ш zm

Рнс. 897. Способы заправки концов нружяя кручении

Пружины кручения навивают вплотную или с небольшим зазором между витками во избе-жание трения между витками, а также с учетом деформации пружины при скручивании.

На рис. S91,I-XVIII изображены основные способы заправки концов пружин для восприятия крутящего момента.

При установке пружина должна быть центрирована. Центрирование по всей длине пружины (рис. 898,/) нежелательно, так как диаметр пружины при скручивании уменьшается (при соблюдении изложенного выше правила

направления навивки), и внтки пружины ложатся на центрирующий штырь. Лучше всего центрировать крайние витки пружины (рис. 898, ) на длине не менее полутора - двух диаметров проволоки. При плотном центрировании опорные внтки должны рассматриваться как нерабочие.

Пользуясь свойством уменьшения диаметра при скручивании, можно придать пружине переменную жесткость путем введения профильных центрирующих элементов. В конструкции на рис. 898, Ш центрирующей втулке

В"

Рнс. 898. Центрирование пружин кручения:

/ - неправильное; - правильное; / - конической втулкой

придана форма конуса. По мере закручивания витки пружины последовательно ложатся на конус, вследствие, чего жесткость пружины с увеличением угла закручивания возрастает. Пружины кручения рассчитывают по следующим формулам.

Максимальное напряжение изгиба в витках пружины

Ш = 1

где М - крутящий момент; If, - момент сопротивления изгибу. Для круглой проволоки диаметра d

Ш-32 Ш

(411)

Для проволоки квадратного сечения со стороной квадрата а

(412)

Коэффициент

4с-1

4с-4

где с - индекс пружины (с = Djd = £)/а).

График зависимости коэффициента fc от с показан на рнс. 899.

Допускаемые напряжения изгиба на 20- 30% больше допускаемых напряжений кручения в пружинах сжатия. В среднем [сг] = = 500 -г 750 МПа.

«

г.о и ьв 1Л 1.г

1 г 3 If S е 7 в c=Jl/d-=]]/a Рис. 899. К расчету пружин кручения

Угол закручивания пружины определяется нз следующих выражений: для проволоки круглого сечения

M-64Di 2nDi

Ф = ---г- =-о рад; (413)

= 360°-: - о град, Edk

(414)

где £ - модуль упругости первого рода; i - число рабочих витков; для проволоки квадратного сечения

М \2nDi 2nDi

о рад; (415)

£ а* Еак Di

Ф = 360°--о град.

(416)

Приведенные формулы не учитывают упругой деформации упорных концов пружины.

Предельно допустимый нз условия устойчивости пружины угол закручивания

Ф = 120° /Г град.

Потенциальная энергия, накапливаемая пружиной при закручивании,

где ф - угол, рад.

Длина рабочей части пружины в свободном состоянии (без учета длины упорных концов)

L = d(i-t-l)-l-6i,

где 6 - зазор между витками.

Увеличение длины пружины при закручивании

Д£= ф- sin а,

где а - угол наклона витков пружины, опреде-

d + b

ляемый из выражения tga =- (8 - зазор

между витками); ф - угол, рад. Увеличение числа витков при закручивании

Рнс. 900. Способы изображения характеристик пружин кручения

Уменьшение диаметра цружины при закручи-Ьании определяется из условия равенства длины проволоки до и после закручивания:

I-

(i + Ai),

cos а cos а где D - диаметр пружины после закручивания.

Отсюда

Длина развертки пружины inD

COS а

где / - развернутая длина упорных концов пружины.

Приближенно можно считать, что

L,„. = inD + I

На рис. 900 показаны способы изображения характеристик пружины кручения (в двух вариантах).

Пружины кручения нередко применяются для восприятия поперечных сил (рис. 901).

Упругая деформация рабочего конца пружины определяется из следующего выражения:

где / - длина .рабочего конца пружины; J - момент инерции сечения рабочего конца пружины; ч> - угол закручивания пружины (в рад), определяемый по формуле (413) с подстановкой (для случая, изображенного на

рис. 901) М = у и i = (1общ - общее

число витков для обеих сторон пружины).

МНОГОЖИЛЬНЫЕ ПРУЖИНЫ

В последнее время снова начали применять давно известные в технике, но мало применяемые многожильные пружины, состоящие из нескольких проволок (жил), свитых в канаты (рис. 902,/-(О, из которых навиваются пружнны (сжатия, растяжения, кручения). Концы каната обваривают во избежание расплетки жил. Угол свивки 8 (см. рис. 902, /) обычно делают равным 20- 30°.

Направление свивки троса выбирают с таким расчетом, чтобы трос при упругой деформации пружины скручивался, а не раскручивался. Пружины сжатия с правым подъемом витков делают из канатов левой свивки, и наоборот. У пружин растяжения направление свивки и наклон витков должны совпадать. В пружинах кручения направление свивки безразлично.

Плотность свивки, шаг свивки и технология свивки оказывают большое влияние на упругие характеристики многожильных пружин. После свивки каната происходит упругая отйача, жилы отходят друг от друга. Навивка пружин, в свою очередь, измейяет взаимное расположение жил витков.

В свободном состоянии пружины между жилами практически всегда имеется просвет. В начальных

Рис. 901. При

пружин кручения для восприятия иоперечной силы

Рис. 902. Многожильные канаты