Изображение на чертежах пружин растяжения
Московский авиационный институт
(Национальный исследовательский институт)
Кафедра 904
Инженерная графика
Курсовая работа на тему:
«Правила выполнения чертежей пружин и упругих деталей»
Выполнил _______________ студент группы 1О-202С Подолякин Е.А.
Проверил _______________ Бирюков В.И.
Москва 2012
Содержание
Введение………………………………………………………………………………………….3
- Изображения на чертежах пружин сжатия
1.1 Конечные витки……………………………………………………………………...4
1.2 Центрирование пружин ……………………………………………………………..6
1.3 Расчет пружин………………………………………………………………………..7
1.4 Устойчивость пружин……………………………………………………………….8
1.5 Конические пружины………………………………………………………………..9
1.6 Призматические пружины…………………………………………………………10
- Изображение на чертежах пружин растяжения………...…………………………….11
- Изображение на чертежах пружин кручения…………………………………………13
- Изображение на чертежах тарельчатых пружин…………………………………….15
- Изображение на чертежах резиновых амортизаторов………………………………..16
- Использованная литература……………………………………………………………17
Введение
Пружины делят по конструкции на следующие группы: спиральные (витые), тарельчатые, кольцевые, пластинчатые. Наиболее широко применяют спиральные пружины, навиваемые из проволоки, чаще всего круглого сечения, иногда квадратного или прямоугольного сечения.
|
|
|
|
В некоторых случаях пружины навивают из канатов, свитых из нескольких жил (многожильные пружины)
По назначению спиральные пружины подразделяют на пружины сжатия, растяжения и кручения.
Применяют пружины как левой, так и правой навивки. Для пружин сжатия-растяжения направление навивки безразлично. Тарельчатые и кольцевые пружины применяют только в качестве пружин сжатия.
Пружины изготавливают из углеродистых и легированных сталей с содержание углерода 0,5-1,1%. Из углеродистых сталей изготавливают пружины с диаметром проволоки до 10мм; из легированных сталей – пружины, работающие при высоких напряжениях или повышенных температурах, а также пружины с большим сечением проволоки (диаметром 20-30мм) для обеспечения закалки на полное сечение.
Изображение на чертежах пружин сжатия.
Конечные витки
Для правильной работы пружин сжатия большое значение имеет конструкция конечных витков. Форма конечных витков должна отвечать следующим условиям:
- поверхность контакта между конечными витками и опорными деталями должна быть плоской и перпендикулярной к оси пружины во избежание точечного приложения нагрузки;
|
|
|
- площадка контакта должна по возможности представлять собой полное кольцо во избежание внецентренного приложения нагрузки;
- конструкция конечных витков должна обеспечивать правильное центрирование пружины в опорных деталях.
Во избежание ослабления рабочего витка нужно осадить по крайней мере один полный виток. Тогда площадка контакта располагается целиком на осаженном витке; ближайший рабочий виток работает полным сечением. Ослабление осаженного витка не имеет значения, так как он опирается по всей длине на близлежащий рабочий виток.
Тонкий «ус» а осаженного витка нежелателен, так как он может сломаться при работе. На практике его всегда удаляют на дуге 90° от конца витка, “несмотря” на возникающий при этом некоторый эксцентриситет опорной поверхности. Минимальная высота осаженного витка (в месте обрубки) получается равной 0,25<7. Обрубленный конец закругляют со всех сторон.
Осаженные витки практически не участвуют в работе пружины и не влияют на упругие характеристики пружины. Их называют нерабочими (или опорными) витками в отличие от рабочих витков, подвергающихся деформации под нагрузкой.
|
|
|
Поскольку число рабочих витков определяет упругую характеристику пружины, важно четко разграничить рабочие и опорные витки. Отличительный признак опорных витков состоит в том, что опорные витки не совершают перемещений относительно поверхностей, на которые опирается пружина. Опорные витки свободного конца пружины перемещаются вместе с опорной тарелкой, опорные витки неподвижного конца пружины неподвижны. Границей между рабочими и опорными витками принято считать точку а, т. е. точку начала соприкосновения витков в свободном состоянии пружины. Числом опорных витков i принято считать число осаженных витков, начиная с точки а и кончая точкой, где последний виток сходит на нет, выходя на шлифованный торец пружины; обрубаемый ус последнего витка включают в число опорных витков.
Отношение числа рабочих витков пружины к общему числу опорных витков не должно быть меньше 3.
Интересно отметить, что при целом числе рабочих витков изображение сечений конечных витков пружины получается симметричным относительно поперечного сечения пружины. При числе рабочих витков, кратном 0,5, одинаковые сечения располагаются крест-накрест.
На практике с целью сокращения чертежной работы сечения пружин независимо от числа опорных витков вычерчивают упрощенно по схеме рис. I, соответствующей числу опорных витков, равному 1, или, еще проще, по схеме II, соответствующей числу опорных витков 0,5. Действительное число опорных витков указывают в табличных данных чертежа.
|
|
|
Центрирование пружин
При установке пружины должны быть надежно центрированы с обоих торцов.
Центрирование обычно производят по внутренней поверхности витков (I). Центрирование по наружной поверхности (II) применяют только при расположении пружин в охватывающих деталях — гильзах, стаканах. Высота h центрирующего пояска должна быть равна по меньшей мере d для того, чтобы обеспечить центрирование по полной окружности пружины.
Из-за неточности навивки пружины центрирование делают очень свободным: между центрирующими поясками и витками пружины предусматривают зазор, равный 0,02 — 0,025 центрирующего диаметра. Делать центрирующие пояски высотой более h = 1,5d не рекомендуется во избежание излишнего трения между витками и центрирующими поверхностями. Зазор между поверхностями деталей, смежными с центрирующими поясками и витками пружины, должен быть не менее 0,3 — 0,5 мм.
Особенно это важно при расположении пружин в охватывающих деталях, потому что диаметр пружины при сжатии увеличивается.
Торцы центрирующих деталей должны иметь заходный конус на случай искривления витков или возникновения поперечных колебаний витков.
|
Расчет пружин
Согласно ГОСТ 2.401-68 при выполнении чертежей пружин с числом рабочих витков более 4-х показывают с каждого конца пружины один-два витка, помимо опорных. Остальные витки не изображают, а проводят осевые линии через центр сечений витков по всей длине пружины.
Полное число витков пружины n1 определяется по конкретной пружине. Число рабочих витков n равно n1-1,5, что соответствует подшлифовке3/4 витка с каждой стороны. У пружин с диаметром проволоки d<1мм концы, как правило не поджимают и не шлифуются, для них n=n1.
Длину развернутой пружины L определяют из формулы:
L=n1*l, где l длина одного витка, равная:
|
Где D – наружний диаметр пружины в ее свободном состояние; d – диаметр проволоки; t- шаг пружины.
Поскольку в момент сжатия пружина несколько увеличивается в диаметре, при изображении ее на сборочном чертеже необходимо предусмотреть зазор в 1..2мм между наружной поверхностью пружины и той деталью, внутри которой она находится.
Устойчивость пружин
При большой длине пружины возникает опасность потери продольной устойчивости, т.е. выпучивание пружины в сторону.
Для пружин с осевой нагрузкой, с хорошо направленными центрирующими элементами, обеспечивающими параллельность торцов пружины при рабочем ходе, предельное отношение высоты L, пружины в свободном состоянии к среднему диаметру D пружины, при котором пружина еще сохраняет устойчивость, равно ~5; для пружин с шарнирно установленными центрирующими элементами L/D = 2,5.
Учитывая возможность внецентренного приложения нагрузки, искривления витков и т. д., целесообразно уменьшать отношение L/D в 1,5 — 2 раза по сравнению с приведенными выше значениями.
При горизонтальном или наклонном расположении пружин, когда появляются поперечные нагрузки, вызванные массой витков, отношение L/D следует еще больше уменьшать.
Если по конструктивным условиям не удается исключить применение длинных пружин, необходимо предусматривать специальные меры против потери устойчивости. Удлинение центрирующих поясков для уменьшения свободного пролета пружины, введение дополнительного центрирующего пояска в средней части пружины сопряжены с повышением трения и опасностью износа витков пружины. Лучше всего разделять длинные пружины на несколько коротких устойчивых пружин, которые должны опираться на плавающие центрирующие элементы, хорошо направленные вдоль оси пружины. Этот способ, однако, сопряжен с увеличением габаритной длины установки вследствие введения дополнительных опорных витков на участках расположения плавающих центрирующих элементов.
Конические пружины
Конические пружины применяют в тех случаях, когда необходимо получить криволинейную характеристику пружины с жесткостью, возрастающей по мере сжатия.
Основные параметры конических пружин — угол 6 наклона центровой линии сечений витков к оси пружины (рис. 886) и закон изменения шага витков вдоль оси пружины. При постоянном шаге I проекция осевой линии витков на плоскость, перпендикулярную к оси пружины, представляет собой спираль Архимеда, уравнение которой в полярных координатах имеет вид:
R=α*φ
где φ — текущий угол полярных координат; α— постоянная
При переменном шаге уравнение проекции витков приобретает более сложный вид.
Увеличение жесткости пружины при сжатии объясняется неодинаковой податливостью витков, зависящей от их диаметра. С приложением нагрузки прежде всего деформируются витки наибольшего диаметра. Первый, опорный виток ложится на опорную плоскость, затем на него ложится следующий виток и т. д. Сомкнувшиеся витки выключаются из работы. Жесткость пружины непрерывно возрастает по мере сжатия как вследствие уменьшения числа свободных витков, так и постепенного уменьшения их диаметра.
Условие сохранения прямолинейности характеристики состоит в пропорциональности шага t витков деформациям λ витков: t~λ.
Практически чаще всего применяют пружины с постоянным шагом (I), у которых угол подъема витков обратно пропорционален расстоянию от вершины конуса, а также пружины с постоянным углом подъема витков (II), у которых шаг уменьшается прямо пропорционально расстоянию от вершины конуса. И те и другие пружины обладают криволинейными характеристиками. У пружин с постоянным шагом характеристика крутая, у пружин с постоянным углом подъема — более пологая.
Возможны и другие закономерности изменения шага и угла подъема витков, обеспечивающие различные виды характеристики.
|
Центрирование конических пружин затруднительнее, чем цилиндрических, вследствие спиральной формы витков (в плане). В целях правильного центрирования конечные витки расправляют по окружности, причем технологически должна быть обеспечена концентричность окружностей опорных витков относительно оси пружины.
Призматические пружины
Для специальных условий работы применяют призматические спиральные пружины прямоугольной формы (I), навиваемые на оправках соответствующего профиля. Такие пружины используют, например, в патронных магазинах стрелкового оружия. Призматические пружины отличаются неустойчивостью, легко искривляются и скручиваются под нагрузкой. По этой причине их устанавливают всегда в жестких внутренних или наружных направляющих, по форме соответствующих форме пружины в плане. Иногда такие пружины выполняют в виде набора упругих пластинок (II).
|
Изображение на чертежах пружин растяжения
Пружины растяжения навивают почти всегда вплотную или даже с натягом между витками, достигаемым смещением 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 состоянии, 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.
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.
Наиболее простые способы изготовления зацепов — отгибание половины витка (I, II), целого витка (III,IV) или полутора — двух витков (V) — применяют для неответственных, слабонагруженных пружин, так как зацепы такого вида подвержены изгибу. Также подвержены изгибу и петлевые зацепы (VI — VIII), кроме того, их изготовление значительно сложнее. Несколько прочнее зацепы с концами, заведенными в спираль пружины ( IX, X).
Легкие пружины из проволоки малого диаметра крепят в пластинках с отверстиями под витки (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 (XIV— XVI) с фиксацией конечных витков завальцовкой (XV) или расклепыванием ниток пробки (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.
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.
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.
|
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 803; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!