2.4.1. Циліндрична кручена пружина

Основними параметрами циліндричної натискної пружини зчеплення є :

– діаметр дроту пружини d_д;

– кількість робочих витків i_p, повна кількість витків i_n, та вільна довжина пружини L;

– величина стиску пружини при складанні зчеплення _р;

– максимальне напруження у витках пружини _max;

– коефіцієнт жорсткості пружини К_п.

Діаметр дроту пружини визначають за формулою

(2.5)

де D_n – середній діаметр намотування пружини вибирають конструктивно за прототипом; К – коефіцієнт, що враховує напруження зсуву в пружині і його вибирають залежно від відношення D_n/d_д за табл. 2.2.

Таблиця 2.2

Значення коефіцієнта к

Dn/dд	3	4	5	6	7	8	9	10
К	1,58	1,4	1,31	1,24	1,20	1,17	1,15	1,14

_max – величина максимального стиску пружини, що відповідає вимкненому зчепленню; l – величина стиску пружини при вимиканні зчеплення: = 1,5...2,0 мм – для однодискового зчеплення і = 2,0...2,5 – для дводискового зчеплення. Рекомендується брати _max /l = 7...10; [] – допустиме напруження кручення. Пружини виготовляються з сталей 65Г; 85Г, для яких [] = 700...750 МПа.

Кількість робочих витків пружини

. (2.6)

Повна кількість витків i_п = і_р + (1,5...2,0).

Вільна довжина пружини L = (i_p + 2)d_д +_max + (2…3) мм, _max = _р+l

Робоча деформація пружини (величина стиску пружини від вільного стану до її установчої довжини в коробці зчеплення)

(2.7)

Максимальне напруження виникає у витках пружини при вимкненому зчепленні. Воно складається з напруження кручення і зсуву

(2.8)

де F_max – максимальне натискне зусилля, що діє на пружину при вимкненні зчеплення

(2.9)

Коефіцієнт жорсткості пружини

. (2.10)

„М’які” пружини мають менше значення К_п і кращу характеристику, ніж „жорсткі”. Тому іноді, замість однієї жорсткішої пружини встановлюють одна в одну дві більш „м’які” пружини (наприклад зчеплення ГАЗ-24). При підборі подвійних пружин ставиться умова, щоб при однаковій деформації напруження у пружинах також були однаковими.

Враховуючи це, отримаємо

.

Конструктивно задавшись діаметрами внутрішньої D_в та зовнішньої D_з пружин і шляхом зміни кількості робочих витків і_рв внутрішньої та зовнішньої і_рз пружин, а також діаметрами їх дроту d_дв, d_дз можна підібрати необхідні параметри цих пружин.

Циліндрична пружина має лінійну характеристику (рис. 2.2), яку будують за формулою

F_n() = , (2.11)

де  – величина деформації.

2.4.2. Конічна пружина

Конічні пружини виготовляють з круглого прутка‚ або з прутка з прямокутним перетином. Витки пружини намотують так, щоб при повному стиску пружини всі витки були в одній площині i пружина мала форму кола. Цим забезпечується мінімальна висота пружини, а отже, i мінімальна товщина зчеплення. У разі однакових зовнішніх розмірів прямокутний поперечний перетин порівняно з круглим дозволяє отримати більшу жорсткість пружини. У таких пружинах визначається величина стиску , необхідного для створення натискної сили, коефіцієнт жорсткості пружини К_п, та напруження кручення .

Для пружини з круглим поперечним перетином:

. (2.12)

Для пружини з прямокутним поперечним перетином:

(2.13)

де і = 3...5 – кількість робочих витків пружини; r₁, r₂ – радіуси найменшого та найбільшого витків пружини, як правило r₁  0,5r₂;  і  – коефіцієнти, що залежать від відношення a/b, (де a – висота прутка, b - ширина прутка) і їх вибирають із табл. 2.3.

Таблиця 2.3