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 Мz = 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:

Угол подъема витков мал поэтому можно считать, что сечение пружины работает лишь на кручение

Условие прочностной надежности пружины:

- максимальное касательное напряжение в сечении

где k — коэффициент, учитывающий кривизны витков; [t]— 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) F₁, то В зависимости от назначения пружины усилие F1 =(0, 1 - 0, 5) F2. Число витков округляют до полувитка при n £ 20; и до одного витка при n > 20.

Полное число витков n1 = 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.

166 Резиновые упругие элементы. Схемы и их расчет.

Резиновые упругие элементы применяют в конструкциях упругих муфт, вибро и шумоизолирующих опорах и других устройствах для получения больших перемещений. Такие элементы обычно передают нагрузку через металлические детали (пластины и трубки и т. п.).

Преимущества: электроизолирующая способность; способность высокая демпфирующая способность аккумулировать большее количество энергии на единицу массы, чем пружинная сталь.

Материал элементов — техническая резина с высоким пределом прочности.