Пружина растяжения в инвентор
Inventor позволяет вставлять пружины в сборку, и выполнять их расчет. Создадим новую сборку.
Назовем ее «Вставка пружин», и сохраним.
На вкладке Проектирование – панель пружина, есть функции для вставки различных пружин. Рассмотрим вставку пружин Сжатие.
Открылось окно для задания параметров пружины.
Для размещения пружины выберем ось. Раскроем папку Начало и выберем ось У.
Начальную плоскость пружины укажем ХZ. В качестве установочной длины – укажем длину пружины при установочной максимальной нагрузке.
Диаметр проволоки пружины установим 10 мм. Далее можно указать начало и конец пружины, торцевые витки, поджатые витки, и шлифованные витки. В качестве длины пружины установим входные значения. L0, n и t. При этом задаем длину пружины в свободном состоянии – 250 мм, рабочие витки – 10 штук, шаг пружины рассчитывается автоматически. Установим наружный диаметр пружины – 70 мм.
На вкладке Расчет можно задать нагрузки для расчета пружины. Укажем максимальную нагрузку – 2500 Н, минимальную нагрузку оставив 500 Н. Рабочая нагрузка – 1700 Н. Далее указываем характеристики материала, нажимаем кнопку Рассчитать. В нижней части окна выводится отчет по расчету пружины. В правой части окна отображаются результаты.
Для создания пружины нажмем ОК – создается пружина с указанными параметрами.
С помощью проверки расстояния – проверим ее длину. Она составляет 186 мм.
В браузере нажмем правую кнопку мыши по названию пружины, и выберем редактировать с помощью мастера проектирования.
Видим, что расчетная длина пружины равна только что измеренной.
Выберем установочную длину при минимальной нагрузке. Расчетная длина пружины 237 мм, нажимаем ОК – пружина изменила свою форму.
Проверим ее длину. Видим, что она равна расчетной длине пружины, сохраним сборку.
Переходим на вкладку проектирование, и выберем вставку Пружины растяжение. Выберем установочную длину при максимальной нагрузке, можно также выбрать направление навивки. Диаметр проволоки укажем 8 мм, средний диаметр пружины укажем 42 мм. Предварительно укажем длину зацепа – 35 мм, длину второго зацепа – так же 35 мм. Можно указывать разную конфигурацию зацепов, укажем для второго зацепа – как вначале. Входные значения для длины укажем l0, n и о. Укажем длину пружины в свободном состоянии, для начала, 90 мм, количество рабочих витков – 12,5, шаг навивки укажем 15 мм.
На вкладке Расчет укажем нагрузки на пружину: минимальная нагрузка – 600 Н, максимальна – 1600 Н, рабочую оставим 1200 Н. Здесь так же можно указать свойства материала для пружины. Переходим на вкладку Модель, нажимаем Рассчитать.
Видим, что программа выдает ошибку, для ее избегания укажем длину пружины 250 мм, нажимаем еще раз Рассчитать – видим соответствие в подборе расчетов, длина пружины в начале и в конце – изменилась. Нажимаем ОК для вставки пружины.
В браузере нажмем правой кнопкой мыши и выберем редактировать пружину.
Установочную длину пружины укажем при минимальной нагрузке.
Видим, что длина пружины уменьшилась, сохраним сборку.
Далее рассмотрим сборку трельчатой пружины.
Выберем тип пружины – Трельчатую пружину по госту. Далее выберем размеры пружины из предложенных. Выберем пружину из диаметром 100 мм. Для размещения пружины укажем ось: выберем ось У, плоскость – ХZ, и изменим сторону. Установочную высоту диска выберем – Нагруженное состояние, при этом высота пружины равна 7 мм.
Укажем прогиб трельчатой шайбы 2,5 мм, и выполним ее расчет.
Программа выдает ошибку: такой прогиб не допустим. Укажем прогиб – 2 мм и еще раз выполним расчет.
Расчет удовлетворительный, нажимаем ОК для вставки пружины в сборку.
Видим вставленную пружину, отредактируем ее.
Поставим галочку Пакет пружин. Можно вставлять несколько одинаковых пружин в сборку для создания пакета. Выберем Укладка в ряд и параллель. Укажем количество пружин в ряду и параллели – по 3.
Выберем вставленный пакет пружин.
Пружина кручения вставляется подобным образом. Сохраним сборку и закроем ее.
Источник
Материал пружинной проволоки (метрическая система мер)
Тип проволоки | G [МПа] | Допустимое предельное напряжение при кручении τ A | Плотность ρ [кг*м3 ] |
Сталь углеродистая тянутая | 80 500 | 0,5 σult | 7.85 103 |
Сталь углеродистая закаленная | 78 500 | 0,6 σult | |
Сталь легированная закаленная или отожженная (Si-Cr, Mn-Cr-V) 14260 и 15260 | 78 500 | 0,6 σult | |
Сталь аустенитная нержавеющая хром-никелевая тянутая закаленная 17242 | 68 500 | 0,5 σult | |
Бронза оловянистая тянутая закаленная 423016 и 423018 | 41 500 | 0,45 σult | 8.8 103 |
Латунь тянутая закаленная 423210 и 423213 | 34 500 | 0,45 σult | 8.43 103 |
Материал пружинной проволоки (британская система мер)
Тип проволоки | Модуль упругости на сдвиг [фн/кв.дюйм] |
Проволока стальная холоднотянутая QQ-W-428 | 11 200000 |
Проволока струнная QQ-W-470 | 11 200000 |
Проволока стальная закаленная в масле QQ-W-428 | 11 200000 |
Проволока из легированной хромо-кремниевой стали QQ-W-412 | 11 200000 |
Проволока стальная коррозийно-стойкая QQ-W-423 | 11 200000 |
Проволока из легированной хром-ванадиевой стали | 11 200000 |
Проволока из кремниево-марганцевой стали | 11 200000 |
Проволока для клапанных пружин | 11 200000 |
Сталь нержавеющая 304 и 420 | 11 600000 |
Сталь нержавеющая 316 | 11 600000 |
Сталь нержавеющая 431 и 17-7 PH | 11 600000 |
Допустимое предельное напряжение при кручении τ A [103 фн/кв.дюйм]
Диаметр проволоки [д] | Проволока стальная холоднотянутая QQ-W-428 | Проволока струнная QQ-W-470 | Проволока стальная закаленная в масле QQ-W-428 | Проволока из легированной хромо-кремниевой стали QQ-W-412 | Проволока стальная коррозийно-стойкая QQ-W-423 | Проволока из легированной хром-ванадиевой стали | Проволока из кремниево-марганцевой стали | Проволока для клапанных пружин | Сталь нержавеющая 304 и 420 | Сталь нержавеющая 316 | Сталь нержавеющая 431 и 17-7 PH |
0.010 | 150 | 176 | 157 | 176 | 145 | 175 | 158 | 175 | 138 | 131 | 158 |
0.012 | 149 | 171 | 154 | 175 | 143 | 174 | 157 | 174 | 129 | 154 | 158 |
0.014 | 148 | 167 | 152 | 174 | 141 | 173 | 156 | 173 | 134 | 127 | 150 |
0.016 | 147 | 164 | 150 | 174 | 139 | 172 | 155 | 172 | 132 | 125 | 148 |
0.018 | 146 | 161 | 148 | 173 | 137 | 171 | 154 | 171 | 130 | 123 | 145 |
0.02 | 145 | 159 | 146 | 173 | 135 | 170 | 153 | 170 | 128 | 121 | 143 |
0.024 | 143 | 155 | 142 | 172 | 131 | 168 | 151 | 168 | 124 | 118 | 140 |
0.026 | 142 | 153 | 141 | 171 | 129 | 167 | 150 | 167 | 123 | 116 | 138 |
0.028 | 141 | 151 | 140 | 171 | 128 | 166 | 149 | 166 | 122 | 115 | 136 |
0.030 | 140 | 149 | 139 | 170 | 127 | 165 | 148 | 165 | 121 | 114 | 134 |
0.032 | 139 | 147 | 138 | 170 | 126 | 164 | 147 | 164 | 120 | 113 | 132 |
0.034 | 138 | 145 | 137 | 169 | 125 | 163 | 146 | 163 | 119 | 112 | 130 |
0.036 | 137 | 143 | 136 | 169 | 124 | 162 | 145 | 162 | 118 | 112 | 129 |
0.038 | 136 | 142 | 135 | 168 | 123 | 161 | 144 | 161 | 117 | 111 | 128 |
0.041 | 135 | 141 | 133 | 167 | 122 | 160 | 144 | 160 | 116 | 110 | 127 |
0.0475 | 132 | 138 | 130 | 166 | 119 | 156 | 140 | 156 | 113 | 107 | 124 |
0.054 | 138 | 136 | 128 | 165 | 117 | 152 | 137 | 152 | 111 | 105 | 122 |
0.0625 | 123 | 132 | 125 | 162 | 115 | 149 | 134 | 152 | 109 | 104 | 119 |
Источник
Общие формулы расчета
Коэффициент использования материала
Наружный диаметр пружины
D1 = D + d [мм]
Где:
D | средний диаметр пружины [мм] | |
d | диаметр проволоки [мм] |
Внутренний диаметр пружины
D2 = D — d [мм]
Где:
D | средний диаметр пружины [мм] | |
d | диаметр проволоки [мм] |
Рабочая деформация
H = L8 1= s 81 [мм]
Где:
L8 | длина полностью нагруженной пружины [мм] | |
L1 | длина предварительно нагруженной пружины [мм] | |
s8 | деформация полностью нагруженной пружины [мм] | |
s1 | деформация предварительно нагруженной пружины [мм] |
Высота зацепа пружины
Где:
L0 | длина пружины в свободном состоянии [мм] | |
LZ | длина части пружины с витками [мм] |
Индекс пружины
c = D/d [-]
Где:
D | средний диаметр пружины [мм] | |
d | диаметр проволоки [мм] |
Поправочный коэффициент Валя
Где:
c | индекс пружины [-] | |
LZ | длина части пружины с витками [мм] |
Начальное растяжение
Где:
d | диаметр проволоки [мм] | |
τ 0 | напряжение в свободном состоянии [Мпа] | |
D | средний диаметр пружины [мм] | |
Kw | поправочный коэффициент Валя [-] |
Общая сила, действующая в пружине
Где:
d | диаметр проволоки [мм] | |
τ | напряжение при кручении – это усилие на единицу площади материала пружины при изгибе [фн/кв. материала пружины в общем случае [МПа] | |
D | средний диаметр пружины [мм] | |
Kw | поправочный коэффициент Валя [-] | |
G | модуль упругости материала пружины [МПа] |
Жесткость пружины
Где:
d | диаметр проволоки [мм] | |
G | модуль упругости материала пружины [МПа] | |
D | средний диаметр пружины [мм] | |
n | количество активных витков [-] | |
F8 | рабочее усилие в полностью нагруженной пружине [МПа] | |
F1 | рабочее усилие в минимально нагруженной пружине [МПа] | |
H | рабочая деформация [мм] |
Расчет конструкции пружины
При проектировании пружины подбирается диаметр проволоки, количество витков и длина свободной пружины L0 для заданной нагрузки, материала и сборочных размеров.