Размещено на http://www.allbest.ru/

Классификация и расчет тарельчатых пружин

Содержание

Введение

1. Общие сведения

2. Свойства и конструкция тарельчатых пружин

3. Классификация в соответствии с DIN 2093

4. Расчет тарельчатых пружин

Заключение

Список литературы



Введение

Целью данной работы является изучить классификацию и узнать порядок расчета тарельчатых пружин.

Тарельчатые пружины работают при температуре от минус 60 до плюс 120°С. Стандарт не распространяется на пружины, предназначенные для работы в агрессивных или иных средах, когда необходимо применять специальные материалы.

По виду нагружения тарельчатые пружины подразделяют на 2 класса:

Класс пружин	Нагружение	Выносливость в циклах N, не менее
I	Циклическое	2·106
II	Статическое и циклическое	104

По исполнению пружины подразделяют на типы:

1 - пружины с наклонными кромками;

2 - пружины с наклонными кромками и опорными плоскостями при толщине пружин более 1 мм;

3 - пружины с параллельными кромками по наружному и внутреннему диаметру;

4 - пружины с параллельными кромками по наружному и внутреннему диаметру и опорными плоскостями при толщине пружин более 1,0 мм.

Пружины типов 3 и 4 изготовляют только по согласованию с изготовителем.

По точности на контролируемые силы или деформации пружины подразделяют на группы:

1- Пружины с предельными отклонениями сил или деформаций на 5%. Назначают в технически обоснованных случаях для пружин толщиной более 3 мм.

2- 2 - пружины с предельными отклонениямисил или деформаций 10%. Назначают для пружин толщиной более 1 мм.

3- 3 - пружины с предельными отклонениями сил или деформаций 20%. Назначают для пружин любой толщины.

4- По согласованию с потребителем допускается изготовление пружин с неконтролируемыми силами или деформациями.

тарельчатый пружина комбинация деформация



1. Общие сведения

Тарельчатые пружины имеют малую высоту при большом параметре Имеются конструкции тарельчатых пружин с практически нулевой плоскостью на некотором участке их характеристики. Диски штампуют из листового и полосового проката или пружинной ленты из стали марки 60С2А, допускается изготовление пружин из сталей марок 60С2, 50ХФА, 65С2ВА, 70СЗА по ГОСТ 14959-79).

Согласно ГОСТ 3057-90, в зависимости от характера нагружения тарельчатые пружины подразделяют на два класса:

I - пружины, имеющие при циклическом нагружении выносливость N ? 2 10^-6 циклов, предварительную деформацию не менее 0,2s, рабочую - не более 0,6s;

II - пружины, имеющие при циклическом нагружении выносливость N ? 10⁴ циклов, предварительную деформацию не менее 0,2s, рабочую - не более 0,8s.

В зависимости от конструкции тарельчатые пружины делят на четыре типа:

1) пружины с наклонными кромками по наружному и внутреннему диаметрам;

2) пружины с наклонными кромками по наружному и внутреннему диаметрам и опорными плоскостями при толщине пружины более 1 мм;

3) пружины с параллельными кромками по наружному и внутреннему диаметрам;

4) пружины с параллельными кромками по наружному и внутреннему диаметрам и опорными плоскостями при толщине пружины более 1 мм.

Вид характеристики сила - перемещение у тарельчатых пружин определяется отношением s / t:

- при s / t < 0,6 характеристика линейная, при s / t ? 0,6 - нелинейная.

Тарельчатая пружина характеризуется своим внутренним диаметром (ID), внешним диаметром (OD), толщиной (t) и прогибом (максимальной деформацией, h).

Если эти параметры известны, можно смоделировать зависимость нагрузки от деформации. Обычно по мере увеличения аксиальной нагрузки деформация растет линейно. Но когда пружина становится уже почти плоской, характер зависимости меняется: нагрузка начинает нарастать экспоненциально. Тарельчатые пружины малой жесткости демонстрируют нелинейную зависимость между нагрузкой и деформацией.

Можно сконструировать тарельчатую пружину определенной жесткости под те или иные конкретные требования.

Тарельчатые пружины выпускают по ГОСТ 3057--90 с наружными размерами -- диаметром D= 28...300 мм. и с толщиной S= 1...20мм. и стрелой внутреннего конуса f=0,6...9,0 мм. Применяют их при больших нагрузках и относительно малых габаритах конструкции в различных амортизаторах, в качестве буферов.

Точный расчет тарельчатых пружин затруднителен. Рабочая деформация одной тарелки не должна превышать 0,8f. Чтобы получить необходимую рабочую деформацию, пружину собирают из нескольких секций, каждая из которых состоит из двух зеркально расположенных тарелок, касающихся наружными кромками.

При значительных нагрузках каждую секцию набирают из нескольких тарелок. Нагрузочная способность такого пакета возрастает при этом примерно пропорционально числу тарелок в пакете. Благодаря трению между отдельными тарелками улучшается амортизирующая способность. С этой же целью между тарелками каждой секции устанавливают промежуточные шайбы.



2. Свойства и конструкция тарельчатых пружин

График работы пружины представляет собой соотношение упругости пружины и ее хода. В зависимости от мерного отношения, таким графиком является кривая, более или менее отклоняющаяся от плоской проекции. В особых случаях, тарельчатые пружины могут быть спроектированы с возможностью отклонения за пределы плоской позиции.

Как правило, тарельчатые пружины используются в качестве модульных (сборных) компонентов. Для совместной работы тарельчатые пружины укладывают друг на друга лицевыми сторонами, такой способ компоновки называется пружинный пакет. Отдельные пружины или пакеты сложенные другими способами называются пружинным блоком (узлом) (рис. 1 и 2). Когда пружины уложены друг на друга лицевыми сторонами, ход пакета равен ходу одной пружины. Нагрузка при таком прогибе пропорциональна числу отдельных пружин, используемых в пакете. Когда пружины собраны альтернативными способами, общий ход блока равен сумме ходов отдельных пружин.

Рисунок 1 - Пакет тарельчатых пружин

Рисунок 2 - Блок тарельчатых пружин

Нагрузка на блок равна нагрузке на отдельные пружины. При расчете хода пружины и грузоподъемности блока состоящего из одной пружины или пакетов пружин, необходимо руководствоваться графиком на рисунке 3.

Рисунок 3 - Различные комбинации тарельчатых пружин: a) пачка тарельчатых пружин из 3 отдельных пружин: 3-кратная упругость b) пачка тарельчатых пружин из 4 отдельных пружин: 4-кратная упругость c) блок тарельчатых пружин из 3 пачек по 2 отдельные пружины в каждой: 3-кратный ход пружины, 3-кратная упругость

Достижение прогрессивной кривой возможно путем объединения пакетов пружин, состоящих из различного количества тарельчатых пружин или отдельных тарельчатых пружин различной толщины для формирования блока. В этих случаях пакеты или отдельные пружины с низкой грузоподъемностью не способствуют ходу блока после достижения плоской позиции или их пиковых значениях хода, в результате чего растет общий коэффициент блока (рис. 4) .



Рисунок 4 - Комбинация пружин для достижения прогрессивной кривой

3. Классификация в соответствии с DIN 2093

Тарельчатые пружины стандартизированы в соответствии с DIN 2092 (Тарельчатые пружины, расчет) и DIN 2093 (Тарельчатые пружины, расчет, размеры, требования к качеству). Они делятся на 3 группы:

· Группа 1: Пружина толщиной, t, менее 1,25 мм

· Группа 2: Пружина толщиной, t, от 1,25 мм до 6 мм

· Группа 3: Пружина толщиной, t, более 6 мм до 14 мм

Рисунок 5 - Пружины из групп 1 и 2 без контактных поверхностей



Рисунок 6 - Пружины из групп 3 с контактной поверхностью

Пружины группы 1 и 2 производятся без контактных поверхностей (рис. 5). Пружины группы 3 изготавливаются с контактными поверхностями (рис. 6).

Другие методы производства пружин, такие как лазерная резка, гидроабразивная резка и т.д. могут быть использованы для производства специальных тарельчатых пружин. В дополнение к тарельчатым пружинам с прямоугольным поперечным сечением и скругленными краями, описываемых выше, существуют , а также производятся следующие типы пружин:

· тарельчатые пружины с трапециевидной боковой поверхности поперечного сечения

· тарельчатые пружины с прорезями.

Если первые не получили широко распространения, то тарельчатые пружины с прорезями широко используются в муфтах и коробках передач.

4. Расчет тарельчатых пружин

1. Сила пружины при рабочей деформации, Н:

- для пружин без опорной плоскости:

;



- для пружин с опорной плоскостью:

;

- для пружин с радиусным скруглением кромок:

;

2. Сила пружин для максимальной деформации, Н:

- для пружин без опорной плоскости:

;

- для пружин с опорной плоскостью:

;

- для пружин с радиусным скруглением кромок:

;

3. Напряжение сжатия в кромке I:

- для пружин без опорной плоскости:

;



- для пружин с опорной плоскостью:

;

- для пружин с радиусным скруглением кромок:

;

4.Напряжение растяжения в кромке II:

- для пружин без опорной плоскости:

;

- для пружин с опорной плоскостью:

;

- для пружин с радиусным скруглением кромок:

;

5. Напряжение растяжения в кромке III:

- для пружин без опорной плоскости:

;



- для пружин с опорной плоскостью:

;

- для пружин с радиусным скруглением кромок:

.

6. Модуль упругости, МПа:

;

7. Предварительная деформация пружины, мм:

;

8. Рабочая деформация пружины, мм:

;

;

Где параметры приведенные ниже берутся из справочных таблицтаблиц:

максимальная деформация пружины, мм;

t - толщина пружины, мм;

D₁ - наружний диаметр пружины, мм;

D₂ - внутренний диаметр пружины, мм;

- коэффициент Пуассона;

b - ширина опорной плоскости, мм.

Расчетные коэффициенты:

Y, C₁ , C₂ , A.

Где коэффициент А определяется по формуле:

- для пружин без опорной плоскости:

;

- для пружин с опорной плоскостью:

;

- для пружин с радиусным скруглением кромок:

.

Далее определяют жесткость пружины, Н/мм и массу пружины, кг.



Заключение

В ходе проделанной работы изучена классификация и порядок расчета тарельчатых пружин.

Классификацию тарельчатых пружин и порядок расчета приведены в ГОСТ 3057-79 «Пружины тарельчатые. Общие технические условия».

Изучив методику определения параметров тарельчатых пружин нужно отметить, что при расчете часть параметров нам известна или она задается , а другая часть берется из справочного материала и таблиц. И по справочным таблицам делается окончательный выбор по подбору пружины.

Тарельчатая пружина характеризуется своим внутренним диаметром внешним диаметром, толщиной и прогибом (максимальной деформацией). Если эти параметры известны, можно смоделировать зависимость нагрузки от деформации. Обычно по мере увеличения аксиальной нагрузки деформация растет линейно. Но когда пружина становится уже почти плоской, характер зависимости меняется: нагрузка начинает нарастать экспоненциально. Тарельчатые пружины малой жесткости демонстрируют нелинейную зависимость между нагрузкой и деформацией (рис. 2). Можно сконструировать тарельчатую пружину определенной жесткости под те или иные конкретные требования.



Список литературы

1. Конструирование пружин Р. С. Курендаш К.-М.: Машгиз, 1958., 108 с.

2. ГОСТ 3057-99. Пружины тарельчатые. Общие технические условия.

Размещено на Allbest.ru

...