Типы пружин. Волнистые пружины с зазором и перекрытием

Под общим названием пружины объединяют упругие элементы, накапливающие и передающие энергию вследствие упругих деформаций под действием переменных нагрузок. Упругие элементы могут быть металлическими, жидкостными и газовыми.

Разные типы пружин широко применяются в конструкции самых разных механизмах и приборах. В сложных механизмах и агрегатах количество пружинных элементов может исчисляться сотнями и каждый из них выполняет сложные функции. Пружины используются как элемент измерительных приборов, двигателей, находят применение в устройствах, предназначенных для амортизации и виброизоляции, обеспечивают перемещения подвижных элементов кулачковых механизмов и клапанов, необходимую силу сжатия и натяжения в тормозных элементах, муфтах. При внешней простоте конструкции пружины представляют собой ответственные детали, требующие сложных расчетов при разработке и высокой точности изготовления.

Материал: Решите, материал является решающим для весеннего дизайнера. Список материалов, используемых нами на пружинах производителя, приведен здесь. Трудно вывести количество материала, которое необходимо использовать в пружине, исходя из требования нагрузки и отклонения. Поскольку отклонение прямо пропорционально нагрузке, количество материала необходимо соответствующим образом изменить. Различные материалы имеют разные сильные стороны, которые используются в первых расчетных расчетах. В приведенной ниже таблице показаны приблизительные прочности на растяжение.


Пружины классифицируют по характеристикам жесткости, типу нагрузки, особенностям конструкции.

По типу нагрузки различают пружины изгиба, сжатия, растяжения и кручения.

Витые пружины растяжения предназначены для работы в условиях продольно-осевых нагрузок, растягивающих пружину. Витки пружин растяжения в ненагруженном состоянии, как правило, сомкнуты. Пружины этого типа под нагрузкой растягиваются. Для крепления к конструкции на концах пружины при изготовлении формируют кольца или крючки.

Таким образом, щедрые допуски, позволяющие производителю использовать обычные методы. Всегда лучше иметь допуски, основанные на функциональных требованиях. Это предоставит производителю возможность внести необходимые корректировки в изменения размеров и характеристик материала.

Тесные допуски ускоряют производство и отторжение, что приводит к увеличению затрат как для производителя, так и для заказчика. Заусенцы: при производстве пружин производят несколько операций заусенцев. Поскольку хребты безвредны по своей природе, их часто пренебрегают. Заусенцы, образованные после пружинного шлифовального станка или резки, могут иногда мешать нормальному рабочему времени пружин, создавая трение в направляющих или части, удерживающие пружины. Разработчику и клиенту необходимо согласовать границы хребта на основе конструкции пружины и условий работы.

Продольно-осевые нагрузки на сжатие воспринимаются пружинами сжатия. Пружины сжатия отличаются сравнительно широким шагом витков, который уменьшается при нагружении детали. Для равномерного распределения нагрузки вдоль оси пружины, на торцах изделия предусмотрены плоские опорные поверхности (торцовки).

Витые пружины растяжения и сжатия изготавливают из высокоуглеродистых сталей разных марок. В зависимости от требуемых технических и эксплуатационных качеств пружины малых сечений изготавливают из углеродистых сталей марок У9А… У12А и кремнистых, в частности 60С2А. Для производства пружин ответственного назначения применяются сложнолегированные хромомарганцевые, хромокремнемарганцевые, хромованадиевые стали, устойчивые к переменным напряжениям. Детали, предназначенные для эксплуатации в химически агрессивных средах, изготавливают из цветных металлов, в частности бериллиевых бронз, которые представляют собой самый совершенный материал для производства упругих элементов. Бериллиевые бронзы устойчивы к износу и не искрят, что особенно важно в некоторых видах производства. В некоторых случаях вместо бериллиевых бронз предпочтительнее использовать различные марки кремнемарганцевых бронз.

Расчет цилиндрических пружин

Водородное охрупчивание: водород абсорбируется в материале, когда маринованные стали для гальванического приготовления маринуют. Это приводит к преждевременному разрушению пружин при более низком напряжении даже при коротких циклах испытаний. много раз трещины развиваются в мариновании или ванне с покрытием, но появляются только после нанесения покрытия или в какой-то момент, когда пружины оцинкованы при использовании. Риск водородного охрупчивания - это больше, чем воздействие материала на большие нагрузки, высокая твердость по Роквеллу и высокое содержание углерода.

Изготовление пружин происходит по следующей схеме:

Навивка;

Формирование зацепов (для пружин растяжения) или отделка торцов (пружины сжатия) ;

Термическая обработка;

Заневоливание.

Порядок действий зависит от диаметра проволоки. Проволока малых сечений (до 10 мм) как правило подвергается термообработке до навивки пружины. Навивка производится холодным методом, готовое изделие подвергается отпуску. Проволока сечением свыше 10 мм подвергается навивке горячим методом, после чего готовая пружина проходит полный цикл термообработки. Пружинная проволока подразделяется на три класса: высокой, повышенной и нормальной прочности.

Сведения из физики

При такой же твердости закаленная сталь имеет больше возможностей, чем водородное охрупчивание холоднотянутой углеродистой стали. Водородное охрупчивание не может быть быстро проверено или доказано процедурой испытания. сгустка пружин до максимальной грузоподъемности или до фиксированной высоты в течение длительного периода времени может вызвать любые трещины поверхности из-за водородного охрупчивания. Чтобы избежать разрушения из-за водородного охрупчивания, важно сразу же выпекать пружину после нанесения покрытия, чтобы вытеснить водород из материала.

В случаях, когда кроме упругости требуется податливость элемента при минимальных габаритах, применяются многожильные пружины, изготовленные из стальных тросов, свитых из 2…6 проволок. Такие пружины представляют собой один из лучших элементов для виброзащиты конструкции. Обычно многожильные пружины эксплуатируются как пружины сжатия, иногда - как пружины кручения.

Они гарантируют наилучшее сохранение сопротивления и большую скорость пружины. Оцинкованные пружины являются предварительными. Они имеют те же параметры, что и стальные пружины, более устойчивы к коррозии и дешевле, чем пружины из нержавеющей стали. Внешний диаметр пружины можно рассчитать, добавив в два раза диаметр провода, используемого для внутреннего диаметра пружины. Этот параметр показан на диаграмме справа. Если это значение недостижимо, может произойти пластическая деформация, т.е. час пружина постоянно деформируется из-за приложенной силы. Для многих источников нет опасности постоянной деформации. Количество оборотов: это общее количество витков пружины - на диаграмме выше есть шесть. Чтобы вычислить количество активных поворотов, вычтите два внешних витка.

  • Допуск для этого параметра составляет 2%.
  • Пружинные концы: все пружины сжатия имеют сжатые обороты на концах.
  • Частота пружины: весна пружины составляет 15%.
Деформация, устойчивость и критическая частота в спиральных пружинах сжатия. 1 Деформация в спиральном сжатии Устойчивость пружины и критическое отклонение в спиральных пружинах сжатия Критическая частота в спиральных пружинах сжатия. 68 Глава Примеры расчета 1 Статическая загрузка нагрузки на усталость. 75 Глава.

Пружины изгиба имеют сравнительно простую геометрию. К этому типу относятся разнообразные зажимы, стопорные элементы, торсионы и прочие детали, предназначенные для передачи упругих деформаций с минимальными изменениями геометрии.

Пружины кручения работают на скручивание под действием пары сил, прилагаемых в параллельных плоскостях, расположенных перпендикулярно относительно оси пружины. Подразделяются на витые и торсионные. Витыми называют пружины, применяющиеся в бельевых прищепках, мышеловках и прочих устройствах, срабатывающих на открывание-закрывание. В торсионных пружинах момент кручения передается на вал, а пружина накручивается на него. Торсионные пружины, они же плоские спиральные ленточные пружины используются как аккумуляторы энергии в заводных механизмах и некоторых измерительных приборах. Изготавливаются из углеродистой стали высокого качества, прочной и пластичной.

Тем не менее, механические пружины выполняют миссию гибких элементов в машинах, способные претерпевать большие деформации из-за влияния внешних нагрузок, возвращающихся для восстановления их первоначальной формы, когда действие их прекращается, то есть они имеют высокую эластичность. Для его изготовления используются высокоэластичные стали, хотя для некоторых специальных применений можно использовать отвержденную медь и латунь. Из-за высокой стоимости машин в промышленности пружины были тщательно изучены; кроме того, они изготовлены массовым способом, и были определены гениальные конфигурации для достижения целого ряда желаемых свойств.

При необходимости уменьшить вероятность возникновения резонанса сила воздействия и упругая деформация пружины должны находиться в нелинейной зависимости. Эта задача решается за счет применения в конструкции так называемых фвасонных пружин, работающих преимущественно на сжатие. К этому типу относятся параболоидные, конические и телескопические пружины.

Применение пружин очень разнообразно среди наиболее важных, можно упомянуть следующее: в качестве элементов, способных поглощать энергию или ударные нагрузки, например в шасси и железнодорожных остановках. Как силовые устройства для поддержания контакта между элементами, как это видно в кулачковых механизмах и в некоторых типах муфт. В качестве движущего элемента или источника энергии, как в часовых механизмах и игрушках, спортивных орудиях и т.д. в качестве элементов, способных поглощать вибрации. 1.

Введение и цели Целью этого проекта является предоставление электронной таблицы для упрощения процедур проектирования и тестирования пружин для круглого сжатия проволоки. Точно так же сопоставляются разные авторы используемой библиографии, указывая на различия и сходства, которые можно найти. Этот проект включает в себя только пружины сжатия пружины с проволокой круглого сечения. В главе 3 определены все важнейшие геометрические параметры винтовых пружин сжатия круглого провода. Например: диаметр пружины, индекс пружины, постоянная упругости, возможные конфигурации для витков на концах пружины и т.д. глава № 4 посвящена материалам для пружин.

Пружины могут быть и жесткими, таким как пружины прорезного типа, изготовленные из отрезков труб круглого сечения. Такие пружины работают как на сжатие, так и на растяжение.

Для восприятия больших нагрузок в условиях ограниченного пространства применяются пружины тарельчатого типа . Основное предназначение тарельчатых пружин - гашение ударных нагрузок и демпфирование энергии колебаний, они применяются в буферных устройствах. Для производства тарельчатых пружин чаще всего используется сталь 60С2А.

В этой главе мы рассмотрим наиболее важные характеристики, которые должны включать сталь для производства пружин, а также сравнение между разными авторами библиографии. Глава 5 является самой обширной. В нем изучение расчета пружин будет подходить как для статических нагрузок, так и для нагрузок усталости. Для этого будут указаны наиболее важные аспекты расчета усилий. С другой стороны, будет проведено сравнение различий и сходства различных авторов библиографии. Глава 6 посвящена изучению деформации и устойчивости пружин.

Необходимые данные приведены для проверки того, что пружина соответствует условиям стабильности. В главе 7 предлагается упражнение весны, основанное на исходных данных как для статической нагрузки, так и для усталости. В этой главе будут использоваться все знания, представленные в главе. В главе 8 содержится вся информация, необходимая для обработки электронной таблицы. Объясняя шаг за шагом все детали, которые это включает, и, наконец, решая пример главы Чтобы закончить, глава 9 содержит всю библиографию, которая была использована для разработки этого проекта, включая названия и авторов, а также веб-страницы, которые Они были очень полезны. 2.

В амортизаторах используются пружины кольцевого типа , в которых под нагрузкой кольца вдвигаются друг в друга. Пружины, работающие на односторонние изгибающие нагрузки, могут быть и плоскими. Плоская пружина представляет собой предварительно изогнутую жестко зафиксированную пластину.

Помимо этого в конструкции механизмов встречаются торсионные валы и фигурные пружины.

Классификация может быть изготовлена ​​по разным параметрам: - по форме пружины: винтовая цилиндрическая, спиральная коническая, спиральная, ламинарная. - В соответствии с формой поперечного сечения резьбы: круглой, квадратной, прямоугольной. - В зависимости от типа нагрузки они поддерживают: сжатие, растяжение, кручение, изгиб. Это позволяет им уменьшать их объем, когда давление, оказываемое на них, увеличивается, становясь наиболее эффективными доступными устройствами хранения энергии. Они представляют собой наиболее распространенную конфигурацию, используемую на текущем рынке.

Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2015.06.02

Пружины и упругие элементы используют в конструкциях в качестве виброизолирующих, амортизирующих, аккумулирующих, натяжных, динамометрических и других устройств.

Пружины из сейчас в завтра

В зависимости от формы пружины один из инженеров может найти пружины сжатия различной формы: цилиндрические винтовые пружины, спиральное тиснение, винтовые конические, биконические спиральные и эластичные шайбы. 3. Он состоит из стальной проволоки круглого сечения, квадратной или овальной, намотанной в виде цилиндрической спирали влево или вправо и, в свою очередь, с равномерным или переменным шагом. Винтовые пружины с круглым сечением обладают лучшими характеристиками, потому что они выдерживают более низкие напряжения, чем другие типы секций.

Классификация пружин: По виду воспринимаемой нагрузки различают:пружины растяжения, сжатия, кручения и изгиба.

По геометрической форме их называют: винтовыми, спиральными, прямыми и др.

В зависимости от назначения пружины бывают: силовыми (аккумуляторы энергии или движители), измерительными (упругие чувствительные элементы), амортизирующими и т. д.

С другой стороны, спиральные пружины квадратного сечения имеют большее натяжение относительно пружин круглого сечения. Длительность этих пружин несколько ниже из-за более неблагоприятного распределения напряжений. И, наконец, спиральные пружины овальной секции имеют большее натяжение относительно пружин круглого сечения. Разница между переменным или равномерным шагом заключается в том, что в пружине с равномерным шагом соотношение между силой, действующей и деформацией, является линейной, а с переменным шагом это соотношение не пропорционально.

В машиностроении наиболее распространены

винтовые цилиндрические пружины растяжения , сжатия и кручения .

Реже применяют специальные пружины:

тарельчатые и кольцевые – сжатия,

спиральные и стержневые- кручения; листовые (рессоры) . пружины а - растяжения; б - сжатия; в - кручения; г - фасонные

В этом варианте можно получить большее усилие для некоторого смещения по сравнению с другой весной, равной по размеру, но с постоянным шагом. В специальных приложениях, где вам необходимо устранить резонансный эффект, это решение. Для достижения хорошей поддержки и правильной работы концы пружины должны иметь опорные поверхности, которые плоские и перпендикулярно своей оси; по этой причине два оборота на концах ближе друг к другу и при необходимости исправляются. В свою очередь, повороты концов можно скручивать с меньшим диаметром, чтобы облегчить их сборку в цилиндрах с боковым расширением.


а - тарельчатая; б- кольцевая; в - спиральная; г - стержневая; д - рессора

Общая характеристика пружин.

Пружины растяжения навивают без просветов между витками с начальным надавливанием витков, компенсирующим частично внешнюю нагрузку. Компенсирующее усилие составляет (0,25...0,3) F np ,

Рисунок Спиральная пружина сжатия с круглой, квадратной и овальной проволокой 4. Обычно, как следует из названия, они используются в штампах, то есть машинах, которые оказывают давление на объект, как правило, для гравировки, печати или изгиба. В матрице пружина или пружина - это та часть, которая позволяет нажимной пластине возвращаться в исходное положение. При управлении рычагом, который опускает железо, действующее усилие действует в противоположном направлении к пружине, что также служит для предотвращения измельчения штампованного предмета под весом железа.

где F np - предельное растягивающее усилие.

Для передачи внешней нагрузки пружины (диаметра до 3…4 мм) снабжают зацепами в форме отогнутых последних витков. Для ответственных пружин диаметром свыше 4 мм часто применяют закладные зацепы, но они менее технологичны.

Пружины сжатия навивают с просветом между витками, который должен на 10...20 % превышать осевые упругие перемещения каждого витка при наибольшей внешней нагрузке.

Выделяя давление, пружина помогает железу вернуться в исходную точку. Они представляют собой прямоугольную проволочную секцию. Аналогично, эта же норма также определяет четыре серии пружин, которые имеют одинаковые размеры и, следовательно, взаимозаменяемы, предлагают значения нагрузки от наименьшего до наибольшего.

Классификация пружин в промышленности Следует отметить, что в семействе пружин прямоугольного сечения есть пятый серийный суперфуарт, который сохраняет размеры других четырех серий, предлагает значения нагрузки в четыре раза выше, чем у самых сильных серий. Внутри пружин для штамповки или штамповки есть еще одно семейство из четырех серий по одной и той же философии, но с секцией овальной нити, которая, сохраняя основные размеры, предлагает альтернативы силам и маршрутам. Все пружины выполнены из стального сплава.

Пружины кручения навивают обычно с малым углом подъема и небольшими зазорами между витками (0,5 мм). Внешнюю нагрузку они воспри­нимают с помощью зацепов, образуемых отгибом концевых витков.

164 Основные параметры витых пружин. Материалы.

d - диаметр проволоки;

Do средний диаметр;

Индекс c = Do / d ;

n - число рабочих витков;

Длина рабочей части -H 0 ; шаг витков- t = Ho / h ;

Индекс пружины характеризует кривизну витка. Пружины с индексом С 3 применять не рекомендуется из-за высокой концентрации напряжений в витках. Его выбирают в зависимости от диаметра проволоки.

Основными материалами пружин являются высокопрочная специальная пружинная проволока, высокоуглеродистые стали, марганцовистая сталь, кремнистая сталь, хромованадиевая сталь и др.

Для работы в химически активной среде пружины изготовляют из цветных сплавов.

165 Расчет цилиндрических пружин

Напряжения в сечениях и деформации витков.

Под действием осевой растягивающей силы F в поперечном сечении пружины будет действовать поперечная сила F и момент М z = FDo /2 , плоскость которого совпадает с плоскостью пары сил F . Нормальное поперечное сечение витка наклонено к плоскости момента на угол а .

Проекции силы F на оси х , у и z и момент T равны:

Условие прочностной надежности пружины:

- максимальное касательное напряжение в сечении

где k - коэффициент, учитывающий кривизны витков; []- допускаемое касательное напряжение.

W к - момент сопротивления сечения витка.

Для проволоки круглого поперечного сечения

Осевое перемещение пружины:

где - осевая податливость пружины.

Где - осевая податливость одного витка

Тогда Здесь G - модуль сдвига; Е - модуль упругости материала пружины

Диаметр проволоки , обеспечивающий необходимую прочность пружине

с заданным индексом с :

Если пружина сжатия установлена с предварительной затяжкой (нагрузкой) F 1 , то В зависимости от назначения пружины усилие F 1 =(0,1 - 0,5) F 2 . Число витков округляют до полувитка при n 20 ; и до одного витка при n > 20.

Полное число витков n 1 = n + (1,5...2). 1,5...2 витка идут на создание опорных поверхностей.

Полная длина ненагруженной пружины: При больших нагрузках и ограниченных габаритах используют составные пружины сжатия, навивку соседних пружин выполняют в противоположных направлениях (левом и правом).

Для предотвращения выпучивания пружины от потери устойчивости при больших значениях Ho / Do пружину следует ставить на оправках или монтировать в гильзах.