζονται με τη μορφή ελατηρίων διαφόρων σχεδίων (Εικ. 1.1).

Ρύζι. 1.1.Ανοιξιάτικα σχέδια

Τα ελατήρια ελαστικής τάσης είναι ο πιο κοινός τύπος στις μηχανές (Εικ. 1.1, ΕΝΑ), συμπίεση (Εικ. 1.1, σι) και στρέψη (Εικ. 1.1, V) με διαφορετικά προφίλ διατομής σύρματος. Χρησιμοποιούνται επίσης διαμορφωμένα (Εικ. 1.1, σολ), λανθάνον (Εικ. 1.1, ρε) και σύνθετα ελατήρια (Εικ. 1.1, μι) έχει πολύπλοκο ελαστικό χαρακτηριστικό και χρησιμοποιείται σε πολύπλοκα και υψηλά φορτία.

Στη μηχανολογία, τα πιο διαδεδομένα είναι τα μονοπύρηνα βιδωτά ελατήρια στριμμένα από σύρμα - κυλινδρικά, κωνικά και σε σχήμα κάννης. Τα κυλινδρικά ελατήρια έχουν γραμμικό χαρακτηριστικό (σχέση δύναμης-παραμόρφωσης), τα άλλα δύο έχουν μη γραμμικό χαρακτηριστικό. Το κυλινδρικό ή κωνικό σχήμα των ελατηρίων είναι βολικό για την τοποθέτησή τους σε μηχανές. Στα ελαστικά ελατήρια συμπίεσης και επέκτασης, τα πηνία υπόκεινται σε στρέψη.

Τα σπειροειδή ελατήρια κατασκευάζονται συνήθως με περιέλιξη σύρματος σε έναν άξονα. Σε αυτή την περίπτωση, ελατήρια από σύρμα με διάμετρο έως 8 mm τυλίγονται, κατά κανόνα, με ψυχρό τρόπο και από σύρμα (ράβδος) μεγαλύτερης διαμέτρου - με ζεστό τρόπο, δηλαδή με προθέρμανση του τεμάχιο εργασίας στη θερμοκρασία πλαστικότητας του μετάλλου. Τα ελατήρια συμπίεσης τυλίγονται με το απαιτούμενο βήμα μεταξύ των στροφών. Κατά την περιέλιξη των ελατηρίων τάνυσης, το σύρμα συνήθως λαμβάνει πρόσθετη αξονική περιστροφή, διασφαλίζοντας τη στενή εφαρμογή των στροφών μεταξύ τους. Με αυτή τη μέθοδο περιέλιξης, δημιουργούνται δυνάμεις συμπίεσης μεταξύ των στροφών, φτάνοντας έως και το 30% της μέγιστης επιτρεπόμενης τιμής για ένα δεδομένο ελατήριο. Για τη σύνδεση με άλλα μέρη, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι ρυμουλκούμενων, για παράδειγμα με τη μορφή καμπυλωτών πηνίων (Εικ. 1.1, ΕΝΑ). Τα πιο προηγμένα είναι τα κουμπώματα που χρησιμοποιούν βιδωτά βύσματα με γάντζους.

Τα ελατήρια συμπίεσης τυλίγονται με ανοιχτή περιέλιξη με διάκενο μεταξύ των πηνίων 10...20% μεγαλύτερο από τις υπολογισμένες αξονικές ελαστικές μετατοπίσεις κάθε πηνίου στα μέγιστα λειτουργικά φορτία. Τα εξωτερικά πηνία (στήριξης) των ελατηρίων συμπίεσης (Εικ. 1.2) συνήθως πιέζονται και γυαλισμένογια να ληφθεί μια επίπεδη επιφάνεια έδρασης κάθετη στον διαμήκη άξονα του ελατηρίου, που καταλαμβάνει τουλάχιστον το 75% του κυκλικού μήκους του πηνίου. Μετά την κοπή στο απαιτούμενο μέγεθος, την κάμψη και το τρίψιμο των ακραίων πηνίων του ελατηρίου, υποβάλλονται σε σταθεροποιητική ανόπτηση. Για να αποφευχθεί η απώλεια σταθερότητας, εάν η αναλογία του ύψους του ελατηρίου στην ελεύθερη κατάσταση προς τη διάμετρο του ελατηρίου είναι μεγαλύτερη από τρεις, θα πρέπει να τοποθετηθεί σε μανδρέλια ή να τοποθετηθεί σε κύπελλα οδηγών.

Εικ.1.2. Σπειροειδές ελατήριο συμπίεσης

Για να επιτευχθεί αυξημένη συμμόρφωση με μικρές διαστάσεις, χρησιμοποιούνται πολυκλωνικά στριμμένα ελατήρια (στο Σχ. 1.1, ρε) παρουσιάζονται διατομές τέτοιων ελατηρίων). Κατασκευασμένο από υψηλής ποιότητας κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίαςσύρματα έχουν αυξημένη ελαστικότητα, υψηλή στατική αντοχή και καλή ικανότητα απορρόφησης κραδασμών. Ωστόσο, λόγω της αυξημένης φθοράς που προκαλείται από την τριβή μεταξύ των συρμάτων, τη διάβρωση επαφής και τη μειωμένη αντοχή σε κόπωση, δεν συνιστάται η χρήση τους για μεταβλητά φορτία με μεγάλο αριθμό κύκλων φόρτωσης. Και τα δύο ελατήρια επιλέγονται σύμφωνα με το GOST 13764-86... GOST 13776-86.

Σύνθετα ελατήρια(Εικ. 1.1, μι)χρησιμοποιείται κάτω από μεγάλα φορτία και για την αποδυνάμωση των φαινομένων συντονισμού. Αποτελούνται από πολλά (συνήθως δύο) ομόκεντρα ελατήρια συμπίεσης που απορροφούν το φορτίο ταυτόχρονα. Για να εξαλειφθεί η συστροφή των ακραίων στηρίξεων και η κακή ευθυγράμμιση, τα ελατήρια πρέπει να έχουν κατεύθυνση περιέλιξης δεξιά και αριστερά. Πρέπει να υπάρχει επαρκής ακτινική απόσταση μεταξύ τους και τα στηρίγματα είναι σχεδιασμένα έτσι ώστε να μην υπάρχει πλευρική ολίσθηση των ελατηρίων.

Για να αποκτήσετε ένα μη γραμμικό χαρακτηριστικό φορτίου, χρησιμοποιήστε σχηματισμένος(συγκεκριμένα κωνικό) ελατήρια(Εικ. 1.1, σολ), οι προβολές των στροφών των οποίων στο επίπεδο αναφοράς έχουν τη μορφή σπείρας (αρχιμήδειο ή λογαριθμικό).

Στριφτό κυλινδρικό ελατήρια στρέψηςκατασκευασμένο από στρογγυλό σύρμα παρόμοιο με ελατήρια τάσης και συμπίεσης. Έχουν ελαφρώς μεγαλύτερο κενό μεταξύ των στροφών (για αποφυγή τριβής κατά τη φόρτωση). Διαθέτουν ειδικά άγκιστρα, με τη βοήθεια των οποίων μια εξωτερική ροπή φορτώνει το ελατήριο, προκαλώντας περιστροφή των διατομών των πηνίων.

Έχουν αναπτυχθεί πολλά σχέδια ειδικών ελατηρίων (Εικ. 2).

Εικ. 2. Ειδικά ελατήρια

Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα είναι σε σχήμα δίσκου (Εικ. 2, ΕΝΑ), δαχτυλίδι (Εικ. 2, σι), σπειροειδής (Εικ. 2, V), ράβδος (Εικ. 2, σολ) και φύλλων ελατηρίων (Εικ. 2, ρε), τα οποία, εκτός από τις ιδιότητες απορρόφησης κραδασμών, έχουν υψηλή ικανότητα κατάσβεσης ( μετριάσουν) δονήσεις λόγω τριβής μεταξύ των πλακών.Παρεμπιπτόντως, την ίδια ικανότητα έχουν και τα κολλημένα ελατήρια (Εικ. 1.1, ρε).

Για σημαντικές ροπές, σχετικά χαμηλή συμμόρφωση και ελευθερία κινήσεων στην αξονική κατεύθυνση, άξονες στρέψης(Εικ. 2, σολ).

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλα αξονικά φορτία και μικρές κινήσεις δίσκος και ελατήρια δακτυλίου(Εικ. 2, α, β), Επιπλέον, τα τελευταία, λόγω της σημαντικής απαγωγής ενέργειας τους, χρησιμοποιούνται ευρέως και σε ισχυρά αμορτισέρ. Τα ελατήρια Belleville χρησιμοποιούνται για μεγάλα φορτία, μικρές ελαστικές κινήσεις και περιορισμένες διαστάσεις κατά μήκος του άξονα εφαρμογής φορτίου.

Για περιορισμένες αξονικές διαστάσεις και μικρές ροπές, χρησιμοποιούνται επίπεδα σπειροειδή ελατήρια (Εικ. 2, V).

Για να σταθεροποιηθούν τα χαρακτηριστικά φορτίου και να αυξηθεί η στατική αντοχή, τα κρίσιμα ελατήρια υποβάλλονται σε χειρουργική επέμβαση δουλεία , δηλ. φόρτιση, υπό την οποία συμβαίνουν πλαστικές παραμορφώσεις σε ορισμένες ζώνες διατομής, και κατά την εκφόρτωση, παρατηρούνται υπολειπόμενες τάσεις με πρόσημο αντίθετο από το πρόσημο των τάσεων που προκύπτουν υπό φορτία εργασίας.

Τα μη μεταλλικά ελαστικά στοιχεία (Εικ. 3), συνήθως κατασκευασμένα από καουτσούκ ή πολυμερή υλικά, χρησιμοποιούνται ευρέως.

Εικ.3. Τυπικά ελαστικά στοιχεία από καουτσούκ

Τέτοια ελαστικά στοιχεία από καουτσούκ χρησιμοποιούνται στα σχέδια ελαστικών συνδέσμων, στηριγμάτων απομόνωσης κραδασμών (Εικ. 4), μαλακών αναρτήσεων μονάδων και κρίσιμων φορτίων. Σε αυτή την περίπτωση, οι παραμορφώσεις και οι κακές ευθυγραμμίσεις αντισταθμίζονται. Για την προστασία του καουτσούκ από τη φθορά και τη μεταφορά φορτίου, χρησιμοποιούνται μεταλλικά μέρη - σωλήνες, πλάκες κ.λπ. υλικό στοιχείου – τεχνικό καουτσούκ με αντοχή εφελκυσμού σ ≥ 8 MPa, μέτρο διάτμησης σολ= 500...900 MPa. Στο καουτσούκ, λόγω του χαμηλού συντελεστή ελαστικότητας του, διαχέεται το 30 έως 80 τοις εκατό της ενέργειας δόνησης, που είναι περίπου 10 φορές περισσότερο από ό,τι στον χάλυβα.

Τα πλεονεκτήματα των ελαστικών στοιχείων από καουτσούκ είναι τα εξής: ηλεκτρικά μονωτικάικανότητα; υψηλή ικανότητα απόσβεσης (η κατανάλωση ενέργειας στο καουτσούκ φτάνει το 30...80%). την ικανότητα συσσώρευσης περισσότερης ενέργειας ανά μονάδα μάζας από τον χάλυβα ελατηρίου (έως και 10 φορές).

Ρύζι. 4. Ελαστικό στήριγμα άξονα

Ελατήρια και ελαστικά στοιχεία από καουτσούκ χρησιμοποιούνται στα σχέδια ορισμένων σημαντικών γραναζιών, όπου εξομαλύνουν τους παλμούς της μεταδιδόμενης ροπής, αυξάνοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής του προϊόντος (Εικ. 5).

Εικ.5. Ελαστικά στοιχεία σε γρανάζια

ΕΝΑ– ελατήρια συμπίεσης, σι– φυλλωτά ελατήρια

Εδώ, ελαστικά στοιχεία ενσωματώνονται στη δομή του γραναζιού.

Για βαριά φορτία, όταν είναι απαραίτητο να διαλυθεί η ενέργεια κραδασμών και κραδασμών, χρησιμοποιούνται συσκευασίες ελαστικών στοιχείων (ελατήρια).

Η ιδέα είναι ότι όταν τα σύνθετα ή ελασματοποιημένα ελατήρια (ελατήρια) παραμορφώνονται, η ενέργεια διαχέεται λόγω της αμοιβαίας τριβής των στοιχείων, όπως συμβαίνει στα ελασματοποιημένα ελατήρια και στα ελατήρια.

Φύλλα πακέτων ελατηρίων (Εικ. 2. ρε) λόγω της υψηλής απόσβεσης, χρησιμοποιήθηκαν με επιτυχία από τα πρώτα βήματα της μηχανικής μεταφορών ακόμη και στην ανάρτηση βαγονιών, χρησιμοποιήθηκαν σε ηλεκτρικές ατμομηχανές και ηλεκτρικά τρένα της πρώτης παραγωγής, όπου, λόγω της αστάθειας των δυνάμεων τριβής, ήταν αργότερα αντικαταστάθηκαν από σπειροειδή ελατήρια με παράλληλους αποσβεστήρες, μπορούν να βρεθούν σε ορισμένα μοντέλα αυτοκινήτων και μηχανημάτων οδοποιίας.

Τα ελατήρια είναι κατασκευασμένα από υλικά με υψηλή αντοχή και σταθερές ελαστικές ιδιότητες. Οι ποιότητες χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και κραμάτων (περιεκτικότητα σε άνθρακα 0,5...1,1%) 65, 70 έχουν τέτοιες ιδιότητες μετά από κατάλληλη θερμική επεξεργασία. χάλυβες μαγγανίου 65G, 55GS; χάλυβες πυριτίου 60S2, 60S2A, 70SZA; Χάλυβας χρωμίου βαναδίου 51HFA, κ.λπ. Μέτρο ελαστικότητας χαλύβων ελατηρίου E = (2,1…2,2)∙ 10 5 MPa, συντελεστής διάτμησης G = (7,6…8,2)∙ 10 4 MPa.

Για εργασίες σε επιθετικά περιβάλλοντα, χρησιμοποιούνται ανοξείδωτοι χάλυβες ή κράματα μη σιδηρούχων μετάλλων: μπρούτζος BrOTs4-1, BrKMts3-1, BrB-2, Monel metal NMZhMts 28-25-1,5, ορείχαλκος κ.λπ. Μέτρο ελαστικότητας χαλκού- κράματα με βάση E = (1,2…1,3)∙ 10 5 MPa, συντελεστής διάτμησης G = (4,5…5,0)∙ 10 4 MPa.

Τα κενά για την κατασκευή ελατηρίων είναι σύρμα, ράβδος, χάλυβας λωρίδων, ταινία.

Μηχανικές ιδιότητες Παρουσιάζονται ορισμένα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ελατηρίωνστον πίνακα 1.

Τραπέζι 1. Μηχανικές ιδιότητεςυλικά για ελατήρια

Υλικό	Μάρκα	Απόλυτη αντοχή σε εφελκυσμόσ V , MPa	Αντοχή στρέψηςτ , MPa	Επιμήκυνσηδ , %
Υλικά με βάση το σίδηρο
Ανθρακούχα χάλυβες	65 70 75 85	1000 1050 1100 1150	800 850 900 1000	9 8 7 6
Σύρμα πιάνου		2000…3000	1200…1800	2…3
Σύρμα ελατηρίου ψυχρής έλασης (κανονική - N, υψηλή - P και υψηλή - B αντοχή)	Ν Π ΣΕ	1000…1800 1200…2200 1400…2800	600…1000 700…1300 800…1600
Χάλυβες μαγγανίου	65 γρ 55 GS	700 650	400 350	8 10
Χρωμιοβανάδιο χάλυβας	50 HFA	1300	1100
Ανθεκτικό στη διάβρωσηατσάλι	40Χ13	1100
Χάλυβες πυριτίου	55 C2 60С2А 70С3А	1300 1300 1800	1200 1200 1600	6 5 5
Χάλυβες χρωμίου-μαγγανίου	50ΧΓ 50 HGA	1300	1100 1200	5 6
Νικέλιο-πυρίτιοατσάλι	60С2Н2А	1800	1600
Χρώμιο-πυρίτιο-βανάδιοατσάλι	60S2HFA	1900	1700
Βολφράμιο-πυρίτιοατσάλι	65S2VA
Κράματα χαλκού
Χάλκινος κασσίτερος-ψευδάργυρος Πυριτικό μαγγάνιομπρούντζος	BrO4Ts3 BrK3Mts1	800…900	500…550	1…2
Χάλκινα από βηρύλλιο	BrB 2 BrB2,5	800…1000	500…600	3…5

Σχεδιασμός και υπολογισμός κυλινδρικών ελικοειδών ελατηρίων τάσης και συμπίεσης

Τα ελατήρια από στρογγυλό σύρμα χρησιμοποιούνται κυρίως στη μηχανολογία λόγω του χαμηλότερου κόστους τους και της καλύτερης απόδοσής τους υπό στρεπτικές τάσεις.

Τα ελατήρια χαρακτηρίζονται από τις ακόλουθες βασικές γεωμετρικές παραμέτρους (Εικ. 6):

Διάμετρος σύρματος (ράβδος) ρε;

Μέση διάμετρος πηνίου ελατηρίου ρε.

Οι παράμετροι σχεδιασμού είναι:

Δείκτης ελατηρίου που χαρακτηρίζει την καμπυλότητα του πηνίου του c =ΡΕ/ρε;

Γυρίστε το γήπεδο η;

Γωνία έλικας α,α = arctg η /(π ρε);

Μήκος του τμήματος εργασίας του ελατηρίου N R;

Συνολικός αριθμός στροφών (συμπεριλαμβανομένης της κάμψης του άκρου και των στροφών στήριξης) n 1 ;

Αριθμός στροφών εργασίας n.

Όλες οι αναφερόμενες παράμετροι σχεδίασης είναι αδιάστατες ποσότητες.

Οι παράμετροι αντοχής και ελαστικότητας περιλαμβάνουν:

- ακαμψία ελατηρίου z, ακαμψία ελατηρίου ενός πηνίουz 1 (συνήθως η μονάδα ακαμψίας είναι N/mm).

- ελάχιστη εργασίαΠ 1 , μέγιστη λειτουργικότηταΠ 2 και όριο Π 3 δυνάμεις ελατηρίου (μετρούμενες σε N).

- το ποσό της παραμόρφωσης του ελατηρίουφάυπό την επίδραση της εφαρμοζόμενης δύναμης.

- το μέγεθος της παραμόρφωσης μιας στροφήςφά υπό φορτίο.

Εικ.6. Βασικές γεωμετρικές παράμετροι ενός σπειροειδούς ελατηρίου

Τα ελαστικά στοιχεία απαιτούν πολύ ακριβείς υπολογισμούς. Ειδικότερα, πρέπει να είναι σχεδιασμένα για ακαμψία, δεδομένου ότι αυτό κύριο χαρακτηριστικό. Σε αυτή την περίπτωση, οι ανακρίβειες στους υπολογισμούς δεν μπορούν να αντισταθμιστούν με αποθέματα ακαμψίας. Ωστόσο, τα σχέδια των ελαστικών στοιχείων είναι τόσο διαφορετικά και οι μέθοδοι υπολογισμού είναι τόσο περίπλοκες, που είναι αδύνατο να παρουσιαστούν σε οποιοδήποτε γενικευμένο τύπο.

Όσο πιο εύκαμπτο πρέπει να είναι το ελατήριο, τόσο μεγαλύτερος είναι ο δείκτης ελατηρίου και ο αριθμός των στροφών. Συνήθως, ο δείκτης ελατηρίου επιλέγεται ανάλογα με τη διάμετρο του σύρματος εντός των ακόλουθων ορίων:

ρε , mm...Έως 2,5...3-5...6-12

Με …… 5 – 12….4-10…4 – 9

Δυσκαμψία ελατηρίου zείναι ίσο με το μέγεθος του φορτίου που απαιτείται για την παραμόρφωση ολόκληρου του ελατηρίου ανά μονάδα μήκους και τη δυσκαμψία μιας στροφής του ελατηρίου z 1ίσο με το μέγεθος του φορτίου που απαιτείται για την παραμόρφωση μιας στροφής αυτού του ελατηρίου ανά μονάδα μήκους. Εκχώρηση συμβόλου φά, δηλώνοντας την παραμόρφωση, τον απαραίτητο δείκτη, μπορούμε να γράψουμε την αντιστοιχία μεταξύ της παραμόρφωσης και της δύναμης που την προκάλεσε (βλ. την πρώτη από τις σχέσεις (1)).

Η δύναμη και τα ελαστικά χαρακτηριστικά του ελατηρίου συνδέονται μεταξύ τους με απλές σχέσεις:

Σπειροειδή ελατήρια κατασκευασμένα σύρμα ελατηρίου ψυχρής έλασης(βλ. Πίνακα 1), τυποποιημένο. Το πρότυπο ορίζει: εξωτερική διάμετρος του ελατηρίου ρε Ν, Η διάμετρος του σύρματος ρε, μέγιστη επιτρεπόμενη δύναμη παραμόρφωσης Σ 3, περιορίζοντας την παραμόρφωση μιας στροφής στ 3, και την ακαμψία μιας στροφής z 1. Ο υπολογισμός σχεδιασμού των ελατηρίων που κατασκευάζονται από τέτοιο σύρμα πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο επιλογής. Για τον προσδιορισμό όλων των παραμέτρων του ελατηρίου, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε ως αρχικά δεδομένα: μέγιστες και ελάχιστες δυνάμεις λειτουργίας P2Και Σ 1και μία από τις τρεις τιμές που χαρακτηρίζουν την παραμόρφωση του ελατηρίου - το μέγεθος της διαδρομής εργασίας η, το μέγεθος της μέγιστης παραμόρφωσης εργασίας του F 2, ή σκληρότητα z, καθώς και τις διαστάσεις του ελεύθερου χώρου για την τοποθέτηση του ελατηρίου.

Συνήθως λαμβάνονται P 1 =(0,1…0,5) P2Και P 3 =(1,1…1,6) P2. Επόμενο ως προς το μέγιστο φορτίο Σ 3επιλέξτε ένα ελατήριο με κατάλληλες διαμέτρους - εξωτερικό ελατήριο ρε Νκαι καλώδια ρε. Για το επιλεγμένο ελατήριο, χρησιμοποιώντας τις σχέσεις (1) και τις παραμέτρους παραμόρφωσης μιας στροφής που καθορίζονται στο πρότυπο, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η απαιτούμενη ακαμψία του ελατηρίου και ο αριθμός των στροφών εργασίας:

Ο αριθμός των στροφών που προκύπτει από τον υπολογισμό στρογγυλοποιείται σε 0,5 στροφές στο n≤ 20 και έως 1 στροφή στο n> 20. Δεδομένου ότι οι εξωτερικές στροφές του ελατηρίου συμπίεσης είναι λυγισμένες και γειωμένες (δεν συμμετέχουν στην παραμόρφωση του ελατηρίου), ο συνολικός αριθμός στροφών συνήθως αυξάνεται κατά 1,5...2 στροφές, δηλαδή

n 1 =n+(1,5 …2) . (3)

Γνωρίζοντας την ακαμψία του ελατηρίου και το φορτίο σε αυτό, μπορείτε να υπολογίσετε όλες τις γεωμετρικές του παραμέτρους. Το μήκος του ελατηρίου συμπίεσης σε πλήρως παραμορφωμένη κατάσταση (υπό την επίδραση δύναμης Σ 3)

H 3 = (n 1 -0,5 )ρε.(4)

Ελεύθερο μήκος άνοιξης

Στη συνέχεια, μπορείτε να προσδιορίσετε το μήκος του ελατηρίου όταν είναι φορτωμένο με δυνάμεις εργασίας, προ-συμπίεση Σ 1και μέγιστη εργασία P2

Όταν κάνετε ένα σχέδιο εργασίας ενός ελατηρίου, ένα διάγραμμα (γραφική παράσταση) της παραμόρφωσής του πρέπει να σχεδιάζεται παράλληλα με τον διαμήκη άξονα του ελατηρίου, στον οποίο σημειώνονται επιτρεπόμενες αποκλίσεις μήκους H 1, H 2, H 3και δύναμη Σ 1, P2, Σ 3. Στο σχέδιο υποδεικνύονται οι διαστάσεις αναφοράς: βήμα περιέλιξης ελατηρίου h =f 3 +ρεκαι η γωνία ανόδου των στροφών α = arctg( η/Π ΡΕ).

Ελικοειδή ελατήρια, κατασκευασμένο από άλλα υλικά,μη τυποποιημένη.

Οι συντελεστές δύναμης που δρουν στην μετωπική διατομή των ελατηρίων τάσης και συμπίεσης μειώνονται στη στιγμή Μ =FD/2, του οποίου το διάνυσμα είναι κάθετο στον άξονα του ελατηρίου και τη δύναμη φά, ενεργώντας κατά μήκος του άξονα του ελατηρίου (Εικ. 6). Αυτή τη στιγμή Μδιαστέλλεται σε ροπή Τκαι κάμψη Μ Ιστιγμές:

Στα περισσότερα ελατήρια, η γωνία ανύψωσης των πηνίων είναι μικρή, δεν υπερβαίνει το α < 10…12°. Επομένως, ο υπολογισμός σχεδιασμού μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας τη ροπή στρέψης, παραβλέποντας τη ροπή κάμψης λόγω της μικρότητάς της.

Όπως είναι γνωστό, όταν η ράβδος τάνυσης είναι στρέψη σε ένα επικίνδυνο τμήμα

Οπου Τ– ροπή και W ρ =π∙ d 3 /16 – πολική ροπή αντίστασης τμήματος πηνίου ελατηρίου που τυλίγεται από σύρμα διαμέτρου ρε, [τ ] – επιτρεπόμενη στρεπτική τάση (Πίνακας 2). Για να ληφθεί υπόψη η ανομοιόμορφη κατανομή της τάσης στη διατομή της στροφής, λόγω της καμπυλότητας του άξονά της, εισάγεται ένας συντελεστής στον τύπο (7) κ, ανάλογα με τον δείκτη ελατηρίου c =ΡΕ/ρε. Σε κανονικές γωνίες έλικας που βρίσκονται εντός 6...12°, ο συντελεστής κμε επαρκή ακρίβεια για τους υπολογισμούς μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την έκφραση

Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, η εξάρτηση (7) μετατρέπεται στην παρακάτω μορφή

Οπου Ν 3 – μήκος του ελατηρίου, συμπιεσμένο μέχρι να έρθουν σε επαφή τα παρακείμενα πηνία εργασίας, H 3 =(n 1 -0,5)ρε, ο συνολικός αριθμός στροφών μειώνεται κατά 0,5 λόγω της λείανσης κάθε άκρου του ελατηρίου κατά 0,25 ρεγια να σχηματίσει ένα επίπεδο άκρο στήριξης.

n 1 – συνολικός αριθμός στροφών, n 1 =n+(1,5…2,0), επιπλέον 1,5…2,0 στροφές χρησιμοποιούνται για συμπίεση για τη δημιουργία των επιφανειών στήριξης των ελατηρίων.

Η αξονική ελαστική συμπίεση των ελατηρίων ορίζεται ως η συνολική γωνία περιστροφής του ελατηρίου θ, πολλαπλασιαζόμενη με τη μέση ακτίνα του ελατηρίου

Η μέγιστη καθίζηση του ελατηρίου, δηλαδή η κίνηση του άκρου του ελατηρίου μέχρι τα πηνία να έρθουν σε πλήρη επαφή, είναι

Το μήκος του σύρματος που απαιτείται για την περιέλιξη του ελατηρίου υποδεικνύεται στις τεχνικές απαιτήσεις του σχεδίου του.

Ελεύθερος λόγος μήκους ελατηρίουH στη μέση διάμετρό τουΔ λέγεται δείκτης ευελιξίας ελατηρίου(ή απλώς ευελιξία). Ας υποδηλώσουμε τον δείκτη ευελιξίας γ και μετά εξ ορισμού γ = H/ρε. Συνήθως, στο γ≤ 2,5, το ελατήριο παραμένει σταθερό μέχρι να συμπιεστούν πλήρως τα πηνία, αλλά εάν γ >2,5, είναι δυνατή η απώλεια σταθερότητας (ο διαμήκης άξονας του ελατηρίου μπορεί να λυγίσει και να διογκωθεί προς τα πλάγια). Επομένως, για μακριά ελατήρια, χρησιμοποιούνται είτε ράβδοι οδήγησης είτε μανίκια οδηγών για να μην φουσκώνει το ελατήριο στο πλάι.

Φορτώστε τη φύση	Επιτρεπόμενες στρεπτικές τάσεις [ τ ]
Στατικός	0,6 σ Β
Μηδέν	(0,45…0,5) σ Σχεδιασμός και υπολογισμός αξόνων στρέψης Οι άξονες στρέψης είναι εγκατεστημένοι με τέτοιο τρόπο ώστε να αποκλείεται η επίδραση του φορτίου κάμψης σε αυτούς. Το πιο συνηθισμένο είναι να συνδέσετε τα άκρα του άξονα στρέψης με μέρη που μετακινούνται αμοιβαία στη γωνιακή κατεύθυνση χρησιμοποιώντας μια σύνδεση spline. Επομένως, το υλικό του άξονα στρέψης λειτουργεί σε καθαρή στρέψη, επομένως η συνθήκη αντοχής (7) ισχύει για αυτό. Αυτό σημαίνει ότι η εξωτερική διάμετρος ρετο τμήμα εργασίας της κοίλης ράβδου στρέψης μπορεί να επιλεγεί ανάλογα με την αναλογία Οπου β =ρε/ρε– σχετική τιμή της διαμέτρου της οπής που γίνεται κατά μήκος του άξονα της ράβδου στρέψης. Με γνωστές διαμέτρους του τμήματος εργασίας της ράβδου στρέψης, τη συγκεκριμένη γωνία περιστροφής του (η γωνία περιστροφής γύρω από τον διαμήκη άξονα του ενός άκρου του άξονα σε σχέση με το άλλο άκρο του, που σχετίζεται με το μήκος του τμήματος εργασίας της ράβδου στρέψης ) θα καθοριστεί από την ισότητα και η μέγιστη επιτρεπόμενη γωνία συστροφής για τη ράβδο στρέψης στο σύνολό της θα είναι Έτσι, κατά τον υπολογισμό σχεδιασμού (καθορισμός των δομικών διαστάσεων) της ράβδου στρέψης, η διάμετρός της υπολογίζεται με βάση την οριακή ροπή (τύπος 22) και το μήκος υπολογίζεται από τη μέγιστη γωνία συστροφής χρησιμοποιώντας την έκφραση (24). Οι επιτρεπόμενες τάσεις για τα ελικοειδή ελατήρια συμπίεσης-τάσης και τις ράβδους στρέψης μπορούν να αποδοθούν ίδιες σύμφωνα με τις συστάσεις του Πίνακα. 2. Αυτή η ενότητα παρέχει σύντομες πληροφορίες σχετικά με το σχεδιασμό και τον υπολογισμό των δύο πιο κοινών ελαστικών στοιχείων μηχανισμών μηχανών - κυλινδρικών ελικοειδών ελατηρίων και ράβδων στρέψης. Ωστόσο, η γκάμα των ελαστικών στοιχείων που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία είναι αρκετά μεγάλη. Κάθε ένα από αυτά χαρακτηρίζεται από τα δικά του χαρακτηριστικά. Επομένως, για να λάβετε πιο λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με το σχεδιασμό και τον υπολογισμό των ελαστικών στοιχείων, θα πρέπει να ανατρέξετε στην τεχνική βιβλιογραφία. Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου Με ποια κριτήρια μπορούν να βρεθούν ελαστικά στοιχεία στο σχεδιασμό μιας μηχανής; Για ποιους σκοπούς χρησιμοποιούνται τα ελαστικά στοιχεία; Ποιο χαρακτηριστικό ενός ελαστικού στοιχείου θεωρείται το κύριο; Από ποια υλικά πρέπει να είναι κατασκευασμένα τα ελαστικά στοιχεία; Τι είδους καταπόνηση υφίσταται το σύρμα ελατηρίου τάσης-συμπίεσης; Γιατί να επιλέξετε υλικά για ελατήρια υψηλής αντοχής; Ποια είναι αυτά τα υλικά; Τι σημαίνει ανοιχτή και κλειστή περιέλιξη; Ποιος είναι ο υπολογισμός των σπειροειδών ελατηρίων; Ποια είναι τα μοναδικά χαρακτηριστικά των δισκοειδών ελατηρίων; Τα ελαστικά στοιχεία χρησιμοποιούνται ως..... 1) στοιχεία ισχύος 2) αμορτισέρ 3) κινητήρες 4) στοιχεία μέτρησης κατά τη μέτρηση δυνάμεων 5) στοιχεία συμπαγών κατασκευών Μια ομοιόμορφη κατάσταση τάσης σε όλο το μήκος είναι εγγενής στα ..... ελατήρια 1) στριμμένο κυλινδρικό 2) στριφτό κωνικό 3) σε σχήμα δίσκου 4) φυλλώδης Για την κατασκευή στριφτών ελατηρίων από σύρμα με διάμετρο έως 8 mm χρησιμοποιώ ..... χάλυβα. 1) ελατήριο υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα 2) μαγγάνιο 3) οργανική 4) χρώμιο-μαγγάνιο Οι ανθρακοχάλυβες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ελατηρίων διαφέρουν...... 1) υψηλή αντοχή 2) αυξημένη ελαστικότητα 3) σταθερότητα ιδιοτήτων 4) αυξήθηκε σκληρυνσιμότητα Για την κατασκευή στριφτών ελατηρίων με πηνία με διάμετρο έως 15 mm, χρησιμοποιείται χάλυβας .... 1) άνθρακας 2) οργανική 3) χρώμιο-μαγγάνιο 4) χρώμιο βανάδιο Για την κατασκευή στριφτών ελατηρίων με πηνία διαμέτρου 20...25 mm, χρησιμοποιείται ....

Στην οργανοποιία χρησιμοποιούνται ευρέως ελατήρια διαφόρων γεωμετρικών σχημάτων. Είναι επίπεδα, κυρτά, σπειροειδή, βιδωτά.

6.1. Επίπεδα ελατήρια

6.1.1 Εφαρμογές και σχέδια επίπεδων ελατηρίων

Ένα επίπεδο ελατήριο είναι μια πλάκα που λυγίζει και είναι κατασκευασμένη από ελαστικό υλικό. Κατά την κατασκευή, μπορεί να του δοθεί ένα σχήμα που είναι βολικό για τοποθέτηση στο σώμα της συσκευής, ενώ μπορεί να πιάνει λίγο χώρο. Ένα επίπεδο ελατήριο μπορεί να κατασκευαστεί από σχεδόν οποιοδήποτε υλικό ελατηρίου.

Τα επίπεδα ελατήρια χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες συσκευές ηλεκτρικής επαφής. Η πιο διαδεδομένη είναι μια από τις απλούστερες μορφές ενός επίπεδου ελατηρίου με τη μορφή μιας ευθύγραμμης ράβδου που σφίγγεται στο ένα άκρο (Εικ. 6.1, α).

ΕΝΑ - ομάδα επαφής του ηλεκτρομαγνητικού ρελέ. β - επαφή μετάβασης.

V - ελατήρια επαφής συρόμενων

Ρύζι. 6.1 Ελατήρια επαφής:

Χρησιμοποιώντας ένα επίπεδο ελατήριο, μπορεί να κατασκευαστεί ένα αναστρέψιμο ελαστικό σύστημα μικροδιακόπτη, παρέχοντας μια αρκετά υψηλή ταχύτητα απόκρισης (Εικ. 6.1, β).

Τα επίπεδα ελατήρια χρησιμοποιούνται επίσης σε συσκευές ηλεκτρικών επαφών ως συρόμενες επαφές (Εικ. 6.1, γ).

Τα ελαστικά στηρίγματα και οδηγοί από επίπεδα ελατήρια δεν έχουν τριβή ή οπισθοδρόμηση, δεν απαιτούν λίπανση και δεν είναι επιρρεπή σε μόλυνση. Το μειονέκτημα των ελαστικών στηρίξεων και οδηγών είναι οι περιορισμένες γραμμικές και γωνιακές κινήσεις.

Σημαντικές γωνιακές κινήσεις επιτρέπονται από ένα σπειροειδές ελατήριο μέτρησης - μια τρίχα. Οι τρίχες χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλά ενδεικτικά ηλεκτρικά όργανα μέτρησης και προορίζονται για την επιλογή οπισθοδρομήσεων στον μηχανισμό μετάδοσης της συσκευής. Η γωνία περιστροφής της τρίχας είναι περιορισμένη τόσο για λόγους αντοχής όσο και λόγω της απώλειας σταθερότητας του επίπεδου σχήματος της κάμψης της τρίχας σε αρκετά μεγάλες γωνίες συστροφής.

Τα κύρια ελατήρια έχουν σπειροειδές σχήμα και λειτουργούν ως κινητήρας.

Ρύζι. 6.2 Μέθοδοι στερέωσης επίπεδων ελατηρίων

6.1.2 Υπολογισμός επίπεδων και σπειροειδών ελατηρίων

Τα επίπεδα ίσια και καμπύλα ελατήρια είναι μια πλάκα δεδομένου σχήματος (ευθεία ή καμπύλη), η οποία κάμπτεται ελαστικά υπό την επίδραση εξωτερικών φορτίων, δηλ. κάμψεων. Αυτά τα ελατήρια χρησιμοποιούνται συνήθως σε περιπτώσεις όπου η δύναμη επιδρά στο ελατήριο με μια μικρή διαδρομή.

Ανάλογα με τις μεθόδους στερέωσης και τα μέρη όπου εφαρμόζονται φορτία, διακρίνονται τα επίπεδα ελατήρια:

- εργάζονται ως δοκοί προβόλου με συγκεντρωμένο φορτίο στο ελεύθερο άκρο (Εικ. 6.2 α).

- δουλεύοντας σαν δοκοί, ξαπλωμένοι ελεύθερα σε δύο στηρίγματα με συγκεντρωμένο φορτίο (Εικ. 6.2 β).

- λειτουργούν σαν δοκοί, το ένα άκρο των οποίων είναι σταθερό και το άλλο βρίσκεται ελεύθερα σε ένα στήριγμα με συγκεντρωμένο φορτίο (Εικ. 6.2 γ).

- λειτουργούν σαν δοκοί, το ένα άκρο των οποίων είναι αρθρωτό και το άλλο βρίσκεται ελεύθερα σε ένα στήριγμα με συγκεντρωμένο φορτίο (Εικ. 6.2 δ).

- που είναι στρογγυλές πλάκες στερεωμένες στις άκρες και φορτωμένες στη μέση (μεμβράνες) (Εικ. 6.2 δ).

ΕΝΑ) γ) δ)

Όταν σχεδιάζετε ελατήρια με επίπεδα φύλλα, θα πρέπει, αν είναι δυνατόν, να επιλέξετε τα περισσότερα απλά σχήματα, διευκολύνοντας τον υπολογισμό τους. Τα επίπεδα ελατήρια υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τους τύπους

Απόκλιση ελατηρίου από το φορτίο μέσα, m
Πάχος ελατηρίου σε m
Πλάτος ελατηρίου σε m
	Ρυθμίστε σύμφωνα με τις συνθήκες λειτουργίας
RR	Επιλεγμένο από
Απόκλιση εργασίας του ελατηρίου σε m		εποικοδομητικός
Μήκος εργασίας του ελατηρίου σε m		εκτιμήσεις

Τα σπειροειδή ελατήρια τοποθετούνται συνήθως σε ένα τύμπανο για να δώσουν στο ελατήριο ορισμένες εξωτερικές διαστάσεις.