Formula kekakuan spring. Elemen anjal Aplikasi dan reka bentuk mata air rata

Kecenderungan dan trend fesyen. Aksesori, kasut, kecantikan, gaya rambut » Aksesori Formula kekakuan spring. Elemen anjal Aplikasi dan reka bentuk mata air rata

Formula kekakuan spring. Elemen anjal Aplikasi dan reka bentuk mata air rata

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n n 1. ciri umum spring Springs digunakan secara meluas dalam struktur sebagai pengasing getaran, penyerap hentakan, salingan, penegang, dinamometrik dan peranti lain. Jenis musim bunga. Mengikut jenis beban luaran yang dirasakan, ketegangan, mampatan, kilasan dan spring lentur dibezakan.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n spring berpintal (silinder - sambungan, Rajah 1 a, mampatan, Rajah 1 b; kilasan, Rajah 1 c, mampatan berbentuk, Rajah 1 d-e), spring khas (berbentuk dail dan gelang, Rajah 2 a dan b, - mampatan; benar dan spring, Rajah 2 c, - lentur; lingkaran, Rajah 2 d - kilasan, dsb.) Yang paling biasa ialah spring silinder berpintal yang diperbuat daripada dawai bulat.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Spring tegang (lihat Rajah 1 a) digulung, sebagai peraturan, tanpa jurang antara gegelung, dan dalam kebanyakan kes dengan tegangan awal (tekanan) antara gegelung, yang sebahagiannya mengimbangi beban luaran. Ketegangan biasanya (0.25 - 0.3) Fpr (Fnp ialah daya tegangan yang mengehadkan di mana sifat keanjalan bahan spring habis sepenuhnya).

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Untuk memindahkan beban luar, spring tersebut disediakan dengan cangkuk. Sebagai contoh, untuk spring berdiameter kecil (3-4 mm), cangkuk dibuat dalam bentuk pusingan terakhir yang bengkok (Rajah 3 a-c). Walau bagaimanapun, cangkuk tersebut mengurangkan rintangan spring keletihan disebabkan oleh kepekatan tinggi tekanan pada selekoh. Untuk spring kritikal dengan diameter lebih daripada 4 mm, cangkuk terbenam sering digunakan (Rajah 3d-e), walaupun ia kurang maju dari segi teknologi.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n n Spring mampatan (lihat Rajah 1 b) dililit dengan jurang antara gegelung, yang sepatutnya 10-20% lebih tinggi daripada anjakan keanjalan paksi setiap gegelung pada beban luar tertinggi. Satah sokongan mata air diperolehi dengan menekan lilitan terakhir kepada yang bersebelahan dan mengisarnya berserenjang dengan paksi. Mata air panjang di bawah beban boleh kehilangan kestabilan (bonjolan). Untuk mengelakkan lengkokan, mata air tersebut biasanya diletakkan pada mandrel khas (Rajah 4 a) atau dalam gelas (Rajah 4 b).

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n n Keserasian spring dengan bahagian mengawan dicapai dengan memasang gegelung sokongan dalam plat khas, lubang dalam badan, alur (lihat Rajah 4 c). Spring kilasan (lihat Rajah 1 c) biasanya dililit dengan sudut kenaikan kecil dan celah kecil di antara gegelung (0.5 mm). Mereka melihat beban luaran dengan bantuan cangkuk yang dibentuk oleh lenturan lilitan hujung.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Parameter asas spring bergelung. Spring dicirikan oleh parameter utama berikut (lihat Rajah 1b): diameter wayar d atau dimensi keratan rentas; diameter purata Do, indeks c = Do/d; bilangan n giliran bekerja; panjang Ho bahagian kerja; langkah t = Ho/n pusingan, sudut = arctg pusingan naik. Tiga parameter terakhir dipertimbangkan dalam keadaan dipunggah dan dimuatkan.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Indeks spring mencirikan kelengkungan gegelung. Spring dengan indeks 3 tidak disyorkan kerana kepekatan tegasan yang tinggi dalam gegelung. Biasanya, indeks spring dipilih bergantung pada diameter wayar seperti berikut: untuk d 2.5 mm, d = 3--5; 6-12 mm masing-masing c = 5-12; 4-10; 4-9.

SPRING DAN UNSUR ANJAL n Bahan. Mata air bergelung dibuat oleh belitan sejuk atau panas diikuti dengan kemasan hujung, rawatan haba dan kawalan. Bahan utama untuk mata air ialah - dawai spring khas berkekuatan tinggi kelas 1, II dan III dengan diameter 0.2-5 mm, serta keluli: karbon tinggi 65, 70; mangan 65 G; silika 60 C 2 A, krom vanadium 50 HFA, dsb.

SPRING DAN ELEMEN ELASTIK n Spring direka untuk bekerja dalam persekitaran aktif kimia diperbuat daripada aloi bukan ferus. Untuk melindungi permukaan gegelung daripada pengoksidaan, spring kritikal divarnis atau diberi minyak, dan terutamanya spring kritikal dioksidakan dan disalut zink atau kadmium padanya.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n 2. Pengiraan dan reka bentuk spring silinder berpintal Tegasan pada bahagian dan sesaran gegelung. Di bawah tindakan daya paksi F (Rajah 5 a) dalam keratan rentas gegelung spring, daya dalaman F timbul, selari dengan paksi spring, dan momen T \u003d F D 0/2 , satah yang bertepatan dengan satah pasangan daya F. Keratan rentas normal gegelung itu condong kepada momen satah setiap sudut.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n Mengunjurkan faktor daya dalam keratan rentas spring yang dimuatkan pada paksi x, y dan z (Rajah 5, b), dikaitkan dengan bahagian normal gegelung, daya F dan momen T, kita memperoleh Fx = F cos ; Fn = F sin (1) T = Mz = 0.5 F D 0 cos ; Mx = 0.5 F D 0 sin ;

SPRING DAN UNSUR n n n Sudut dongakan lilitan adalah kecil (biasanya 12). Oleh itu, kita boleh mengandaikan bahawa keratan rentas spring berfungsi pada kilasan, mengabaikan faktor daya yang lain. Dalam bahagian gegelung, tegasan ricih maksimum ialah (2) di mana Wk ialah momen rintangan kepada kilasan bahagian gegelung

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Mengambil kira kelengkungan gegelung dan hubungan (2), kita tulis persamaan (1), (3) n di mana F ialah beban luar (tegangan atau mampatan); D 0 ialah diameter purata spring; k - pekali dengan mengambil kira kelengkungan lilitan dan bentuk bahagian (pembetulan kepada formula kilasan rasuk lurus); k - tekanan hukuman yang dibenarkan semasa kilasan.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Nilai pekali k bagi spring dawai bulat dengan indeks c 4 boleh dikira dengan formula.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n Jika kita mengambil kira bahawa untuk dawai keratan rentas bulat Wk = d 3 / 16, maka (4) Spring dengan sudut angkat 12 mempunyai sesaran paksi n F, (5)

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n dengan n ialah pekali pematuhan paksi spring. Pematuhan spring paling mudah ditentukan daripada pertimbangan tenaga. Tenaga potensi spring: dengan T ialah daya kilas dalam keratan rentas spring daripada daya F, G Jk ialah kekukuhan kilasan bahagian gegelung (Jk 0, 1 d 4); l D 0 n ialah jumlah panjang bahagian kerja gegelung;

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n dan pekali pematuhan paksi spring (7) n di manakah pematuhan paksi satu gegelung (pendudukan dalam milimeter di bawah tindakan daya F = 1 H),

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n ditentukan oleh formula (8) n dengan G = E/ 0.384 E ialah modulus ricih (E ialah modulus keanjalan bahan spring).

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Daripada formula (7) ia berikutan bahawa pekali pematuhan spring meningkat dengan peningkatan dalam bilangan lilitan (panjang spring), indeksnya (diameter luar) dan penurunan dalam modulus ricih bahan.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Pengiraan dan reka bentuk spring. Pengiraan diameter wayar dijalankan dari keadaan kekuatan (4). Untuk nilai indeks tertentu dengan (9) n di mana F 2 - beban luaran terbesar.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Tegasan yang dibenarkan [k] untuk spring yang diperbuat daripada keluli 60 C 2, 60 C 2 H 2 A dan 50 HFA mengambil: 750 MPa - di bawah tindakan beban berubah-ubah statik atau perlahan-lahan, serta untuk bukan- mata air kritikal; 400 MPa - untuk spring yang dimuatkan secara dinamik yang bertanggungjawab. Untuk spring bertanggungjawab dimuatkan secara dinamik yang diperbuat daripada gangsa [k] tetapkan (0, 2-0, 3) in; untuk mata air gangsa yang tidak bertanggungjawab - (0.4-0.6) c.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Bilangan lilitan kerja yang diperlukan ditentukan daripada hubungan (5) mengikut anjakan kenyal (lejang) spring yang diberikan. Jika spring mampatan dipasang dengan pengetatan awal (beban) F 1, maka (10) Bergantung pada tujuan spring, daya F 1 = (0.1- 0.5) F 2. Dengan menukar nilai F 1, anda boleh melaraskan draf kerja spring. Bilangan pusingan dibundarkan ke atas kepada separuh pusingan untuk n 20 dan kepada satu pusingan untuk n > 20.

SPRING DAN ELEMEN ELASTIK n Jumlah lilitan n n H 0 \u003d H 3 + n (t - d), (12) dengan H 3 \u003d (n 1 - 0, 5) d ialah panjang spring, dimampatkan sehingga selekoh kerja bersebelahan bersentuhan; t ialah langkah musim bunga. n n n 1 = n + (l, 5 -2, 0). (11) Tambahan 1, 5-2 pusingan digunakan untuk pemampatan untuk mencipta permukaan galas untuk spring. Pada rajah. 6 menunjukkan hubungan antara beban dan endapan spring mampatan. Panjang penuh spring punggah n

SPRING DAN UNSUR n n Jumlah lilitan dikurangkan sebanyak 0.5 disebabkan pengisaran setiap hujung spring sebanyak 0.25 d untuk membentuk hujung sokongan rata. Penempatan spring maksimum, iaitu, pergerakan hujung spring sehingga gegelung bersentuhan penuh (lihat Rajah 6), ditentukan oleh formula

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n n Pic spring ditentukan bergantung pada nilai 3 daripada perhubungan anggaran berikut: Panjang wayar yang diperlukan untuk pembuatan spring di mana = 6 - 9° ialah sudut dongakan gegelung. daripada spring yang tidak dimuatkan.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n Untuk mengelakkan lengkokan spring daripada kehilangan kestabilan, kelenturannya H 0 / D 0 mestilah kurang daripada 2.5. .

SPRINGS DAN ELEMEN ELASTIK n n n Panjang pemasangan spring, iaitu panjang spring selepas mengetatkannya dengan daya F 1 (lihat Rajah 6), ditentukan oleh formula H 1 \u003d H 0 - 1 \u003d H 0 - n F 1 di bawah tindakan beban luaran terbesar panjang spring H 2 \u003d H 0 - 1 \u003d H 0 - n F 2 dan panjang terkecil spring akan berkuat kuasa F 3 sepadan dengan panjang H 3 \u003d H 0 - 3

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Sudut kecondongan garis lurus F = f() ke paksi absis (lihat Rajah 6) ditentukan daripada formula

SPRING DAN ELEMEN ELASTIK n Untuk beban berat dan dimensi sempit, spring mampatan komposit digunakan (lihat Rajah 4, c) - satu set beberapa (lebih kerap dua) spring terletak secara sepusat yang pada masa yang sama merasakan beban luaran. Untuk mengelakkan pemusingan kuat penyokong hujung dan herotan, spring sepaksi dililit ke arah yang bertentangan (kiri dan kanan). Sokongan dibuat sedemikian rupa sehingga pemusatan bersama mata air dapat dipastikan.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n Untuk pengagihan seragam beban antara mereka, adalah wajar bahawa spring komposit mempunyai draf yang sama (anjakan paksi), dan panjang spring, dimampatkan sehingga gegelung bersentuhan, adalah lebih kurang sama. Dalam keadaan tidak dimuatkan, panjang pegas sambungan H 0 = n d+2 hz; di mana hz \u003d (0, 5- 1, 0) D 0 ialah ketinggian satu cangkuk. Pada beban luaran maksimum, panjang spring sambungan H 2 \u003d H 0 + n (F 2 - F 1 *) di mana F 1 * ialah daya mampatan awal gegelung semasa penggulungan.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n Panjang wayar untuk pembuatan spring ditentukan oleh formula di mana lz ialah panjang wayar untuk satu treler.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Spring adalah perkara biasa, di mana bukannya wayar digunakan kabel, dipintal daripada dua hingga enam wayar diameter kecil (d \u003d 0.8 - 2.0 mm), - spring terkandas. Dengan reka bentuk, mata air tersebut adalah bersamaan dengan mata air sepusat. Disebabkan kapasiti redamannya yang tinggi (akibat geseran antara helai) dan pematuhan, spring terkandas berfungsi dengan baik dalam penyerap hentak dan peranti yang serupa. Di bawah tindakan beban berubah-ubah, spring terkandas dengan cepat gagal kerana kehausan teras.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Dalam struktur yang beroperasi di bawah getaran dan beban hentakan, spring berbentuk kadangkala digunakan (lihat Rajah 1, d-f) dengan hubungan tak linear antara kuasa luar dan pergerakan anjal spring.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n Jidar keselamatan. Di bawah tindakan beban statik, spring boleh gagal disebabkan oleh ubah bentuk plastik dalam gegelung. Dari segi ubah bentuk plastik, margin keselamatan adalah di mana maks ialah tegasan ricih terbesar dalam gegelung spring, dikira dengan formula (3), pada F=F 1.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Spring beroperasi secara berterusan di bawah beban berubah-ubah mesti direka bentuk untuk rintangan lesu. Spring dicirikan oleh beban asimetri, di mana daya berubah dari F 1 kepada F 2 (lihat Rajah 6). Pada masa yang sama, di bahagian lilitan voltan

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n amplitud dan tegasan kitaran purata n Untuk tegasan tangen margin keselamatan n di mana K d ialah pekali kesan skala (untuk spring yang diperbuat daripada wayar d 8 mm bersamaan dengan 1); = 0, 1- 0, 2 - pekali asimetri kitaran.

SPRINGS DAN ELEMEN ELASTIK n n Had ketahanan - 1 wayar dengan kilasan berubah dalam kitaran simetri: 300-350 MPa - untuk keluli 65, 70, 55 GS, 65 G; 400-450 MPa - untuk keluli 55 C 2, 60 C 2 A; 500-550 MPa - untuk keluli 60 C 2 HFA, dsb. Apabila menentukan faktor keselamatan, faktor kepekatan tegasan berkesan K = 1 diambil. Kepekatan tegasan diambil kira oleh pekali k dalam formula untuk tegasan.

SPRING DAN UNSUR n Dalam kes getaran bergema spring (contohnya, spring injap) boleh berlaku peningkatan dalam komponen pembolehubah kitaran pada m yang tetap. Dalam kes ini, margin keselamatan untuk tegasan berselang-seli

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n Untuk meningkatkan rintangan lesu (sebanyak 20-50%), spring dikuatkan dengan letupan tembakan, yang mewujudkan tegasan baki mampatan dalam lapisan permukaan gegelung. Untuk memproses spring, bola dengan diameter 0.5-1.0 mm digunakan. Lebih cekap ialah rawatan spring dengan bebola berdiameter kecil pada kelajuan penerbangan yang tinggi.

SPRING DAN UNSUR ANJAL n n Pengiraan beban impak. Dalam beberapa reka bentuk (penyerap hentakan, dsb.), spring beroperasi di bawah beban hentakan yang digunakan hampir serta-merta (pada kelajuan tinggi) dengan tenaga hentaman yang diketahui. Dalam kes ini, gegelung individu spring mendapat kelajuan yang agak besar dan boleh berlanggar secara berbahaya. Pengiraan sistem sebenar beban hentaman dikaitkan dengan kesukaran yang ketara (dengan mengambil kira sentuhan, ubah bentuk anjal dan plastik, proses gelombang, dsb.); oleh itu, untuk aplikasi kejuruteraan, kami menghadkan diri kami kepada kaedah pengiraan tenaga.

SPRING DAN ELEMEN ELASTIK n n n Tugas utama analisis beban hentaman adalah untuk menentukan penyelesaian dinamik (anjakan paksi) dan beban statik yang setara dengan hentaman pada spring dengan dimensi yang diketahui. Pertimbangkan kesan rod dengan jisim m pada peredam spring (Rajah 7). Jika kita mengabaikan ubah bentuk omboh dan menganggap bahawa selepas hentaman, ubah bentuk elastik serta-merta meliputi seluruh spring, kita boleh menulis persamaan imbangan tenaga dalam bentuk di mana Fd ialah daya graviti rod; K- tenaga kinetik sistem selepas kesan,

SPRING DAN ELEMEN ELASTIK n ditentukan oleh formula (13) n di mana v 0 - kelajuan omboh; - pekali pengurangan jisim spring ke tempat hentaman

SPRING DAN UNSUR ELASTIK n n n Jika kita mengandaikan bahawa kelajuan pergerakan gegelung spring berubah secara linear sepanjang panjangnya, maka = 1/3. Sebutan kedua di sebelah kiri persamaan (13) menyatakan kerja omboh selepas hentaman dengan penyelesaian spring dinamik q. Bahagian kanan persamaan (13) ialah tenaga potensi ubah bentuk spring (dengan pematuhan m), yang boleh dikembalikan dengan memunggah secara beransur-ansur spring cacat.

SPRING DAN UNSUR ELASTIK Dengan beban serta-merta v 0 = 0; d \u003d 2 sudu besar. Beban statik yang setara dengan kesan tin. dikira daripada hubungan n n

SPRING DAN ELEMEN ELASTIK n Elemen anjal getah digunakan dalam pembinaan gandingan anjal, penyokong penebat getaran dan bunyi serta peranti lain untuk mendapatkan anjakan yang besar. Unsur sedemikian biasanya memindahkan beban melalui bahagian logam (plat, tiub, dll.).

SPRINGS DAN UNSUR ELASTIK n Kelebihan elemen anjal getah: keupayaan penebat elektrik; kapasiti redaman tinggi (pelesapan tenaga dalam getah mencapai 30-80%); keupayaan untuk menyimpan lebih banyak tenaga per unit jisim daripada keluli spring (sehingga 10 kali). Dalam jadual. 1 menunjukkan skema pengiraan dan formula untuk penentuan anggaran tegasan dan sesaran bagi unsur kenyal getah.

SPRING DAN UNSUR n Bahan unsur - getah teknikal dengan kekuatan tegangan (dalam 8 MPa; modulus ricih G = 500-900 MPa. Dalam tahun lepas unsur elastik pneumoelastik menjadi meluas.

Definisi

Daya yang berlaku akibat ubah bentuk badan dan cuba mengembalikannya ke keadaan asalnya dipanggil daya kenyal.

Selalunya ia dilambangkan dengan $(\overline(F))_(upr)$. Daya kenyal muncul hanya apabila badan berubah bentuk dan hilang jika ubah bentuk hilang. Jika, selepas mengeluarkan beban luaran, badan memulihkan sepenuhnya saiz dan bentuknya, maka ubah bentuk sedemikian dipanggil elastik.

R. Hooke, yang sezaman dengan I. Newton, mewujudkan pergantungan daya kenyal pada magnitud ubah bentuk. Hooke meragui kesahihan kesimpulannya untuk masa yang lama. Dalam salah satu bukunya, dia memberikan rumusan yang disulitkan undang-undangnya. Yang bermaksud: "Ut tensio, sic vis" dalam bahasa Latin: apakah regangan, begitulah kekuatan.

Pertimbangkan spring tertakluk kepada daya tegangan ($\overline(F)$) yang diarahkan menegak ke bawah (Rajah 1).

Daya $\overline(F\ )$ dipanggil daya ubah bentuk. Di bawah pengaruh daya ubah bentuk, panjang spring bertambah. Akibatnya, daya kenyal ($(\overline(F))_u$) muncul pada musim bunga, mengimbangi daya $\overline(F\ )$. Jika ubah bentuk kecil dan elastik, maka pemanjangan spring ($\Delta l$) adalah berkadar terus dengan daya ubah bentuk:

\[\overline(F)=k\Delta l\left(1\right),\]

di mana dalam pekali kekadaran dipanggil kekakuan spring (pekali keanjalan) $k$.

Ketegaran (sebagai sifat) ialah ciri sifat keanjalan badan yang sedang cacat. Ketegaran dianggap sebagai keupayaan badan untuk menahan daya luaran, keupayaan untuk mengekalkan parameter geometrinya. Semakin besar kekakuan spring, semakin kurang ia mengubah panjangnya di bawah pengaruh daya tertentu. Pekali kekakuan adalah ciri utama kekakuan (sebagai sifat badan).

Pekali kekakuan spring bergantung pada bahan dari mana spring dibuat dan ciri geometrinya. Sebagai contoh, pekali kekukuhan spring gegelung bergelung, yang dililit daripada dawai bulat dan tertakluk kepada ubah bentuk keanjalan di sepanjang paksinya, boleh dikira sebagai:

dengan $G$ ialah modulus ricih (nilai bergantung pada bahan); $d$ - diameter wayar; $d_p$ - diameter gegelung spring; $n$ ialah bilangan gegelung spring.

Unit ukuran untuk pekali kekakuan dalam sistem antarabangsa unit (SI) ialah newton dibahagikan dengan meter:

\[\left=\left[\frac(F_(upr\ ))(x)\right]=\frac(\left)(\left)=\frac(H)(m).\]

Pekali kekakuan adalah sama dengan jumlah daya yang mesti dikenakan pada spring untuk menukar panjangnya per unit jarak.

Formula kekakuan spring

Biarkan spring $N$ disambung secara bersiri. Kemudian kekakuan keseluruhan sendi adalah sama dengan:

\[\frac(1)(k)=\frac(1)(k_1)+\frac(1)(k_2)+\dots =\sum\limits^N_(\ i=1)(\frac(1) (k_i)\kiri(3\kanan),)\]

di mana $k_i$ ialah kekakuan spring $i-th$.

Apabila spring disambung secara bersiri, kekakuan sistem ditentukan sebagai:

Contoh masalah dengan penyelesaian

Contoh 1

Senaman. Spring tanpa ketiadaan beban mempunyai panjang $l=0.01$ m dan kekukuhan sama dengan 10 $\frac(N)(m).\ $Apakah kekukuhan spring dan panjangnya jika daya bertindak ke atas spring ialah $F$= 2 N ? Andaikan bahawa ubah bentuk spring adalah kecil dan kenyal.

Penyelesaian. Kekakuan spring di bawah ubah bentuk elastik adalah nilai tetap, yang bermaksud bahawa dalam masalah kita:

Di bawah ubah bentuk elastik, hukum Hooke dipenuhi:

Daripada (1.2) kita dapati pemanjangan spring:

\[\Delta l=\frac(F)(k)\kiri(1.3\kanan).\]

Panjang spring yang diregangkan ialah:

Kira panjang baru spring:

Jawab. 1) $k"=10\ \frac(Н)(m)$; 2) $l"=0.21$ m

Contoh 2

Senaman. Dua spring dengan kekakuan $k_1$ dan $k_2$ disambung secara bersiri. Apakah pemanjangan spring pertama (Rajah 3) jika panjang spring kedua ditambah sebanyak $\Delta l_2$?

Penyelesaian. Jika spring disambungkan secara bersiri, maka daya ubah bentuk ($\overline(F)$) yang bertindak pada setiap spring adalah sama, iaitu, ia boleh ditulis untuk spring pertama:

Untuk musim bunga kedua kami menulis:

Jika bahagian kiri ungkapan (2.1) dan (2.2) adalah sama, maka bahagian kanan juga boleh disamakan:

Daripada kesamaan (2.3) kita memperoleh pemanjangan spring pertama:

\[\Delta l_1=\frac(k_2\Delta l_2)(k_1).\]

Jawab.$\Delta l_1=\frac(k_2\Delta l_2)(k_1)$

Baru-baru ini, mereka sekali lagi mula menggunakan teknologi yang telah lama diketahui, tetapi jarang digunakan mata air terkandas, yang terdiri daripada beberapa wayar (teras) yang dipintal menjadi tali (Rajah 902, I-V), dari mana mata air terluka (mampatan, ketegangan, kilasan) . Hujung tali melecur untuk mengelakkan terkandas. Sudut letak δ (lihat Rajah 902, I) biasanya dibuat bersamaan dengan 20-30 °.

Arah letak kabel dipilih supaya kabel berpusing dan bukannya terlepas semasa ubah bentuk anjal spring. Mata air mampatan dengan belitan kanan diperbuat daripada tali lay kiri dan sebaliknya. Untuk spring ketegangan, arah lay dan kecondongan lilitan mesti sepadan. Dalam mata air kilasan, arah lay adalah acuh tak acuh.

Ketumpatan lay, lay pitch dan teknologi lay mempunyai pengaruh yang besar terhadap sifat keanjalan mata air terdampar. Selepas tali dipintal, kemunduran elastik berlaku, teras bergerak dari satu sama lain. Penggulungan mata air, seterusnya, mengubah susunan bersama teras gegelung.

Dalam keadaan bebas musim bunga, hampir selalu terdapat jurang antara teras. Pada peringkat awal pemuatan, mata air berfungsi sebagai wayar berasingan; cirinya (Rajah 903) mempunyai rupa yang lembut.

Dengan peningkatan lagi dalam beban, kabel berpusing, teras ditutup dan mula berfungsi sebagai satu; kekakuan spring meningkat. Atas sebab ini, ciri-ciri spring terkandas mempunyai titik pecah (a) sepadan dengan permulaan penutupan gegelung.

Kelebihan mata air terdampar adalah disebabkan perkara berikut. Penggunaan beberapa wayar nipis dan bukannya satu wayar besar memungkinkan untuk meningkatkan tegasan yang dikira disebabkan oleh peningkatan kekuatan yang wujud dalam wayar nipis. Gegelung yang terdiri daripada helai diameter kecil adalah lebih lentur daripada gegelung besar yang setara, sebahagiannya disebabkan oleh peningkatan tegasan dibenarkan, dan terutamanya disebabkan oleh nilai yang lebih tinggi untuk setiap helai individu indeks c = D / d, yang secara mendadak menjejaskan kekakuan. .

Ciri rata bagi mata air terkandas boleh berguna dalam beberapa kes apabila ia diperlukan untuk mendapatkan ubah bentuk anjal yang besar dalam dimensi paksi dan jejari terhad.

Satu lagi ciri yang membezakan spring terkandas ialah peningkatan kapasiti redaman akibat geseran antara gegelung semasa ubah bentuk anjal. Oleh itu, mata air sedemikian boleh digunakan untuk menghilangkan tenaga, dengan beban seperti kejutan, untuk meredam getaran yang berlaku di bawah beban tersebut; ia juga menyumbang kepada redaman diri ayunan resonan gegelung spring.

Walau bagaimanapun, peningkatan geseran menyebabkan haus pada gegelung, disertai dengan penurunan rintangan lesu spring.

Dalam penilaian perbandingan fleksibiliti spring terkandas dan spring wayar tunggal, kesilapan sering dilakukan dengan membandingkan spring dengan luas keratan rentas yang sama (jumlah untuk gegelung terdampar).

Ini tidak mengambil kira hakikat bahawa kapasiti beban spring terkandas dengan yang lain syarat sama rata kurang daripada spring wayar tunggal, dan ia berkurangan dengan peningkatan bilangan helai.

Penilaian hendaklah berdasarkan keadaan kapasiti beban yang sama. Hanya dalam kes ini ia betul dengan bilangan teras yang berbeza. Dalam penilaian ini, faedah mata air terdampar kelihatan lebih sederhana daripada yang dijangkakan.

Mari kita bandingkan pematuhan spring terkandas dan spring wayar tunggal dengan diameter purata yang sama, bilangan lilitan, daya (beban) P dan margin keselamatan.

Sebagai anggaran pertama, kita akan mempertimbangkan spring terkandas sebagai satu siri spring selari dengan gegelung keratan rentas kecil.

Diameter d" teras spring terdampar di bawah keadaan ini adalah berkaitan dengan diameter d wayar besar mengikut nisbah

di mana n ialah bilangan teras; [τ] dan [τ"] ialah tegasan ricih yang dibenarkan; k dan k" ialah faktor bentuk spring (indeksnya).

Oleh kerana keakraban nilai kepada perpaduan boleh ditulis

Nisbah jisim spring yang dibandingkan

atau dengan menggantikan nilai d "/d daripada persamaan (418)

Nilai nisbah d "/d dan m" / m, bergantung kepada bilangan teras, diberikan di bawah.

Seperti yang dapat dilihat, pengurangan diameter wayar untuk spring terdampar tidak sama sekali begitu besar untuk memberikan keuntungan yang ketara dalam kekuatan walaupun dalam julat nilai kecil d dan d" (dengan cara ini, keadaan ini membenarkan andaian di atas bahawa faktor itu hampir dengan perpaduan.

Nisbah terikan λ" spring terkandas kepada terikan λ spring wayar pepejal

Menggantikan d "/d daripada persamaan (417) ke dalam ungkapan ini, kita perolehi

Nilai [τ"]/[τ], seperti yang ditunjukkan di atas, adalah hampir kepada perpaduan. Oleh itu

Nilai λ"/λ yang dikira daripada ungkapan ini untuk bilangan helai n yang berbeza diberikan di bawah (apabila menentukan, nilai awal k = 6 diambil untuk k).

Seperti yang dapat dilihat, di bawah andaian awal kesamaan beban, peralihan kepada mata air terkandas menyediakan, untuk nilai sebenar bilangan helai, keuntungan dalam pematuhan 35-125%.

Pada rajah. 904 menunjukkan rajah ringkasan perubahan dalam faktor d "/ d; λ" / λ dan m "/ m untuk spring terkandas yang sama beban dan kekuatan yang sama bergantung kepada bilangan teras.

Bersama-sama dengan peningkatan jisim dengan peningkatan bilangan helai, peningkatan diameter keratan rentas lilitan harus diambil kira. Untuk bilangan helai dalam n = 2–7, diameter keratan rentas lilitan, secara purata, 60% lebih besar daripada diameter keseluruhan dawai yang setara. Ini membawa kepada fakta bahawa untuk mengekalkan kelegaan antara gegelung, adalah perlu untuk meningkatkan padang dan jumlah panjang mata air.

Keuntungan hasil yang disediakan oleh spring berbilang lembar boleh diperolehi dalam spring wayar tunggal. Untuk melakukan ini, secara serentak meningkatkan diameter D spring; mengurangkan diameter d wayar; meningkatkan tahap tegasan (iaitu, keluli berkualiti tinggi digunakan). Akhirnya, spring wayar tunggal dengan volum yang sama akan menjadi lebih ringan, lebih kecil dan jauh lebih murah daripada spring berbilang lembar disebabkan oleh kerumitan pembuatan spring berbilang lembar. Untuk ini kita boleh menambah kelemahan mata air terkandas berikut:

1) kemustahilan (untuk mata air mampatan) pengisian yang betul pada hujung (dengan mengisar hujung musim bunga), yang memastikan penggunaan pusat beban; sentiasa ada beberapa kesipian beban, menyebabkan lenturan tambahan spring;

2) kerumitan pembuatan;

3) penyebaran ciri atas sebab teknologi; kesukaran untuk mendapatkan keputusan yang stabil dan boleh dihasilkan semula;

4) haus teras akibat geseran antara gegelung, yang berlaku dengan ubah bentuk berulang spring dan menyebabkan penurunan mendadak dalam rintangan terhadap keletihan spring. Kelemahan terakhir tidak termasuk penggunaan spring terkandas untuk pemuatan kitaran jangka panjang.

Spring terkandas boleh digunakan untuk pemuatan statik dan pemuatan dinamik berkala dengan bilangan kitaran yang terhad.

Mata air pelbagai bentuk geometri digunakan secara meluas dalam instrumentasi. Mereka rata, melengkung, lingkaran, skru.

6.1. mata air rata

6.1.1 Aplikasi dan reka bentuk mata air rata

Spring rata ialah plat yang bengkok dan diperbuat daripada bahan kenyal. Semasa pembuatan, ia boleh dibentuk supaya muat dengan selesa di dalam badan peranti, sementara ia boleh mengambil sedikit ruang. Spring rata boleh dibuat daripada hampir semua bahan spring.

Mata air rata digunakan secara meluas dalam pelbagai peranti sentuhan elektrik. Yang paling meluas ialah salah satu bentuk termudah bagi spring rata dalam bentuk batang lurus yang dicubit pada satu hujung (Rajah 6.1, a).

a - kumpulan kenalan geganti elektromagnet; b - kenalan tukar ganti;

dalam - mata air sentuhan gelongsor

nasi. 6.1 Pegas kenalan:

Dengan bantuan spring rata, sistem suis mikro elastik togol boleh dibuat, memberikan yang mencukupi kelajuan tinggi operasi (Rajah 6.1, b).

Spring rata juga digunakan dalam peranti sentuhan elektrik sebagai sesentuh gelongsor (Rajah 6.1, c).

Penyokong dan pemandu elastik yang diperbuat daripada mata air rata tidak mempunyai geseran dan tindak balas, tidak memerlukan pelinciran, tidak takut pencemaran. Kekurangan sokongan dan panduan anjal adalah pergerakan linear dan sudut yang terhad.

Anjakan sudut yang ketara dibenarkan oleh spring pengukur bentuk lingkaran - rambut. Rambut digunakan secara meluas dalam banyak alat pengukur elektrik dan direka bentuk untuk memilih tindak balas mekanisme penghantaran peranti. Sudut putar rambut adalah terhad atas sebab kekuatan dan sehubungan dengan kehilangan kestabilan bentuk rata lentur rambut pada sudut twist yang cukup besar.

Spring gegelung mempunyai bentuk lingkaran, yang bertindak sebagai enjin.

nasi. 6.2 Cara-cara memasang spring rata

6.1.2 Pengiraan spring rata dan gegelung

Spring lurus dan melengkung rata adalah plat bentuk tertentu (lurus atau melengkung), yang, di bawah tindakan beban luaran, bengkok secara elastik, iaitu, bengkok. Mata air ini biasanya digunakan dalam kes di mana daya bertindak ke atas spring dalam pukulan kecil.

Bergantung pada kaedah pengikat dan tempat penggunaan beban, mata air rata dibezakan:

- bekerja sebagai rasuk julur dengan beban tertumpu pada hujung bebas (Rajah 6.2 a);

- bekerja sebagai rasuk, berbaring bebas pada dua penyokong dengan beban pekat (Rajah 6.2 b);

- berfungsi sebagai rasuk, satu hujungnya tetap, dan satu lagi terletak bebas pada sokongan dengan beban pekat (Rajah 6.2 c);

- berfungsi sebagai rasuk, satu hujungnya berengsel, dan satu lagi terletak bebas pada sokongan dengan beban pekat (Rajah 6.2 d);

- yang merupakan plat bulat yang dipasang di tepi dan dimuatkan di tengah (membran) (Rajah 6.2 e).

a) c) d)

Apabila mereka bentuk mata air daun rata, anda harus, jika boleh, memilih yang paling sesuai untuk mereka. bentuk yang ringkas, memudahkan pengiraan mereka. Spring rata dikira dengan formula,



Pesongan spring daripada beban, m

Ketebalan spring dalam m

Lebar spring dalam m

	Tetapkan mengikut keadaan kerja

hlm	Dipilih oleh
Pesongan kerja spring dalam m		membina
Panjang kerja spring dalam m		pertimbangan

Spring gegelung biasanya diletakkan di dalam dram untuk memberikan spring dimensi luaran tertentu.

Setiap kereta mempunyai butiran khusus yang pada asasnya berbeza daripada yang lain. Mereka dipanggil unsur elastik. Elemen anjal mempunyai pelbagai reka bentuk yang sangat berbeza antara satu sama lain. Oleh itu, definisi umum boleh diberikan.

Unsur elastik dipanggil bahagian mesin, kerja yang berdasarkan keupayaan untuk mengubah bentuknya di bawah pengaruh beban luaran dan memulihkannya kepada bentuk asalnya selepas mengeluarkan beban ini.

Atau definisi lain:

Unsur elastik - bahagian, ketegarannya jauh lebih rendah daripada bahagian lain, dan ubah bentuknya lebih tinggi.

Disebabkan oleh sifat ini, unsur elastik adalah yang pertama merasakan kejutan, getaran dan ubah bentuk.

Selalunya, elemen elastik mudah dikesan semasa memeriksa mesin, seperti tayar getah roda, spring dan spring, tempat duduk empuk untuk pemandu dan pemandu.

Kadang-kadang unsur elastik tersembunyi di bawah samaran bahagian lain, contohnya, aci kilasan nipis, kancing dengan leher panjang nipis, rod berdinding nipis, gasket, cangkang, dll. Walau bagaimanapun, di sini juga, seorang pereka yang berpengalaman akan dapat mengenali dan menggunakan elemen anjal "bersama" sedemikian dengan tepat dengan ketegarannya yang agak rendah.

Unsur elastik digunakan secara meluas:

Untuk susut nilai (pengurangan pecutan dan daya inersia semasa kejutan dan getaran disebabkan oleh masa ubah bentuk yang lebih lama bagi elemen anjal berbanding bahagian tegar, seperti spring kereta);

Untuk mencipta daya malar (contohnya, pencuci elastik dan berlubang di bawah nat mewujudkan daya geseran yang berterusan dalam benang, yang menghalang membuka skru sendiri, daya menekan cakera klac);

Untuk penutupan kuasa pasangan kinematik, untuk menghapuskan pengaruh jurang pada ketepatan pergerakan, contohnya, dalam mekanisme sesondol pengedaran enjin pembakaran dalaman;

Untuk pengumpulan (pengumpulan) tenaga mekanikal (spring jam, spring penyerang senjata, busur busur, getah katapel, dll.);

Untuk mengukur daya (skala spring adalah berdasarkan hubungan antara berat dan ubah bentuk spring pengukur mengikut hukum Hooke);

Untuk persepsi tenaga hentaman, contohnya, mata air penampan yang digunakan dalam kereta api, kepingan artileri.

Sebilangan besar elemen elastik yang berbeza digunakan dalam peranti teknikal, tetapi tiga jenis elemen berikut, biasanya diperbuat daripada logam, adalah yang paling biasa:

Mata air- elemen anjal direka untuk mencipta (mempersepsikan) beban daya tertumpu.

palang kilasan- elemen elastik, biasanya dibuat dalam bentuk aci dan direka untuk mencipta (mempersepsikan) beban momen tertumpu.

selaput- elemen elastik yang direka untuk mencipta (mempersepsikan) beban kuasa (tekanan) yang diagihkan ke atas permukaannya.

Unsur elastik digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang teknologi. Ia boleh didapati dalam pen mata air yang anda gunakan untuk menulis abstrak, dan dalam lengan kecil (contohnya, mata air utama), dan dalam MGKM (mata air injap enjin pembakaran dalaman, mata air dalam cengkaman dan cengkaman utama, mata air suis dan suis togol, penumbuk getah dalam pengehad memutarkan pengimbang kenderaan yang dikesan, dsb., dsb.).

Dalam teknologi, bersama-sama dengan mata air mampatan tegangan teras tunggal heliks silinder, spring tork dan aci kilasan digunakan secara meluas.

Dalam bahagian ini, hanya dua jenis sebilangan besar elemen elastik dipertimbangkan: mata air tegangan-mampatan heliks heliks dan palang kilasan.

Pengelasan unsur elastik

1) Mengikut jenis beban yang dicipta (dipersepsikan): kuasa(mata air, penyerap hentak, peredam) - merasakan daya tertumpu; sekejap(mata air tork, bar kilasan) - tork pekat (sepasang daya); beban teragih(diafragma tekanan, belos, tiub Bourdon, dll.).

2) Mengikut jenis bahan yang digunakan untuk mengeluarkan unsur elastik: logam(keluli, keluli tahan karat, gangsa, spring loyang, palang kilasan, diafragma, belos, tiub Bourdon) dan bukan logam diperbuat daripada getah dan plastik (peredam dan penyerap hentak, membran).

3) Mengikut jenis tegasan utama yang timbul dalam bahan unsur elastik dalam proses ubah bentuknya: tegangan-mampatan(batang, wayar), kilasan(pegas gegelung, palang kilasan), membengkok(spring lentur, spring).

4) Bergantung pada hubungan antara beban yang bertindak ke atas elemen elastik dan ubah bentuknya: linear(lengkung beban-terikan ialah garis lurus) dan

5) Bergantung pada bentuk dan reka bentuk: spring, heliks silinder, bujang dan terkandas, skru kon, skru tong, poppet, berlubang silinder, lingkaran(pita dan bulat), rata, mata air(spring lentur berbilang lapisan), palang kilasan(aci spring), kerinting dan lain-lain.

6) Bergantung pada cara pengeluaran: dipintal, dipusing, dicap, tetapan jenis dan lain-lain.

7) Spring dibahagikan kepada kelas. Kelas 1 - untuk kitaran pemuatan yang banyak (pegas injap enjin kereta). Kelas ke-2 untuk bilangan purata kitaran pemuatan dan kelas ke-3 untuk bilangan kitaran pemuatan yang kecil.

8) Mengikut ketepatan mata air dibahagikan kepada kumpulan. Kumpulan ketepatan pertama dengan sisihan yang dibenarkan dalam daya dan pergerakan anjal ± 5%, kumpulan ketepatan ke-2 - sebanyak ± 10% dan kumpulan ketepatan ke-3 ± 20%.

nasi. 1. Beberapa elemen kenyal mesin: spring heliks - a) regangan, b) pemampatan, dalam) mampatan kon, G) kilasan;

e) spring mampatan jalur teleskopik; e) spring berbentuk dail;

dan , h) mata air cincin; dan) spring mampatan komposit; kepada) Spring gegelung;

l) spring lentur; m) spring (spring lentur komposit); m) penggelek kilasan.

Biasanya, unsur elastik dibuat dalam bentuk mata air. pelbagai reka bentuk(Gamb. 1.1).

nasi. 1.1. Reka bentuk musim bunga

Pengagihan utama dalam mesin ialah spring ketegangan elastik (Rajah 1.1, a), mampatan (Rajah 1.1, b) dan kilasan (Rajah 1.1, dalam) dengan profil bahagian wayar yang berbeza. Yang berbentuk juga digunakan (Rajah 1.1, G), terkandas (Rajah 1.1, d) dan spring komposit (Rajah 1.1, e) mempunyai ciri anjal kompleks yang digunakan untuk beban kompleks dan tinggi.

Dalam kejuruteraan mekanikal, mata air heliks teras tunggal, dipintal dari wayar, paling banyak digunakan - berbentuk silinder, kon dan tong. Spring silinder mempunyai ciri linear (bergantungan daya-terikan), dua yang lain mempunyai satu bukan linear. Bentuk silinder atau kon bagi mata air adalah mudah untuk meletakkannya di dalam mesin. Dalam mampatan anjal dan spring lanjutan, gegelung tertakluk kepada kilasan.

Mata air silinder biasanya dibuat dengan menggulung wayar pada mandrel. Dalam kes ini, mata air dari wayar dengan diameter sehingga 8 mm digulung, sebagai peraturan, dengan cara yang sejuk, dan dari wayar (batang) diameter yang lebih besar - dengan cara yang panas, iaitu, dengan pemanasan awal bahan kerja kepada suhu kemuluran logam. Spring mampatan dililit dengan pic yang diperlukan antara gegelung. Apabila menggulung spring tegangan, wayar biasanya diberi putaran paksi tambahan, yang memastikan kesesuaian gegelung antara satu sama lain. Dengan kaedah penggulungan ini, daya mampatan timbul antara lilitan, mencapai sehingga 30% daripada nilai maksimum yang dibenarkan untuk spring tertentu. Untuk sambungan dengan bahagian lain, pelbagai jenis treler digunakan, contohnya, dalam bentuk gegelung melengkung (Rajah 1.1, a). Yang paling sempurna ialah pengancing menggunakan palam skru masuk dengan cangkuk.

Spring mampatan dililit dalam gegelung terbuka dengan jurang antara lilitan sebanyak 10 ... 20% lebih daripada anjakan keanjalan paksi yang dikira bagi setiap pusingan pada beban kerja maksimum. Pusingan melampau (rujukan) spring mampatan (Rajah 1.2) biasanya ditekan dan digilap untuk mendapatkan permukaan sokongan rata berserenjang dengan paksi membujur spring, menduduki sekurang-kurangnya 75% daripada panjang bulat gegelung. Selepas memotong ke saiz yang dikehendaki, membengkok dan mengisar gegelung hujung, mata air tertakluk kepada penyepuhlindapan yang menstabilkan. Untuk mengelakkan kehilangan kestabilan, jika nisbah ketinggian bebas spring kepada diameter spring adalah lebih daripada tiga, ia harus diletakkan pada mandrel atau dipasang pada lengan panduan.

Rajah.1.2. Spring mampatan silinder

Untuk mendapatkan peningkatan pematuhan dengan dimensi kecil, spring berpintal berbilang teras digunakan (dalam Rajah 1.1, d) menunjukkan bahagian mata air tersebut). Diperbuat daripada gred tinggi dipatenkan wayar, mereka telah meningkatkan keanjalan, kekuatan statik yang tinggi dan keupayaan kusyen yang baik. Walau bagaimanapun, disebabkan peningkatan haus yang disebabkan oleh geseran antara wayar, kakisan sentuhan dan pengurangan kekuatan keletihan, ia harus digunakan untuk beban berubah-ubah pada bilangan yang besar kitaran beban tidak disyorkan. Kedua-dua mata air itu dan mata air lain dipilih mengikut GOST 13764-86 ... GOST 13776-86.

Mata air komposit(rajah.1.1, e) digunakan pada beban tinggi dan untuk mengurangkan fenomena resonans. Ia terdiri daripada beberapa (biasanya dua) mata air mampatan tersusun sepusat yang mengambil beban secara serentak. Untuk menghapuskan berpusing sokongan hujung dan salah jajaran, mata air mesti mempunyai arah belitan kanan dan kiri. Mesti ada kelegaan jejari yang mencukupi di antara mereka, dan penyokong direka supaya tidak ada gelinciran sisi mata air.

Untuk mendapatkan ciri beban bukan linear, gunakan berbentuk(terutamanya berbentuk kon) mata air(rajah.1.1, G), unjuran lilitan yang pada satah rujukan mempunyai bentuk lingkaran (Archimedean atau logaritma).

Berpintal silinder mata air kilasan diperbuat daripada dawai bulat dengan cara yang sama seperti mata air tegangan dan mampatan. Mereka mempunyai jurang yang lebih besar sedikit antara selekoh (untuk mengelakkan geseran apabila dimuatkan). Mereka mempunyai cangkuk khas, dengan bantuan tork luaran memuatkan spring, menyebabkan keratan rentas gegelung berputar.

Banyak reka bentuk mata air khas telah dibangunkan (Rajah 2).

Rajah 2. Mata air khas

Yang paling biasa digunakan ialah berbentuk cakera (Rajah 2, a), bulat (Rajah 2, b), lingkaran (Rajah 2, dalam), rod (Rajah 2, G) dan mata air daun (Rajah 2, d), yang, sebagai tambahan kepada sifat menyerap kejutan, mempunyai keupayaan tinggi untuk memadamkan ( lembapkan) ayunan akibat geseran antara plat. Dengan cara ini, mata air terdampar juga mempunyai keupayaan yang sama (Rajah 1.1, d).

Dengan tork yang ketara, pematuhan yang agak kecil dan kebebasan pergerakan dalam arah paksi, gunakan aci kilasan(rajah.2, G).

Untuk beban paksi yang besar dan anjakan kecil boleh digunakan cakera dan mata air gelang(Gamb. 2, a, b), lebih-lebih lagi, yang terakhir, disebabkan oleh pelesapan tenaga yang ketara, juga digunakan secara meluas dalam penyerap hentak yang berkuasa. Mata air Belleville digunakan untuk beban berat, anjakan anjal kecil dan dimensi ketat di sepanjang paksi aplikasi beban.

Dengan dimensi terhad di sepanjang paksi dan tork kecil, spring lingkaran rata digunakan (Rajah 2, dalam).

Untuk menstabilkan ciri beban dan meningkatkan kekuatan statik, spring yang bertanggungjawab tertakluk kepada operasi kurungan , iaitu pemuatan, di mana ubah bentuk plastik berlaku di beberapa kawasan keratan rentas, dan semasa memunggah, tegasan sisa dengan tanda bertentangan dengan tanda tegasan yang timbul di bawah beban kerja.

Unsur elastik bukan logam yang digunakan secara meluas (Rajah 3), dibuat, sebagai peraturan, daripada bahan getah atau polimer.

Rajah.3. Mata air getah biasa

Unsur anjal getah tersebut digunakan dalam pembinaan gandingan elastik, penyokong pengasing getaran (Rajah 4), ampaian lembut agregat dan beban kritikal. Pada masa yang sama, herotan dan salah jajaran diberi pampasan. Untuk melindungi getah daripada haus dan memindahkan beban, bahagian logam digunakan di dalamnya - tiub, plat, dll. bahan unsur - getah teknikal dengan kekuatan tegangan σ dalam ≥ 8 MPa, modulus ricih G= 500…900 MPa. Dalam getah, disebabkan oleh modulus keanjalan yang rendah, dari 30 hingga 80 peratus tenaga getaran hilang, iaitu kira-kira 10 kali lebih banyak daripada keluli.

Kelebihan elemen elastik getah adalah seperti berikut: penebat elektrik keupayaan; kapasiti redaman tinggi (pelesapan tenaga dalam getah mencapai 30...80%); keupayaan untuk menyimpan lebih banyak tenaga per unit jisim daripada keluli spring (sehingga 10 kali).

nasi. 4. Sokongan aci elastik

Spring dan elemen anjal getah digunakan dalam reka bentuk beberapa gear kritikal, di mana ia melancarkan denyutan tork yang dihantar, meningkatkan hayat produk dengan ketara (Rajah 5).

Rajah.5. Unsur elastik dalam gear

a- mata air mampatan b- mata air daun

Di sini, elemen elastik dibina ke dalam reka bentuk roda gear.

Untuk beban besar, jika perlu untuk menghilangkan tenaga getaran dan kejutan, pakej elemen elastik (mata air) digunakan.

Ideanya ialah apabila mata air kompaun atau berlapis (mata air) berubah bentuk, tenaga terlesap disebabkan oleh geseran bersama unsur-unsur, seperti yang berlaku dalam mata air berlapis dan mata air terdampar.

Spring pakej lamellar (Gamb. 2. d) kerana redaman yang tinggi, mereka berjaya digunakan dari langkah pertama kejuruteraan pengangkutan walaupun dalam penggantungan gerabak, mereka juga digunakan pada lokomotif elektrik dan kereta api elektrik keluaran pertama, di mana ia kemudiannya digantikan oleh spring gegelung dengan selari peredam disebabkan oleh ketidakstabilan daya geseran, ia boleh didapati dalam beberapa model kereta dan mesin bina jalan.

Mata air diperbuat daripada bahan dengan kekuatan tinggi dan sifat anjal yang stabil. Kualiti sedemikian selepas rawatan haba yang sesuai dimiliki oleh karbon tinggi dan aloi (dengan kandungan karbon 0.5 ... 1.1%) gred keluli 65, 70; keluli mangan 65G, 55GS; keluli silikon 60S2, 60S2A, 70SZA; keluli krom-vanadium 51KhFA, dsb. Modulus keanjalan keluli spring E = (2.1…2.2)∙ 10 5 MPa, modulus ricih G = (7.6…8.2)∙ 10 4 MPa.

Untuk bekerja dalam persekitaran yang agresif, keluli tahan karat atau aloi logam bukan ferus digunakan: gangsa BrOTs4-1, BrKMts3-1, BrB-2, monel-logam NMZhMts 28-25-1.5, loyang, dll. Modulus keanjalan kuprum aloi berasaskan E = (1.2…1.3)∙ 10 5 MPa, modulus ricih G = (4.5…5.0)∙ 10 4 MPa.

Ruang kosong untuk pembuatan spring adalah dawai, rod, keluli jalur, pita.

Sifat mekanikal beberapa bahan yang digunakan untuk pembuatan spring dibentangkan dalam jadual. satu.

Jadual 1. Sifat mekanikal bahan musim bunga

bahan	jenama	Kekuatan tegangan muktamadσ dalam , MPa	Kekuatan kilasanτ , MPa	Pemanjangan relatifδ , %
Bahan berasaskan besi
keluli karbon	65 70 75 85	1000 1050 1100 1150	800 850 900 1000	9 8 7 6
wayar piano		2000…3000	1200…1800	2…3
Dawai spring gulung sejuk (normal - N, meningkat - P dan tinggi - kekuatan B)	H P AT	1000…1800 1200…2200 1400…2800	600…1000 700…1300 800…1600	2…3
keluli mangan	65G 55GS	700 650	400 350	8 10
Keluli vanadium krom	50HFA	1300	1100
Tahan karat keluli	40X13	1100
Keluli silikon	55С2 60S2A 70С3А	1300 1300 1800	1200 1200 1600	6 5 5
Keluli krom-mangan	50HG 50HGA	1300	1100 1200	5 6
Nikel-silikon keluli	60С2Н2А	1800	1600
Chrome silikon vanadium keluli	60S2HFA	1900	1700
Tungsten-silikon keluli	65С2VA	1900	1700
aloi tembaga
Gangsa timah-zink Silikon-mangan gangsa	BrO4C3 BrK3Mts1	800…900	500…550	1…2
Berilium gangsa	brb 2 BrB2.5	800…1000	500…600	3…5

Reka bentuk dan pengiraan tegangan gegelung silinder dan spring mampatan

Aplikasi utama dalam kejuruteraan mekanikal ialah spring dawai bulat kerana kos terendah dan prestasi terbaiknya di bawah tegasan kilasan.

Spring dicirikan oleh parameter geometri asas berikut (Rajah 6):

Diameter wayar (bar). d;

Purata diameter penggulungan spring D.

Parameter reka bentuk adalah:

Indeks spring mencirikan kelengkungan gegelungnya c=D/d;

Pusingkan padang h;

Sudut heliks α ,α = arctg h /(π D);

Panjang bahagian kerja spring N R;

Jumlah bilangan pusingan (termasuk bengkok hujung, pusingan sokongan) n 1 ;

Bilangan giliran bekerja n.

Semua parameter reka bentuk yang disenaraikan adalah kuantiti tanpa dimensi.

Parameter kekuatan dan keanjalan termasuk:

- kadar musim bunga z, kekakuan satu gegelung springz 1 (biasanya unit kekakuan ialah N/mm);

- kerja minimumP 1 , kerja maksimumP 2 dan had P 3 daya spring (diukur dalam N);

- pesongan springF di bawah tindakan kuasa yang dikenakan;

- jumlah ubah bentuk satu pusinganf di bawah beban.

Rajah.6. Parameter geometri utama spring gegelung bergelung

Elemen anjal memerlukan pengiraan yang sangat tepat. Khususnya, mereka semestinya dikira pada ketegaran, kerana ini ciri utama. Dalam kes ini, ketidaktepatan dalam pengiraan tidak boleh dikompensasikan oleh rizab kekakuan. Walau bagaimanapun, reka bentuk unsur elastik sangat pelbagai, dan kaedah pengiraan adalah sangat kompleks sehingga mustahil untuk membawanya ke dalam sebarang formula umum.

Lebih fleksibel spring mestilah, lebih besar indeks spring dan bilangan lilitan. Biasanya, indeks spring dipilih bergantung pada diameter wayar dalam had berikut:

d , mm...Sehingga 2.5…3-5….6-12

Dengan …… 5 – 12….4-10…4 – 9

Kadar musim bunga z adalah sama dengan beban yang diperlukan untuk mengubah bentuk keseluruhan spring per unit panjang, dan kekukuhan satu gegelung spring z1 sama dengan beban yang diperlukan untuk mengubah bentuk satu gegelung spring ini bagi setiap unit panjang. Dengan memberikan simbol F, menandakan ubah bentuk, subskrip yang diperlukan, anda boleh menulis surat-menyurat antara ubah bentuk dan daya yang menyebabkannya (lihat hubungan pertama (1)).

Daya dan ciri keanjalan spring saling berkaitan dengan hubungan mudah:

Spring gegelung silinder wayar spring gulung sejuk(lihat Jadual 1), diseragamkan. Piawaian menentukan: diameter luar spring D H, Diameter wayar d, daya ubah bentuk maksimum yang dibenarkan P3, terikan muktamad satu gegelung f 3, dan kekakuan satu pusingan z1. Pengiraan reka bentuk mata air dari wayar sedemikian dilakukan dengan kaedah pemilihan. Untuk menentukan semua parameter spring, adalah perlu untuk mengetahui sebagai data awal: daya kerja maksimum dan minimum P2 dan P1 dan salah satu daripada tiga nilai yang mencirikan ubah bentuk spring - magnitud strok h, nilai ubah bentuk kerja maksimumnya F2, atau kekerasan z, serta dimensi ruang kosong untuk memasang spring.

Biasanya diterima P 1 =(0,1…0,5) P2 dan P3=(1,1…1,6) P2. Seterusnya dari segi beban muktamad P3 pilih spring dengan diameter yang sesuai - spring luar D H dan wayar d. Untuk spring yang dipilih, menggunakan hubungan (1) dan parameter ubah bentuk satu gegelung yang dinyatakan dalam piawai, adalah mungkin untuk menentukan kekukuhan spring yang diperlukan dan bilangan gegelung kerja:

Bilangan pusingan yang diperoleh melalui pengiraan dibundarkan kepada 0.5 pusingan pada n≤ 20 dan sehingga 1 pusingan pada n> 20 . Oleh kerana pusingan melampau spring mampatan dibengkokkan dan dikisar (mereka tidak mengambil bahagian dalam ubah bentuk spring), jumlah lilitan biasanya meningkat sebanyak 1.5 ... 2 pusingan, iaitu

n 1 =n+(1,5 …2) . (3)

Mengetahui kekakuan spring dan beban di atasnya, anda boleh mengira semua parameter geometrinya. Panjang spring mampatan dalam keadaan cacat sepenuhnya (di bawah tindakan daya P3)

H 3 = (n 1 -0,5 )d.(4)

Panjang bebas musim bunga

Seterusnya, anda boleh menentukan panjang spring apabila dimuatkan dengan daya kerjanya, pra-mampatan P1 dan hadkan kerja P2

Apabila membuat lukisan kerja spring, gambar rajah (graf) ubah bentuknya semestinya dibina di atasnya selari dengan paksi membujur spring, di mana panjangnya ditandakan dengan sisihan yang dibenarkan. H1, H2, H3 dan kekuatan P1, P2, P3. Dalam lukisan, dimensi rujukan digunakan: langkah penggulungan musim bunga h =f 3 +d dan sudut dongakan lilitan α = arctg( h/hlm D).

spring gegelung heliks, diperbuat daripada bahan lain tidak diseragamkan.

Faktor daya yang bertindak dalam keratan rentas hadapan tegangan dan spring mampatan dikurangkan kepada saat ini. M=FD/2, vektor yang berserenjang dengan paksi spring dan daya F bertindak di sepanjang paksi spring (Rajah 6). Masa ini M terurai menjadi berpusing T dan membongkok M I detik-detik:

Dalam kebanyakan spring, sudut dongakan gegelung adalah kecil, tidak melebihi α < 10…12° . Oleh itu, pengiraan reka bentuk boleh dijalankan mengikut tork, mengabaikan momen lentur kerana kecilnya.

Seperti yang diketahui, semasa kilasan rod tekanan di bahagian berbahaya

di mana T ialah tork, dan W ρ \u003d π d 3 / 16 - momen kutub rintangan bahagian gegelung luka spring dari wayar dengan diameter d, [τ ] ialah tegasan kilasan yang dibenarkan (Jadual 2). Untuk mengambil kira taburan tegasan yang tidak sekata ke atas bahagian gegelung, disebabkan kelengkungan paksinya, pekali dimasukkan ke dalam formula (7) k, bergantung pada indeks musim bunga c=D/d. Pada sudut dongakan biasa gegelung, terletak dalam julat 6 ... 12 °, pekali k dengan ketepatan yang mencukupi untuk pengiraan boleh dikira dengan ungkapan

Memandangkan perkara di atas, pergantungan (7) diubah kepada bentuk berikut

di mana H 3 - panjang spring, dimampatkan sehingga sentuhan gegelung kerja bersebelahan, H 3 =(n 1 -0,5)d, jumlah lilitan dikurangkan sebanyak 0.5 disebabkan oleh pengisaran setiap hujung spring sebanyak 0.25 d untuk membentuk hujung sokongan rata.

n 1 ialah jumlah pusingan, n 1 =n+(1.5…2.0), tambahan 1.5…2.0 pusingan digunakan untuk pemampatan untuk mencipta permukaan galas spring.

Mampatan anjal paksi spring ditakrifkan sebagai jumlah sudut pusingan spring θ didarab dengan jejari purata spring

Draf maksimum spring, iaitu, pergerakan hujung spring sehingga gegelung bersentuhan penuh ialah,

Panjang wayar yang diperlukan untuk penggulungan spring ditunjukkan dalam keperluan teknikal lukisannya.

Nisbah panjang bebas musim bungaH kepada purata diameternyaD memanggil indeks fleksibiliti musim bunga(atau hanya fleksibiliti). Nyatakan indeks kelenturan γ, kemudian dengan takrifan γ = H/D. Biasanya, pada γ ≤ 2.5, spring kekal stabil sehingga gegelung dimampatkan sepenuhnya, tetapi jika γ > 2.5, kehilangan kestabilan adalah mungkin (ada kemungkinan untuk membengkokkan paksi longitudinal spring dan mengikatnya ke sisi). Oleh itu, untuk spring panjang, sama ada rod pemandu atau lengan panduan digunakan untuk memastikan spring daripada lekuk ke tepi.

Sifat beban

Tegasan kilasan yang dibenarkan [ τ ]

statik

0,6 σ B

Sifar

(0,45…0,5) σ Reka bentuk dan pengiraan aci kilasan

Aci kilasan dipasang sedemikian rupa sehingga ia tidak terjejas oleh beban lentur. Yang paling biasa ialah penyambungan hujung aci kilasan dengan bahagian yang saling digerakkan dalam arah sudut menggunakan sambungan spline. Oleh itu, bahan aci kilasan berfungsi bentuk tulen kilasan, oleh itu, keadaan kekuatan (7) adalah sah untuknya. Ini bermakna bahawa diameter luar D bahagian kerja bar kilasan berongga boleh dipilih mengikut nisbah

di mana b=d/D- nilai relatif diameter lubang yang dibuat di sepanjang paksi bar kilasan.

Dengan diameter bahagian kerja bar kilasan yang diketahui, sudut pusingan khususnya (sudut putaran di sekeliling paksi membujur satu hujung aci berbanding hujung yang lain, berkaitan dengan panjang bahagian kerja bar kilasan ) ditentukan oleh kesamarataan

dan sudut pusingan maksimum yang dibenarkan untuk bar kilasan secara keseluruhan adalah

Oleh itu, dalam pengiraan reka bentuk (menentukan dimensi struktur) bar kilasan, diameternya dikira berdasarkan momen pengehad (formula 22), dan panjang dikira dari sudut pengehadan twist mengikut ungkapan (24).

Tegasan yang dibenarkan untuk spring mampatan-tegangan heliks dan bar kilasan boleh ditetapkan sama mengikut pengesyoran dalam Jadual. 2.

Bahagian ini membentangkan maklumat ringkas berkenaan reka bentuk dan pengiraan dua elemen elastik yang paling biasa bagi mekanisme mesin - spring heliks silinder dan bar kilasan. Walau bagaimanapun, julat elemen anjal yang digunakan dalam kejuruteraan agak besar. Setiap daripada mereka dicirikan oleh ciri-ciri sendiri. Oleh itu, untuk mendapatkan maklumat yang lebih terperinci mengenai reka bentuk dan pengiraan elemen elastik, seseorang harus merujuk kepada kesusasteraan teknikal.