Крепление пружин растяжения сжатия
Подробности
Категория: Пружины
Просмотров: 6002
Пружины растяжения навивают почти всегда вплотную или даже с натягом между витками, достигаемым смешением проволокопитателя навивочного автомата по отношению к навиваемым виткам (пружины с межвитковым давлением).
Концы пружин снабжают зацепами, с помощью которых ее соединяют со стягиваемыми деталями. В отличие от пружин сжатия, нуждающихся в жестком направлении торцов, пружины растяжения работают в свободном состояния, центрируясь только точками опоры (завеса). Крепление зацепами обладает шарнирным свойством, благодаря чему пружина может при растяжении менять пространственное положение в значительных пределах. Это делает пружины растяжения особенно удобными для соединения деталей, угловое положение которых изменяется при работе, например, для завеса рычагов (рис. 891, I, II).
Однако крепление зацепами обладает недостатками. Габаритная длина пружины растяжения за счет зацепов всегда больше, чем пружин сжатия одинаковой гибкости. Зацепами трудно обеспечить центральное приложение нагрузки; пружина подвергается дополнительным изгибающим нагрузкам, а в самих зацепах возникают высокие напряжения изгиба, которые могут привести со временем к появлению остаточных деформаций. Вследствие деформации зацепов и участков перехода зацепов в спираль пружина вытягивается и теряет упругие характеристики. Пружины растяжения могут работать без потери упругих свойств только при пониженных расчетных напряжениях.
По этим причинам пружины растяжения почти никогда не применяют в ответственных силовых механизмах (циклического действия). Пружины сжатия в этих условиях обеспечивают и меньшие габариты, и большую надежность работы.
В случаях, когда по условиям работы упругий элемент должен растягиваться с изменением своего пространственного положения, нередко применяют установку пружин сжатия с реверсорами (рис. 892, I, II, III). Пружины такого типа, однако, малопригодны для механизмов высокочастотного циклического действия, так как масса реверсоров вызывает дополнительные инерционные нагрузки.
Применяемые конструкции зацепов показаны на рис. 893. Наиболее простые способы изготовления зацепов — отгибание половины витка (рис. 893, I, II), целого витка (рис. 893, III, IV) или полутора—двух витков (рис. 893, V) — применяют для неответственных, слабонагруженных пружин, так как зацепы такого вида подвержены изгибу. Также подвержены изгибу и петлевые зацепы (рис. 893, VI—VIII), кроме того, их изготовление значительно сложнее. Несколько прочнее зацепы с концами, заведенными в спираль пружины (рис. 893, IX, X).
Легкие пружины из проволоки малого диаметра крепят в пластинках с отверстиями под витки (рис. 893, XI—XIII). В зацепах этого типа необходимо устранить самовыворачивание пружины из отверстий, а также смещение пластинки с плоскости симметрии пружины, что конструктивно не так просто выполнить.
Иногда пружины устанавливают на ввертных резьбовых пробках (рис. 893, XIV—XVI) с фиксацией конечных витков завальцовкой (рис. 893, XV) или расклепыванием ниток пробки (рис. 893, XVI). В конструкциях этого типа крайне неблагоприятны условия работы витка, сходящего с последней нитки резьбовой пробки; виток работает на излом и избежать этого явления невозможно, если даже свести последнюю нитку на нет или заправить резьбу на конус.
Аналогичное явление происходит в конструкции с закладной пробкой, передающей силу на последний виток пружины, свернутый в кольцо малого диаметра (рис. 893, XVII).
Наиболее равномерную передачу сил на витки обеспечивает заправка конечных витков на конус с отгибом последнего витка на зацеп (рис. 893, XVIII, XIX) или с применением закладных зацепов (рис. 893, ХX—XXII). Изготовление таких пружин, однако, затруднительно, особенно при закладных зацепах, когда навивка конусного конца пружины должна производиться при заранее установленном в пружине зацепе.
Из представленных на рис. 893 конструкций наибольшей прочностью отличается конструкция с коническим зацепом (рис. 893, XXXII). Конус зацепа следует (с учетом упругих деформаций конечных витков) делать несколько более пологим, чем внутренний конус витков.
Пружины растяжения рассчитывают по тем же формулам, что и пружины сжатия. Наличие изгибающих напряжений в зацепах и витках пружины (при внецентренном приложении нагрузки) учитывают снижением расчетных напряжений в 1,2—1,5 раза по сравнению с напряжениями, допускаемыми для пружин сжатия центрального нагружения.
На рис. 894 изображена характеристика пружины растяжения. На рис. 895 показана характеристика пружины с начальным натяжением (пружины с межвитковым давлением).
Длина рабочей части пружины растяжения определяется из выражения
где i — число рабочих витков.
Длина рабочей части пружины в растянутом состоянии
где λ — упругое перемещение пружины.
Длина развертки пружины
где α — угол подъема витков
Lз — развернутая длина зацепов. Приближенно можно считать, что
Пружины растяжения обычно устанавливают с предварительным натягом, обеспечивающим замыкание стягиваемых деталей на упор в начальном положении. Сила предварительного натяга определяется условиями работы механизма. Шаг витков в состоянии предварительного натяга делают не меньше 1,5—2 диаметров проволоки с учетом возможности вытяжки зацепов в эксплуатации.
При растяжении диаметр пружины несколько уменьшается вследствие увеличения угла наклона витков.
Источник
МКС 21.160
Дата введения 1988-07-01
1. РАЗРАБОТЧИКИ
Б.А.Станкевич (руководитель темы); О.H.Магницкий, д-р техн. наук; А.А.Косилов; Б.Н.Крюков; Е.А.Караштин, канд. техн. наук
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19.12.86 N 4007
3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5616-86
4. ВЗАМЕН ГОСТ 13764-68
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)
7. ИЗДАНИЕ (январь 2007 г.) с Изменением N 1, утвержденным в ноябре 1988 г. (ИУС 2-89)
Настоящий стандарт распространяется на пружины, предназначенные для работы в неагрессивных средах при температуре от минус 60 °С до плюс 120 °С.
1. Пружины разделяются на классы, виды и разряды в соответствии с указанными в табл.1 и 2.
Таблица 1
Класс пружин | Вид пружин | Нагружение | Выносливость (установленная безотказная наработка), циклы, не менее | Инерционное соударение витков |
I | Сжатия и растяжения | Циклическое | 1·10 | Отсутствует |
II | Сжатия и растяжения | Циклическое и статическое | 1·10 | Отсутствует |
III | Сжатия | Циклическое | 2·10 | Допускается |
Примечания:
1. Отсутствие соударения витков у пружин сжатия определяется условием:
,
где — наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или при разгрузке, м/с;
— критическая скорость пружины сжатия (соответствует возникновению соударения витков пружины от сил инерции), м/с.
2. Значения выносливости не распространяются на зацепы пружин растяжения.
3. Критериями отказа в условиях эксплуатации является невыполнение требований ГОСТ 16118.
Таблица 2
Класс пру- | Раз- | Вид пружин | Сила пружины при макси- | Диа- | Материал | Твер- | Макси- | Требо- | Стандарт на основные пара- | |
Марка стали | Стандарт | |||||||||
I | 1 | Одно- | 1,00-850 | 0,2-5,0 | По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 | Проволока класса I по ГОСТ 9389 | — | 0,3 | Для повы- | ГОСТ 13766 |
2 | 1,00-800 | Проволока классов II и IIA | ГОСТ 13767 | |||||||
22,4-800 | 1,2-5,0 | 51ХФА-Ш по ГОСТ 14959 | Проволока по | 0,32 | ||||||
3 | 140-6000 | 3,0-12,0 | 60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959 | Проволока по | 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 горяче- | 44,0…51,5 | 480 | ГОСТ 13769 | |||
________________ | ||||||||||
II | 1 | Одно- | 1,50-1400 | 0,2-5,0 | По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 | Проволока класса I по ГОСТ 9389 | — | 0,5 | ГОСТ 13770 | |
2 | 1,25-1250 | Проволока классов II и IIА по ГОСТ 9389 | ГОСТ 13771 | |||||||
37,5-1250 | 1,2-5,0 | 51ХФА-Ш по ГОСТ 14959 | Проволока по ГОСТ 1071 | 0,52 | ||||||
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 ГОСТ 14959 | Сталь горяче- | 44,0…51,5 | 800 | ГОСТ 13773 | |||
III | 1 | Трех- | 12,5-1000 | 0,3-2,8 | По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 | Проволока класса I по ГОСТ 9389 | — | 0,6 | — | ГОСТ 13774 |
2 | Одно- | 315-14000 | 3,0-12,0 | 60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959 | Проволока по ГОСТ 14963 | 54,5…58,0 | 1350 | Обяза- | ГОСТ 13775 | |
3 | 6000-20000 | 14-25 | 60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959 | Сталь горяче- | 51,5…56,0 | 1050 | ГОСТ 13776 | |||
Примечания:
1. Максимальное касательное напряжение при кручении приведено с учетом кривизны витков.
2. Допускается использование основных параметров витков по ГОСТ 13766, ГОСТ 13767, ГОСТ 13770, ГОСТ 13771 для пружин растяжения с предварительным напряжением.
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.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
2. В стандарт включены дополнительные требования, которые приведены в приложениях 1-3.
Приложение 1 (справочное). КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЫНОСЛИВОСТИ И СТОЙКОСТИ ЦИКЛИЧЕСКИХ И СТАТИЧЕСКИХ ПРУЖИН
Приложение 1
Справочное
При определении размеров пружин необходимо учитывать, что при , 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 , т.е. пружины I класса, промежуточную — циклические пружины II класса и худшую — пружины III класса.
При наличии интенсивного соударения витков выносливость располагается в обратном порядке, т.е. повышается не с понижением, а с ростом . В таком же порядке располагается и стойкость, т.е. уменьшение остаточных деформаций или осадок пружин в процессе работы.
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 и касательным напряжением при рабочей деформации .
Возрастание разности обусловливает увеличение выносливости и стойкости циклических пружин всех классов при одновременном возрастании размеров узлов. Уменьшение разности 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 1 обусловленная стандартом выносливость пружин при действии силы (сила пружины при предварительной деформации) обеспечивается при всех осуществимых расположениях и величинах рабочих участков на силовых диаграммах (разности напряжений и , где — касательное напряжение при предварительной деформации).
Циклические пружины II класса при 1 в зависимости от расположения и величин рабочих участков могут быть поставлены в условия как неограниченной, так и ограниченной выносливости.
Циклические пружины III класса при всех отношениях и величинах относительного инерционного зазора пружин не более 0,4 [формула (1) ГОСТ 13765] характеризуются ограниченной выносливостью, поскольку они рассчитаны на предельно высокие касательные напряжения кручения, к которым при 1 добавляются контактные напряжения от соударения витков.
Статические пружины, длительно пребывающие в деформированном состоянии и периодически нагружаемые со скоростью менее , относятся ко II классу. Вводимые стандартом ограничения расчетных напряжений и свойств проволоки (ГОСТ 13764, табл.2) обеспечивают неограниченную стойкость статических пружин при остаточных деформациях не более 15% величины максимальной деформации .
Допустимые остаточные деформации статических пружин регламентируются координацией сил пружины при рабочей деформации на силовых диаграммах, причем увеличение разности способствует уменьшению остаточных деформаций.
Технологические средства регулирования выносливости и стойкости пружин определяются документацией на технические условия.
Приложение 2 (справочное). КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МАТЕРИАЛАХ
Приложение 2
Справочное
Имеющиеся в промышленности марки пружинной стали характеризуются следующими свойствами и условиями применения.
Проволока класса I по ГОСТ 9389. Высокая разрывная прочность. Наличие больших остаточных напряжений первого рода (от волочения и навивки) обусловливает появление остаточных деформаций пружин при напряжениях . При остаточные деформации высоки независимо от применения операции заневоливания. В связи с указанным проволока класса I по ГОСТ 9389 назначается для пружин III класса в виде трехжильных тросов.
Проволока классов II и IIА по ГОСТ 9389. Отличается от проволоки класса I уменьшенной прочностью при разрыве и повышенной пластичностью. Применяется для изделий, работающих при низких температурах, а также для пружин растяжения со сложными конструкциями зацепов. Проволока класса IIA отличается от проволоки класса II более высокой точностью размеров, уменьшением вредных примесей в металле и дальнейшим повышением пластичности.
Сталь марки 65Г. Повышенная склонность к образованию закалочных трещин. Применяется с целью удешевления продукции для изделий массового производства в случаях, когда поломки пружин не вызывают нарушения функционирования деталей механизмов и не связаны с трудоемкими заменами.
Сталь 51ХФА. Повышенная теплоустойчивость. Закаливается на твердость не более 53,5 HRC. В результате высоких упругих и вязких свойств служит лучшим материалом для пружин I класса.
Сталь марок 60С2А, 60C2. Высокие упругие и вязкие свойства. Повышенная склонность к графитизации и недостаточная прокаливаемость при сечениях 20 мм. Широкая применимость для пружин I и II классов. Для пружин III класса назначается при 6 м/с.
Сталь 60С2ХФА. Высокая прокаливаемость, малая склонность к росту зерна и обезуглероживанию при нагреве (по сравнению со сталью 60С2А), повышенные вязкость, жаропрочность и хладостойкость, хорошая циклическая прочность и релаксационная стойкость в широком диапазоне циклических изменений температур. Предпочтительное применение в сечениях проволоки от 30 мм и выше.
Сталь марки 65С2ВА. Высокие упругие свойства и вязкость. Повышенная прокаливаемость. Служит лучшим материалом для пружин III класса. Применяется при 6 м/с.
Сталь марки 70С3А. Повышенная прокаливаемость. Обладает склонностью к графитизации. Преимущественное применение при диаметрах проволоки 20 мм. Заменителем служит сталь 60С2Н2А.
Примечание. Преимущественное практическое использование пружин из стали марки 51ХФА определяется интервалом температур от минус 180 до плюс 250 °С, из стали марки 60С2ХФА от минус 100 до плюс 250 °С, из проволоки класса IIА по ГОСТ 9389 от минус 180 до плюс 120 °С, из стали марок 65Г, 70С3А, 60С2А, 65С2ВА и из проволоки класса I по ГОСТ 9389 от минус 60 до плюс 120 °С. В случаях использования пружин при более высоких температурах рекомендуется учитывать температурные изменения модуля.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Приложение 3 (справочное). КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О НАЗНАЧЕНИИ ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТИ ДЛЯ ПРУЖИН III КЛАССА
Приложение 3
Справочное
Установлено, что пружины сжатия, работающие в режиме интенсивного соударения витков, преждевременно выходят из строя, главным образом, по причине поломок опорных витков, а также по причине быстрой потери сил в результате остаточных деформаций.
Назначение высокой твердости способствует возрастанию упругих свойств и предела прочности пружинных материалов, в результате чего остаточные деформации резко уменьшаются и благодаря этому пружины более продолжительное время работают без поломок и без недопустимых потерь сил.
У применяемых марок стали безопасным для работоспособности пружин III класса является интервал твердости HRC 53,5…58,0, однако условием для этого служит обязательное применение дробеструйной обработки независимо от требуемых норм выносливости. Важной предпосылкой назначения высокой твердости служит также всемерное сокращение периодов нагрева для закалки и установление продолжительности отпуска на заданную твердость не менее 45 мин при нагреве в жидких ваннах и не менее 1 ч при нагреве в воздушной среде.
Все пружины, закаливаемые на высокую твердость, в зависимости от уровня требований к стабильности размеров и сил, а также с целью контроля дефектов металла рекомендуется подвергать заневоливанию до соприкосновения витков, также копровой или стендовой отбивке.
Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2007
Редакция документа с учетом
изменений и дополнений подготовлена
АО «Кодекс»
Источник
Основные параметры пружин растяжения
Пружины растяжения – это специальные элементы, которые могут быть изготовлены из металла, пластика, дерева. Существуют также разновидности, которые работают благодаря давлению газа. Изготовлением любых пружин растяжения под заказ занимается Сланцевский завод пружин – у нас вы сможете приобрести не только готовую продукцию, но и получить уникальное изделие под специфический механизм.
Основной принцип действия детали – увеличение длины под нагрузкой. Витки изделия в ненагруженном состоянии обычно соприкасаются. Чтобы закрепить такую пружину, на концах предусмотрены специальные крючки или кольца. В зависимости от этого конструкционного элемента пружины растяжения делятся на подвиды по ориентации и конфигурации.
По типу ориентации зацепа пружины растяжения выделяют три основных класса:
- крепления, сориентированные на одну сторону – установка элемента осуществляется с одной стороны пружины, при этом угол между зацепами составляет ноль градусов;
- крепления, расположенные с противоположных сторон изделия – зацепы сориентированы в разные стороны под углом 180º
- крепления сориентированы в противоположные стороны, угол между ними может составлять 90º или 270º.
Сланцевский завод пружин готов предложить заказчикам продукцию с различной конфигурацией зацепов, как типовую, так и пружины под заказ. Выбор конкретного типа обусловлен особенностями механизма, где изделие будет использоваться. У нас вы сможете купить пружины растяжения с такими параметрами зацепов:
- выполненный из полного витка – стандартный тип (диаметр крепления равен диаметру пружины);
- выполненный из половины витка или равный 0,75 размера витка – укороченный тип (диаметр – 0,5 или 0,75 от диаметра изделия);
- крепление, имеющее прямой участок определенной длины – удлиненный вариант (размер зацепа варьируется в зависимости от технических требований).
Заказать изготовление пружины по чертежам в Санкт-Петербурге вы сможете на нашем сайте.
По типу гибки также выделяют три разновидности данной продукции. Стандартный вариант – крепление выведено на ось пружины растяжения. Возможно также такое конструкционное решение, когда зацеп лежит в плоскости боковой поверхности изделия либо отогнут под углом в 60º. Изготовление пружин растяжения с индивидуальными параметрами вы сможете согласовать с нашими менеджерами.
Преимущества нашей продукции
Сланцевский завод пружин гарантирует своим заказчикам отличное качество изделий. Мы предлагаем вам не только готовые пружины всех возможных типов, но и сможем выполнить индивидуальные задания на изготовление пружин под заказ по вашим параметрам.
Наша продукция отвечает всем стандартам качества. Пружины растяжения, которые будут работать в тяжелых циклических условиях, оснащены специально разработанными конструкциями с усиленными зацепами. Данная категория изделий выпускается со специальными ввертышами, к которым непосредственно крепится зацеп, кольцо или шпилька. Крепления пружин могут быть английского или немецкого типа, удлиненными или укороченными, индивидуально спроектированными и др.
Материалом для изготовления пружин служат различные марки стали, которые прошли тщательную проверку на соответствие стандартам. Сланцевский завод пружин выполнит заказ любой сложности в оговоренные сроки, готовые изделия имеют всю сопроводительную документацию.
Источник