47.Гвинтові пружини

Гвинтові пружини широко застосовують у різних областях машинобудування й приладобудування як елементи пристроїв, що амортизують (наприклад, ресори деяких типів трамвайних вагонів), а також для вертання деталей, що рухаються, у вихідне положення (наприклад, клапанні пружини двигунів); для силовимірювання (у динамометрах); як пристрої, що акумулюють енергію (бойові пружини вогнепальної зброї), і елементів реєструючих і записуючих приладів.

За формою гвинтові пружини діляться на циліндричні, конічні й фасонні. Тут розглянемо тільки розрахунок циліндричних гвинтових пружин розтягання (мал.7.30,а) або стискання (мал.7.30,б), виготовлених із дроту круглого поперечного перерізу.

Розрахунок пружин розтягання й стискання на міцність і жорсткість однаковий, але для пружин стискання при   (  — висота пружини у вільному стані;   — її середній діаметр) виникає небезпека втрати стійкості (випучування). Такі порівняно високі пружини монтують у гільзах або на оправленнях, що перешкоджають випучуванню пружин.

Кут нахилу  витків пружини будемо вважати невеликим (  ): тільки при цій умові викладена нижче наближена теорія дає задовільні результати.

Розсічемо виток пружини (мал.7.31,а) площиною, що проходить через її вісь. З огляду на уведене обмеження, можемо вважати, що цей переріз являється для витка поперечним, тобто приймаємо   й розглядаємо пружину яка нібито складається з кілець, розташованих у площинах, перпендикулярних до її поздовжньої осі. Розглядаючи умову рівноваги відсіченої частини пружини, зображеної окремо на мал.7.31,б, установлюємо, що в поперечному перерізі витка виникають два внутрішніх силових фактори: поперечна сила   й крутний момент  .

Таким чином, у поперечному перерізі витка виникають тільки дотичні напруження. Для їхнього визначення введемо два допущення:

1. Дотичні напруження, пов'язані з наявністю крутного моменту, визначаються так само, як при крутінні прямого бруса круглого поперечного переріза. Епюра цих напруг для точок горизонтального діаметра дана на мал.7.32,а.

2. Дотичні напруження, пов'язані з наявністю поперечної сили, розподілені по перерізі рівномірно. Епюра цих напруг дана на мал.7.32,б.

48.Плоскі пружини

Плоскі прямі пружини застосовують, коли необхідні невеликі зусилля і переміщення, наприклад, у різних контактних пристроях: контактних пружинах реле і перемикачів, що ковзають струмопроводах, натяжних пружинах храпових механізмів .

Перетин таких пружин найчастіше прямокутне. Можливе використання пружин з круглої дроту. Ці пружини зручні, якщо напрямок дії сили не визначена або може змінюватися в процесі роботи механізму. Плоскі консольні пружини виготовляють з пружних стрічок (сталевих, бронзових) у \ прямокутних смужок, причому їх ширина b набагато більше товщини h.

При конструюванні плоским пружинам завжди можна надати зручної для розміщення в пристрої форму. Великий недолік цих пружин - неможливість отримання при малих деформаціях досить великих зусиль. Для забезпечення значних зусиль при малому прогині (малогабаритні реле, вібростійкі контактні пристрої) застосовують пружини з попереднім натягом. У вільному стані пружина 1 має вигнуту форму, а після попереднього навантаження нажимной пластиною 2 - пряму. Пружини з попереднім навантаженням сприймають тільки односторонню навантаження.

Якщо попередній прогин пружини обмежений і потрібні великі зусилля (пружні щітки генератора), то одну пластину замінюють пакетом пластин з забезпеченням для них вільного відносного зсуву. Кількість пластин у пакеті пружини визначається розрахунком.