Расчет пружины растяжение сжатие

ФОРМУЛЫ И СПОСОБЫ РАСЧЕТА ПРУЖИН
ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ
(по ГОСТ 13765-86)
расчет пружин

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	Сжатия и растяжения	Циклическое и статическое	1×105	Отсутствует
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.

расчет пружин

2. Пружина сжатия с поджатыми по 3/4 витка с каждого конца и шлифованными на 3/4 окружности опорными поверхностями.

расчет пружин

3. Пружины растяжения из проволоки круглого сечения с зацепами, открытыми с одной стороны и расположенными в одной плоскости.

расчет пружин
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
расчет пружин

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

Сила пружины при предварительной деформации, НF 1Принимается в зависимости от нагрузки пружиныСила пружины при рабочей деформации (соответствует наибольшему принудительному перемещению подвижного звена в механизме), НF 3Принимается в зависимости от нагрузки пружиныРабочий ход пружины, ммhПринимается в зависимости от нагрузки пружиныНаибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или разгрузке, м/сv maxПринимается в зависимости от нагрузки пружиныВыносливость пружины, число циклов до разрушенияN FПринимается в зависимости от нагрузки пружиныНаружный диаметр пружины, ммD 1Предварительно принимаются с учетом конструкции узла. Уточняются по таблицам ГОСТ 13766…ГОСТ 13776Относительный инерционный зазор пружины сжатия. Для пружин растяжения служит ограничением максимальной деформацииδ δ = 1 — F 2 / F 3 (1)
Для пружин сжатия классов I и II
δ = 0,05 — 0,25
для пружин растяжения
δ = 0,05 — 0,10
для одножильных пружин класса III
δ = 0,10 — 0,40
для трехжильных класса III
δ = 0,15 — 0,40Сила пружины при максимальной деформации, НF 3

Уточняется по таблицам ГОСТ 13766 ÷ ГОСТ 13776

Сила предварительного напряжения (при навивке из холоднотянутой и термообработанной проволоки), НF 0(0,1 ÷ 0,25) F 3Диаметр проволоки, ммdВыбирается по таблицам ГОСТ 13764 ÷ ГОСТ 13776Диаметр трехжильного троса, ммd 1Выбирается по таблицам ГОСТ 13764 ÷ ГОСТ 13776Жесткость одного витка пружины, Н/ммc 1Выбирается по таблицам ГОСТ 13764 ÷ ГОСТ 13776Максимальная деформация одного витка пружины, ммs’ (при F0 = 0)
s» (при F0 > 0)Выбирается по таблицам ГОСТ 13764 ÷ ГОСТ 13776

Максимальное касательное напряжение пружины, МПаτ 3

Для трехжильных пружин

Критическая скорость пружины сжатия, м/сv k

Для трехжильных пружин

Модуль сдвига, МПаGДля пружинной стали
G = 7,85 х 104Динамическая (гравитационная) плотность материала, Н • с2/м4ρ ρ = γ / g,
где g — ускорение свободного падения, м/с2
γ — удельный вес, Н/м3
Для пружинной стали ρ = 8•103Жесткость пружины, Н/ммс

Для пружин с предварительным напряжением

Для трехжильных пружин

Число рабочих витков пружиныn

Полное число витков пружиныn 1

где n2 — число опорных витков

Средний диаметр пружины, ммD

Для трехжильных пружин

Индекс пружиныi

Для трехжильных пружин

Рекомендуется назначать от 4 до 12

Коэффициент расплющивания троса в трехжильной пружине, учитывающий увеличение сечения витка вдоль оси пружины после навивкиΔДля трехжильного троса с углом свивки β = 24° определяется по таблице

i	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	7,0 и более
Δ	1,029	1,021	1,015	1,010	1,005	1,000

Предварительная деформация пружины, ммs 1

Рабочая деформация пружины, ммs 2

Максимальная деформация пружины, ммs 3

Длина пружины при максимальной деформации, ммl 3

где n3 — число обработанных витков

Для трехжильных пружин

Для пружин растяжения с зацепами

Длина пружины в свободном состоянии, ммl 0

Длина пружины растяжения без зацепов в свободном состоянии, ммl’ 0

Длина пружины при предварительной деформации, ммl 1

Для пружин растяжения

Длина пружины при рабочей деформации, ммl 2

Для пружин растяжения

Шаг пружины в свободном состоянии, ммt

Для трехжильных пружин

Для пружин растяжения

Напряжение в пружине при предварительной деформации, МПаτ 1

Напряжение в пружине при рабочей деформации, МПаτ 2

Коэффициент, учитывающий кривизну витка пружиныk

Для трехжильных пружин

22а

Длина развернутой пружины (для пружин растяжения без зацепов), ммl

Масса пружины (для пружин растяжения без зацепов), кгm

Объем, занимаемый пружиной (без учета зацепов пружины), мм 3V

Зазор между концом опорного витка и соседним рабочим витком пружины сжатия, ммλУстанавливается в зависимости от формы опорного виткаВнутренний диаметр пружины, ммD 2

Временное сопротивление проволоки при растяжении, МПаR mУстанавливается при испытаниях проволоки или по ГОСТ 9389 и ГОСТ 1071Максимальная энергия, накапливаемая пружиной, или работа деформации, мДж

Для пружин сжатия и растяжения без предварительного напряжения

Для пружин растяжения с предварительным напряжением

Источник

Тип пружины
Материал
Вариант формирования зацепов
Диаметр проволоки (d) *

мм

Диаметр наружный (D нар.) *

мм

Длина пружины по зацепам (LO) *

мм

Длина пружины по телу (LO`) *

мм

Предварительное растяжение (L1)

мм

Рабочее растяжение (L2)

мм

Рабочее растяжение (L3)

мм

Количество пружин *

шт

Значения отмеченные * обязательны для заполнения.

Все расчетные данные несут информационно-ознакомительный характер.

Мой вес: 0.39875 кг.

Материал: 60С2А 51ХФА

Вариант зацепа: Удлинённый зацеп

D(вн)=
48.00

L0=64

L0*=38

D(нар)=64

d=8

F1=1830.90

F2=6713.31

F3=0.00

L1=94

L2=110

L3=0

Диаметр средний (Dср.)	56.00 мм
Диаметр внутренний (D вн.)	48.00 мм
Внутренняя длина зацепа	48.00 мм
Количество рабочих витков (n)	3.75 шт
Количество витков полное (n1)	5.75 шт
Предварительная нагрузка (F1)	1830.90 H
Рабочая нагрузка (F2)	6713.31 H
Рабочая нагрузка (F3)	0.00 H
Жёсткость пружины (с)	61.03 H/мм
Шаг (t)	8 мм
Развертка пружины	1011.08 мм
Масса пружины (m1)	0.39875 кг
Вес партии (m2)	717.76 кг

https://metizdetal.beget.tech/

Источник

Главная

Расчет
пружин

10.
Формулы и способы расчета пружин из стали круглого сечения по ГОСТ 13765-86 в
ред. 1990г.

Пружина сжатия

рисунок

Пружина растяжения

рисунок

Наименование параметра	Обозначение	Расчетные формулы и значения
1. Сила пружины при предварительной деформации, Н	F1	Принимаются в зависимости от нагрузки пружины
2. Сила пружины при рабочей деформации (соответствует наибольшему принудительному перемещению подвижного звена в механизме), Н	F2
3. Рабочий ход пружины, мм	h
4. Наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или разгрузке, м/с	Vmax
5. Выносливость пружины, число циклов до разрушения	NF
6. Наружный диаметр пружины, мм	D1	Предварительно назначают с учетом конструкции узла. Уточняются по таблицам ГОСТ 13766-86-ГОСТ 13776-86
7. Относительный инерционный зазор пружины сжатия. Для пружин растяжения служит ограничением максимальной деформации	δ	δ = 1-F2/F3. (1) Для пружин сжатия классов I и IIδ=0,05…0,25; для пружин растяжения δ=0,05…0,10; для одножильных пружин класса IIIδ=0,10…0,40; для трехжильных класса IIIδ=0,15…0,40
8. Сила пружины при максимальной деформации, Н	F3	F3=F2/(1-δ) (2) Уточняется по таблицам ГОСТ 13766-86-ГОСТ 13776-86
9. Сила предварительного напряжения (при навивке из холоднотянутой и термообработанной проволоки), Н	F0	F0= (0,1… 0,25) F3
10. Диаметр проволоки, мм	d	Выбирается по таблицам ГОСТ 13764-86-ГОСТ 13776-86
11. Диаметр трехжильного троса, мм	d1
12. Жесткость одного витка пружины, Н/мм	c1
13. Максимальная деформация одного витка пружины, мм	s’3 (при F0=0) s»3 (при F0>0)	Выбирается по таблицам ГОСТ 13764-86-ГОСТ 13776-86
14. Максимальное касательное напряжение пружины, Н/мм2 (Коэффициент k см. п. 35)	τ3	Назначается по табл. 2 ГОСТ 13764-86. При проверке Для трехжильных пружин
15. Критическая скорость пружины сжатия, м/с (Максимальная скорость подвижного звена механизма vmax должна быть равна или меньше vK, т.е. vK > vmax)	vк	Для трехжильных пружин
16. Модуль сдвига, Н/мм2	G	Для пружинной стали G = 7,85·104
17. Динамическая (гравитационная) плотность материала, Н·с2/м4	Р	p = γ/g, где g-ускорение свободного падения, м/с2; γ — удельный вес, Н/м3. Для пружинной стали р = 8·103
18. Жесткость пружины, Н/мм	с	Для пружин с предварительным напряжением Для трехжильных пружин
19. Число рабочих витков пружины	n	n = c1/c (7)
20. Полное число витков пружины	n1	n1 = n+ n2, (8) где n2 — число опорных витков
21. Средний диаметр пружины, мм	D	D = D1 – d = D2 + d Для трехжильных пружин D = D1– d1= D2+ d1(9a)
22. Индекс пружины	i	i = D/d (10) Для трехжильных пружин i= D/d1 (10а) Рекомендуется назначать от 4 до 12

Наименование параметра	Обозначение	Расчетные формулы и значения
23. Коэффициент расплющивания троса в трехжильной пружине, учитывающий увеличение сечения витка вдоль оси пружины после навивки	Δ	Для трехжильного троса с углом свивки β=24° определяется по таблице, приведенной ниже
		i	40	45	50	55	60	7,0 и более
		Δ	1,029	1,021	1,015	1,010	1,005	1,000
24. Предварительная деформация пружины, мм	s1	s1=F1/c (11)
25. Рабочая деформация пружины, мм	s2	s2= F2/c (12)
26. Максимальная деформация пружины, мм	s3	s3= F3/c (13)
27. Длина пружины при максимальной деформации, мм	l3	l3 = (n1 + 1 – n3)d, (14) где n3 — число обработанных витков. Для трехжильных пружин l3 = (n + l)d1Δ. (14а) Для пружин растяжения с зацепами l3 = l0 + s3
28. Длина пружины в свободном состоянии, мм	l0	l0=l3+s3 (15)
29. Длина пружины растяжения без зацепов в свободном состоянии, мм	l0′	l0′ = (n1+1)d (15а)
30. Длина пружины при предварительной деформации, мм	1l	l1 = l0-s1. (16) Для пружин растяжения l1= l0+s1(16а)
31. Длина пружины при рабочей деформации, мм	l2	l2=l0-s2. (17) Для пружин растяжения l2=l0+s2 (17а)
32. Шаг пружины в свободном состоянии, мм	t	t = s’3+d. (18) Для трехжильных пружин t = s’3+d1Δ. (18а) Для пружин растяжения t = d(18б)
33. Напряжение в пружине при предварительной деформации, Н/мм2	τ1
34. Напряжение в пружине при рабочей деформации, Н/мм2	τ2
35. Коэффициент, учитывающий кривизну витка пружины	k	Для трехжильных пружин где
36. Длина развернутой пружины (для пружин растяжения без зацепов), мм	l
37. Масса пружины (для пружин растяжения без зацепов), кг	m
38. Объем, занимаемый пружиной (без учета зацепов пружины), мм3	V
39. Зазор между концом опорного витка и соседним рабочим витком пружины сжатия, мм	λ	Устанавливается в зависимости от формы опорного витка
40. Внутренний диаметр пружины, мм	D2	D2=D1-2d (25)
41. Временное сопротивление проволоки при растяжении, Н/мм2	Rm	Устанавливается при испытаниях проволоки или по ГОСТ 9389-75 и ГОСТ 1071-81
42. Максимальная энергия, накапливаемая пружиной, или работа деформации, МДж		Для пружин сжатия и растяжения без предварительного напряжения для пружин растяжения с предварительным напряжением

Методика
определения размеров пружин по ГОСТ 13765-86.

Если задана только одна сила F2,
то вместо рабочего хода h для подсчета берут величину рабочей деформации s2,
соответствующую заданной силе.

2. По величине заданной выносливости NF
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

учетом значений временного сопротивления Rm. Для холоднотянутой проволоки Rm определяют из ГОСТ
9389-75, для термообработанной — из ГОСТ 1071-81.

7. По полученным значениям F3 и
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).

Примеры
определения размеров пружин и формулы для проверочных расчетов жесткости и
напряжений

Пример 1. Пружина сжатия.

Дано: F1 = 20Н; F2 =
80Н; h = 30мм; D1 = 10… 12мм; vmax
= 5м/с; NF≥ 1 · 107.

По табл. 1 убеждаемся, что при заданной
выносливости NF пружину следует отнести к классу 1.

По формуле (2), пользуясь интервалом значений
δ от 0,05 до 0,25 (см. п. 7 табл. 10), находим граничные значения силы F3,
а именно:

В интервале от 84 до 107Н (ГОСТ 13766-86)
пружин класса I, разряда 1 имеются следующие силы F3: 85; 90; 95;
100 и 106Н (табл. 11).

Исходя из заданных размеров
диаметра и стремления обеспечить наибольшую критическую скорость, останавливаемся на витке со следующими
данными (номер позиции 355):

F3 = 106Н; d = 1,80мм; D1
= 12мм; с1 = 97,05Н/мм; s’3=
1,092мм.

Учитывая, что для пружин класса I норма
напряжений τ = 0,3Rm (см. табл. 2), находим, что для найденного
диаметра проволоки из углеродистой холоднотянутой стали расчетное напряжение
τ3 = 0,3·2100 = 630Н/мм2.

Принадлежность к классу I проверяем определением
отношения vmax/vK,
для чего предварительно определяем критическую скорость по формуле (5) при
δ = 0,25:

Полученная величина свидетельствует о наличии
соударения витков в данной пружине, и, следовательно, требуемая выносливость
может быть не обеспечена. Легко убедиться, что при меньших значениях силы F3
отношение vmax /vк будет еще больше отличаться от единицы
и указывать на еще большую интенсивность соударения витков.

Используем пружины класса II. Заданному
наружному диаметру и найденным выше силам F3 соответствует виток с
данными по ГОСТ 13770-86 (см. табл. 14, позиция 303): F3=95,0H;
d=1,4мм; D1=11,5мм; с1=36,58Н/мм;
s’3=2,597мм.

Учитывая норму напряжений для пружин класса
IIτ3 = 0,5Rm, находим τ3 =
0,5×2300= 1150Н/мм2.

По формуле (2) вычисляем δ = 1-F2/F3
= 1 – 80/95 = 0,16 и находим vKи
vmax /vK,
с помощью которых определяем принадлежность пружин ко II классу:

Полученная величина указывает на отсутствие
соударения витков. Следовательно, выбранная пружина удовлетворяет заданным условиям.
Пружины класса II относятся к разряду ограниченной выносливости, поэтому
следует учитывать комплектацию машины запасными пружинами с учетом опытных
данных.

Определение остальных размеров производим по
формулам табл. 10.

По формуле (6) находим жесткость пружины:

Число рабочих витков пружины определяем по
формуле (7):

n= c1/c = 36,58/2,0 = 18,29 ≈
18,5.

Уточняем жесткость пружины:

c = c1/n= 36,68/18,5 = 1,977 ≈
2,0Н/мм.

При полутора нерабочих витках полное число витков
находим по формуле (8):

n1 = n + n2 =18,5 +
1,5= 20.

По формуле (9) определяем средний диаметр
пружины:

D = 11,5 — 1,4 = 10,1мм.

Деформации, длины и шаг пружины вычисляем по
формулам (11)-(18):

На этом определение размеров пружины и
габарита узла (размер li) заканчивается.

Следует отметить, что некоторое увеличение
выносливости может быть достигнуто при использовании пружины с большей
величиной силы F3, чем найденная в
настоящем примере. С целью выяснения габаритов, занимаемых такой пружиной,
проведем анализ:

остановимся, например, на витке со следующими
данными по ГОСТ 13770-86 (см. табл. 14, позиция 313): F3 = 106Н; d =
1,4мм; D1 = 10,5мм; с1 =
50,01Н/мм; s3′ = 2,119мм.

Находим τ3 = 1150Н/мм2 и производим расчет в той же
последовательности:

Очевидно, что у этой пружины создается
большой запас на несоударяемость витков.

Далее в рассмотренном ранее порядке находим

n= 50,01/2,0 = 25,01 ≈ 25,0.

Уточненная жесткость с =50,01/25,0 ≈
2,0Н/мм;