Расчет однорядных пружин на прочность

Статическая нагрузка на одну пружину (кН) определяется по формуле:

(2.1)

Коэффициент концентрации напряжений для пружины зависит от индекса пружины C=D/d=5, 238. Коэффициент концентрации рассчитывается по формуле:

(2.2)

Наибольшие касательные напряжения в пружине (МПа) при действии статической нагрузки P определяются по формуле:

(2.3)

Коэффициент запаса статической прочности для пружины рассчитывается по формуле:

(2.4)

где [τ ] – допускаемое напряжение для пружин, МПа, составляет 750 МПа.

1 условие – Запас статической прочности:

Проверка 1го условия показала, что запас статической прочности обеспечивается.

Статический прогиб пружины (м) под нагрузкой P рассчитывается по формуле:

(2.6)

где G – модуль упругости при кручении (модуль сдвига), КПа, составляет кПа.

Должно выполняться:

2 условие - Статический прогиб (при работе без рессор):

. (2.7)

2 условие выполняется.

Жесткость пружины (кН/м) рассчитывается по формуле:

(2.8)

Максимальная (предельная) нагрузка на пружину (кН) определяется из условия допускаемых напряжений по формуле:

, (2.9)

а прогиб пружины под этой нагрузкой (м) по формуле:

(2.10)

Прогиб пружины до полного соприкосновения витков (м) определяется по формуле:

, (2.11)

а его отношение к статическому прогибу пружины, называемое коэффициентом запаса прогиба, является:

3 условие - Коэффициент запаса прогиба:

(2.12)

3 условие выполняется.

4 условие – Устойчивость пружины:

4 условие выполняется.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Численное значение
Статическая нагрузка на одну пружину	P	кН
Величина статического прогиба системы РП		м	0, 058
Общее число витков	n	шт.	5, 4
Число рабочих витков	np	шт.	3, 9
Диаметр прутка по ГОСТ 2590-88	d	м	0, 042
Средний диаметр пружины	D	м	0, 22
Высота пружины в свободном состоянии	hсв	м	0, 31
Индекс пружины	C	-	5, 238
Коэффициент концентрации при вертикальной нагрузке	Kk	-	1, 277
Касательные напряжения в пружине от вертикальной		МПа	439, 914
1 условие – Запас статической прочности	Kn	-	1, 724
2 условие - Статический прогиб пружины		м	0, 06
Жесткость пружины в вертикальном направлении	Жn	кН/м	749, 315
Максимальная нагрузка на пружину		кН	77, 602
Максимальный прогиб пружины		м	0, 104
Вертикальный прогиб пружины до полного соприкосновения витков		м	0, 104
3 условие - Коэффициент запаса прогиба (не менее 1, 7)		-	1, 735
4 условие – Устойчивость пружины (не более 3, 5)		-	1, 409