Измерение пружин на растяжение
ФОРМУЛЫ И СПОСОБЫ РАСЧЕТА ПРУЖИН
ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ
(по ГОСТ 13765-86)
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ПРУЖИН ПО ГОСТ 13765-86
1. Исходными величинами для определения размеров пружин являются силы F1 и F2 , рабочий ход h, наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении
или при разгрузке vmax, выносливость Np и наружный диаметр пружины D1 (предварительный).Если задана только одна F2 сила то вместо рабочего хода h для подсчета берут величину рабочей деформации S 2, соответствующую заданной силе.
2. По величине заданной выносливости Np предварительно определяют принадлежность пружины к соответствующему классу по табл. 1.
3. По заданной силе F2 и крайним значениям инерционного зазора δ вычисляют по формуле (2) значение силы F3.
4. По значению F3, пользуясь табл. 2, предварительно определяют разряд пружины.
5. По табл. 11-17 находят строку, в которой наружный диаметр витка пружины наиболее близок к предварительно заданному значению D1. В этой же строке находят соответствующие значения силы F3 и диаметра проволоки d.
6. Для пружин из закаливаемых марок сталей максимальное касательное напряжение τ3 находят по табл. 2, для пружин из холоднотянутой и термообработанной τ3 вычисляют с учето значений временного сопротивления Rm. Для холоднотянутой проволоки Rm определяют из ГОСТ 9389-75, для термообработанной — из ГОСТ 1071-81.
7. По полученным значениям F3и τ3, a также по заданному значению F2 по формулам (5) и (5а) вычисляют критическую скорость vk и
отношение vmax / vk, подтверждающее или отрицающее принадлежность пружины к предварительно установленному классу. При несоблюдении условий vmax / vk < 1 пружины I и II классов относят к последующему классу или повторяют расчеты, изменив исходные условия.
Если невозможно изменение исходных условий, работоспособность обеспечивается комплектом запасных пружин.
8. По окончательно установленному классу и разряду в соответствующей таблице на параметры витков пружин, помимо ранее найденных величин F3, D1 и d, находят величины c1 и s3, после чего остальные размеры пружины и габариты узла вычисляют по формулам (6)-(25).
КЛАССЫ И РАЗРЯДЫ ПРУЖИН
Ниже рассматриваются винтовые цилиндрические пружины сжатия и растяжения из стали круглого сечения с индексами i = d/D от 4 до 12.
Приводимые данные распространяются на пружины для работы при температурах от -60 до +120°С в неагрессивных средах. Пружины разделяют на классы, виды и разряды (см. ниже).
Класс пружин характеризует режим нагружения и выносливости, а также определяет основные требования к материалам и технологии изготовления.
Разряды пружин отражают сведения о диапазонах сил, марках применяемых пружинных сталей, а также нормативах по допускаемым напряжениям.
Отсутствие соударения витков у пружин сжатия определяется условием vmax / vk < 1,
где,
vmax — наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или при разгрузке, м/с;
vk — критическая скорость пружин сжатия, м/с (соответствует возникновению соударения витков пружины от сил инерции).
ВЫНОСЛИВОСТЬ И СТОЙКОСТЬ ПРУЖИН
При определении размеров пружин необходимо учитывать, что при vmax> vk, помимо касательных напряжений кручения, возникают контактные напряжения от соударения витков, движущихся по инерции после замедления и остановок сопрягаемых с пружинами деталей. Если соударение витков отсутствует, то лучшую выносливость имеют пружины с низкими напряжениями τ3, т.е. пружины класса I по табл. 1, промежуточную — циклические пружины класса II и худшую — пружины класса III.
При наличии интенсивного соударения витков выносливость располагается в обратном порядке, т.е. повышается не с понижением, а с ростом τ3. В таком же порядке располагается и стойкость, т.е. уменьшение остаточных деформаций или осадок пружин в процессе работы.
1. КЛАССЫ ПРУЖИН по ГОСТ 13765-86
| Класс пружин | Вид пружин | Нагружение | Выносливость NF (установленная безотказная наработка), циклы, не менее | Инерционное соударение витков |
| I | Сжатия и растяжения | Циклическое | 1×107 | Отсутствует |
| II | Циклическое и статическое | 1×105 | ||
| III | Сжатия | Циклическое | 2×103 | Допускается |
Примечание. Указанная выносливость не распространяется на зацепы пружин растяжения.
2. РАЗРЯДЫ ПРУЖИН по ГОСТ 13765-86
 |  |  | Сила пружины при максим. деформации F3, H | Диаметр проволоки (прутка) d, мм | Материал | Твердость после термообработки HRC | Максимальное касательное напряжение при кручении τ3, МПа |  |  | |
| Марка стали | Стандарт на заготовку | |||||||||
| I | 1 |  | 1 — 850 | 0,2 — 5,0 | по ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 | Проволока класса I по ГОСТ 9389 | — | 0,3Rm |  | ГОСТ 13766 |
| 2 | 1 — 800 | Проволока классов II и IIА по ГОСТ 9389 | ГОСТ 13767 | |||||||
| 22,4 — 800 | 1,2 — 5,0 | 51ХФА-Ш по ГОСТ 14959 | Проволока по ГОСТ 1071 | 0,32Rm | ||||||
| 3 | 140 — 60000 | 3,0 — 12,0 | 60С2А, 65С2ВА, 70СА3 по ГОСТ 14959 | Проволока по ГОСТ 14963 | 47,5…53,5 | 560 | ГОСТ 13768 | |||
| 51ХФА по ГОСТ 14959 | Проволока по ГОСТ 14963 | 45,5…51,5 | ||||||||
| 4 | 2800 — 180000 | 14 — 70 | 60С2А, 65С2ВА, 70С3А, 60С2, 60С2ХА, 60С2ХФА, 51ХФА по ГОСТ 14959 | Сталь горячекат. круглая по ГОСТ 2590 | 44,0…51,5 | 480 | ГОСТ 13769 | |||
| II | 1 | | 1,5 — 1400 | 0,2 — 5,0 | по ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 | Проволока класса I по ГОСТ 9389 | — | 0,5Rm | ГОСТ 13770 | |
| 2 | 1,25 — 1250 | Проволока класса II и IIA по ГОСТ 9389 | ГОСТ 13771 | |||||||
| 37,5 — 1250 | 1,2 — 5,0 | 51ХФА-Ш по ГОСТ 14959 | Проволока по ГОСТ 1071 | 0,52Rm | ||||||
| 3 | 236 — 10000 | 3,0 — 12,0 | 60С2А, 65С2ВА по ГОСТ 14959 | Проволока по ГОСТ 14963 | 47,5…53,5 | 960 | ГОСТ 13772 | |||
| 65Г по ГОСТ 14959 | Проволока по ГОСТ 2771 | |||||||||
| 51ХФА по ГОСТ 14959 | Проволока по ГОСТ 14963 | 45,5…51,5 | ||||||||
| 4 | 4500 — 280000 | 14 — 70 | 60С2А, 60С2, 65С2ВА, 70С3А, 51ХФА, 65Г, 60С2ХФА, 60С2ХА по ГСТ 14959 | Сталь горячекат. круглая по ГОСТ 2590 | 44,0…51,5 | 800 | ГОСТ 13773 | |||
| III | 1 |  | 12,5 — 1000 | 0,3 — 2,8 | по ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 | Проволока класса I по ГОСТ 9389 | — | 0,6Rm | — | ГОСТ 13774 |
| 2 |  | 315 — 14000 | 3,0 — 12,0 | 60С2А, 65С2ВА, 70С3А по ГОСТ 14959 | Проволока по ГОСТ 14963 | 54,5…58,0 | 13509 |  | ГОСТ 13775 | |
| 3 | 6000 — 20000 | 14 — 25 | 60С2А, 65С2ВА, 70С3А по ГОСТ 14959 | Сталь горячекат. круглая по ГОСТ 2590 | 51,5…56,0 | 1050 | ГОСТ 13776 | |||
Примечания:
1. Максимальное касательное напряжение при кручении приведено с учетом кривизны витков.
2. Rm — предел прочности пружинных материалов
Средствами регулирования выносливости и стойкости циклических пружин в рамках каждого класса при неизменных заданных значениях рабочего хода служат изменения разности между максимальным касательным напряжением при кручении τ3 и касательным напряжением при рабочей деформации τ2.
Возрастания разности τ3 — τ2 обусловливают увеличение выносливости и стойкости
циклических пружин всех классов при одновременном возрастании размеров узлов.
Уменьшение разностей τ3 — τ2 сопровождается обратными изменениями служебных качеств и размеров пространств в механизмах для размещения пружин.
Для пружин I класса расчетные напряжения и свойства металла регламентированы так, что при
νmax/ νk ≤ 1 обусловленная выносливость пружин при действии силы F1 (сила пружины при предварительной деформации) не менее 0,2F3 (сила пружины при максимальной деформации) обеспечивается при всех осуществимых расположениях и величинах рабочих участков на силовых диаграммах разности напряжений τ3 — τ2, и τ2 — τ1, (касательное напряжение при предварительной деформации).
Циклические пружины II класса при νЕЙ ПРУЖИН СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ
1. Пружина сжатия из проволоки круглого сечения с неподжатыми и нешлифованными крайними витками.
2. Пружина сжатия с поджатыми по 3/4 витка с каждого конца и шлифованными на 3/4 окружности опорными поверхностями.
3. Пружины растяжения из проволоки круглого сечения с зацепами, открытыми с одной стороны и расположенными в одной плоскости.
ОПОРНЫЕ ВИТКИ ПРУЖИН СЖАТИЯ
ДЛИНА ПРУЖИН СЖАТИЯ
Длину пружин сжатия рекомендуется принимать Lo <= (D1 — d).
Можно брать Lo до 5 х (D — d), но тогда пружины должны работать на направляющем стержне или в направляющей гильзе. При этом между пружиной и сопрягаемой деталью выдерживают зазор z в зависимости от величины среднего диаметра D пружины.
Значение зазора z, мм
Похожие документы:
чертеж пружины сжатия;
чертеж пружины параболоидной;
расчет пластинчатой пружины изгиба;
расчет пружин кручения из круглой проволоки;
ГОСТ 13764-86 » Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Классификация»;
ГОСТ 13766-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения 1 класса, разряда 1 из стали круглого сечения. Основные параметры витков»;
ГОСТ 13767-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения 1 класса, разряда 2 из стали круглого сечения. Основные параметры витков»;
ГОСТ 13768-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения 1 класса, разряда 3 из стали круглого сечения. Основные параметры витков»;
ГОСТ 13769-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия 1 класса, разряда 4 из стали круглого сечения. Основные параметры витков»;
ГОСТ 13770-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения II класса, разряда 1 из стали круглого сечения. Основные параметры витков»;
ГОСТ 13771-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения II класса, разряда 2 из стали круглого сечения. Основные параметры витков»;
ГОСТ 13772-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения II класса, разряда 3 из стали круглого сечения. Основные параметры витков»;
ГОСТ 13773-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия II класса, разряда 4 из стали круглого сечения. Основные параметры витков»;
ГОСТ 13774-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия III класса, разряда 1 из стали круглого сечения. Основные параметры витков»;
ГОСТ 13775-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия III класса, разряда 2 из стали круглого сечения. Основные параметры витков»;
ГОСТ 13776-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия III класса, разряда 3 из стали круглого сечения. Основные параметры витков».
Источник
Категория: Пружины
Далее: Динамические испытания пружин Каждая пружина кроме проверки ее чертежных размеров подвергается приемным испытаниям на специальных приборах или прессах с целью определения осадки или высоты пружины под рабочими нагрузками. Различают два метода испытания пружин. При испытании одной и той же пружины обоими этими методами получаются различные результаты, объясняющиеся влиянием упругого гистерезиса и упругого последействия. Поэтому метод испытания пружин, выбираемый в зависимости от эксплуатационных условий работы пружины, должен быть указан в чертежах пружины или в технических условиях. Необходимость определения при втором методе испытания в первую очередь высоты пружины при полном сжатии под максимальной нагрузкой вытекает из того обстоятельства, что пружины, навитые из высококачественной углеродистой патентированной проволоки, при первом их обжатии до соприкосновения витков дают остаточную деформацию. Пружины, навитые в пределах заданных размеров, после первого обжатия до соприкосновения витков изменяют свою первоначальную свободную высоту. Изменение свободной высоты, в свою очередь, оказывает влияние на результаты испытания пружин под нагрузками. Поэтому для правильной оценки качества пружины необходимо прежде всего определить высоту пружины при полном сжатии — до соприкосновения витков. После испытания пружины под максимальной нагрузкой производится определение высоты пружины под рабочими нагрузками: сначала при максимальной, а затем при минимальной нагрузке. Обычно на заводах испытания пружин под рабочими нагрузками производятся на гидравлических или механических прессах, применяемых в заводских механических лабораториях при испытаниях материалов на разрыв, сжатие, изгиб и др. К таким машинам относятся универсальные машины гидравлического принципа действия и универсальные машины с механическим приводом и другие машины различных мощностей, а также специальные прессы и приборы самых разнообразных конструкций. При использовании универсального лабораторного оборудования для испытания крупных и средних винтовых пружин, работающих на сжатие, вопрос об определении величины нагрузок и осадки пружин решается сравнительно просто, без изготовления каких-либо особых приспособлений. В этом случае на подвижном столе — траверсе — гидравлической универсальной машины укрепляется круглая подставка диаметром на 20—30 мм больше наружного диаметра пружины, на которую устанавливается испытуемая пружина, а в верхний неподвижный захват машины, связанный с ее силоизмерителем, вставляется круглый пуансон. Диаметры пуансона и нижней подставки равны между собой. Затем производится сжатие пружины; при этом нагрузка отсчитывается по циферблату силоизмерителя машины, а осадка или высота пружины под заданной рабочей нагрузкой — по шкале длин машины при помощи указательной стрелки или измерением расстояния между опорными плоскостями пружины штангенциркулем или кронциркулем. Измерение осадки пружины производится только при полной остановке машины.
Рис. 1. Схема испытания пружин-сжатия на гидравлической универсальной машине
Рис. 2. Схема испытания длинных пружин сжатия на машине с механическим приводом
Рис. 3. Схема испытания пружин растяжения на машине с механическим приводом При испытании длинных пружин сжатия во избежание их искривления в момент испытания применяются нижние подставки с гладким цилиндрическим штоком диаметром немного меньше внутреннего диаметра пружины, на который надевается пружина перед испытанием. Схема испытания пружины на штоке на машине с механическим приводом показана на рис. 2. При использовании универсального лабораторного оборудования для испытания пружин растяжения применяются различные приспособления в виде специальных крючков, крестовин, винтовых пробок и т. п., при помощи которых пружины закрепляются в захватах машины. Схема испытания пружины растяжения на машине с механическим приводом показана на рис. 3. Методика испытания пружин растяжения подобна методике испытания пружин сжатия.
Рис. 4. Прибор для испытания пружин кручения При испытании пружин кручения в заводской практике используется лабораторная горизонтальная машина. Пружины кручения закрепляются при помощи соответствующих приспособлений в захватах машины, а величина крутящего момента при соответствующем угле закручивания определяется по циферблату силоизмерителя машины. Испытание средних пружин кручения может производиться на различных специальных приборах, один из которых показан на рис. 4. В этом приборе нагрузкой служат гири на чашке весов. При испытании мелких винтовых пружин сжатия на машинах лабораторного типа небольших мощностей (порядка 25—30 кГ) со сменными шкалами нагрузок приходится применять специальные приспособления — реверсоры, так как обычно эти машины работают только на растяжение. Реверсор состоит из двух самостоятельных узлов. Первый узел реверсора — рамка — состоит из двух пластинок, соединенных между собой распорными стержнями с гайками. В нижней пластинке рамки на резьбе укреплен шток, диаметр которого немного меньше внутреннего диаметра испытуемой пружины. Верхняя пластинка имеет плоский стержень с заплечиками, при помощи которого реверсор укрепляется в верхнем захвате машины. Второй узел реверсора — рамка — также состоит из двух пластинок, соединенных между собой распорными стержнями и гайками. В верхней пластинке имеется отверстие для свободного прохода штока. Диаметр этого отверстия делается примерно равным среднему диаметру испытуемой пружины. Нижняя пластинка снабжена плоским стержнем с заплечиками, служащим для укрепления реверсора в нижнем захвате машины. Реверсор должен быть укреплен в захватах машины строго вертикально, без каких-либо отклонений и перекосов. Недостаточное центрирование реверсора в захватах разрывной машины может вызвать трение между штоком и отверстием в верхней пластинке и неправильное приложение нагрузки на испытуемую пружину, вследствие чего результаты определения рабочих нагрузок на пружину и определение осадки будут неправильными. Перед испытанием пружина устанавливается на шток, а затем сжимается между заданной чертежом осадки с плоскостями пластинок до последующим отсчетом величины нагрузки по шкале силоизмерителя машины.
Рис. 5. Реверсор для испытания мелких пружин сжатия на разрывных машинах Кроме универсального лабораторного оборудования для испытания винтовых пружин в цеховых условиях применяются специальные прессы и приборы самой различной конструкции, у которых отсчет нагрузок производится при помощи гирь и системы рычагов по типу десятичных весов. В условиях массового производства мелких винтовых пружин сжатия из проволоки диаметром от 0,2 до 1,0 мм нашли применение ручные приборы типов А и Б. Прибор типа А имеет основание с укрепленными на нем корпусом, упором и стойкой с контрольными рисками. В упоре помещается оправка, на которую надевается испытуемая пружина. В направляющей части корпуса имеется передвижной шток, несущий на себе грузы. К нижнему грузу прикреплена стрелка. Прибор типа Б имеет основание с укрепленными на нем оправкой, на которую надеваются испытуемая пружина и грузы, и стойкой с контрольными рисками. В нижнем грузе запрессована направляющая втулка и укреплена стрелка.
Рис. 6. Прибор типа А для испытания мелких пружин сжатия
Рис. 7. Прибор типа Б для испытания мелких пружин сжатия Контрольные риски шириной, не превышающей 0,5 мм на обоих типах приборов, соответствуют высоте пружины под рабочей нагрузкой, заданной техническими условиями или чертежом пружины. Испытание пружин на приборах данных типов заключается в том, что пружина надевается на шток прибора и сжимается накладываемыми вручную свободно опускающимися грузами, равными рабочим нагрузкам, обусловленным чертежом, после чего производится проверка высоты сжатой пружины по верхней кромке контрольной риски. Основным недостатком этих приборов, хотя и нашедших применение при массовом изготовлении мелких пружин сжатия, является наложение грузов ручным способом на испытуемую пружину. которое утомляет браковщиц и тем самым снижает производительность труда. Завод по производству приборов для испытания металлов (ЗИП) в г. Иваново для статических испытаний винтовых пружин на сжатие и растяжение и плоских пружин на изгиб изготовляет машины двух типов: МИП-10-1 и МИП-100-2. Машина МИП-10-1 основана на базе настольных циферблатных весов ВНЦ-10 (ГОСТ 7327—55) и предназначена для испытания пружин с пределами нагрузок 0,1—10 кГ. Работа ведется по принципу заданного деформирования; при этом деформация осуществляется с помощью ручного привода на ускоренном или замедленном режиме нагружения. Машина МИП-100-2 работает по принципу заданного деформирования с пределами нагрузок 10—100 кГ. Машина может работать автоматически, путем нагружения через систему передач от электродвигателя, а также вручную. Вышеуказанные машины для испытания пружин можно приобрести по заказ-нарядам Союзглавэлектро. Кроме того, при массовом изготовлении пружин для обеспечения 100-процентного их испытания и с целью применения высокопроизводительных средств контроля на заводах нашли применение полуавтоматы с ручной загрузкой и автоматы с полным автоматическим контролем и рассортировкой пружин по размерам и нагрузкам. С внедрением автоматов полностью ликвидирован тяжелый ручной труд контролера, связанный с установкой и снятием при измерении на приборах весьма значительных по величине грузов (иногда в несколько сотен килограммов за рабочий день). Реклама:Читать далее:Динамические испытания пружин Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум |
Источник