Порядок расчета пружины

Исходные данные: N, K, h, D_min.

1. Выбор материала проволоки, определение модуля сдвига G и предела прочности _в для ожидаемого диаметра проволоки.

2. Допустимое тангенциальное напряжение _доп = 0,5_в.

3. Определение N_max по формуле (3.13).

4. Определение (с, d) путем минимизации функции (3.22). Округление d до ближайшего большего стандартного значения.

5. Уточнение _в для найденного d по табл. 3.3 или по формуле (3.12).

6. Повторное выполнение пунктов 2 и 4. Выбор диаметра проволоки и соответствующего индекса пружины завершен.

7. Диаметр пружины D = сd.

8. Определение параметров n, n_о, L, t, , l по формулам (3.14), (3.15), (3.16), (3.17), (3.23), (3.24).

9. Проверка спроектированной пружины на устойчивость и ограничение для шага. Если неравенства (3.21^/), (3.21^//) не выполняется, надо увеличить диаметр пружины и повторить расчет.

Проектирование пружины закончено.

Пример

Исходные данные: N = 428 Н, К = 167 Н/мм, D_min = 5 мм.

1. Материал проволоки − углеродистая сталь пружинная. Для проволоки диаметром 3 мм по формуле (3.12) _в = 176 кГс/мм².

2. Допустимое напряжение _доп = 1201 МПа.

3. Наибольшее усилие пружины N_max = 513,6 Н.

4. График функции (3.22) имеет вид:

Рис. 3.7. Наименьшие допустимые значения диаметра проволоки в зависимости от индекса пружины.

Из этого графика видно, что индекс пружины и диаметр проволоки (с, d) = (4, 3 мм).

5. Уточнения не требуется.

6. Повторного выполнения пунктов 2 и 4 не требуется.

7. Диаметр пружины D = 12 мм.

8. Число рабочих витков n = 3; общее число витков n₀ = 5; установочная длина пружины L_у = 13,8 мм; длина свободной пружины L = 16,4 мм; шаг пружины t = 5,2 мм; угол наклона витков  = 0,08; длина проволоки l = 19 см.

9. Ограничения (3.21^/) и (3.21^//) выполняются.

Проектирование пружины закончено. Результаты:

Параметры спроектированной пружины

Параметр	N, H	K, Н/мм	h, мм	d, мм	D, мм	n	nоб	L, мм	Lу, мм	l, см
Значение	428	157	0,31	3	12	3	5	16,4	13,8	19

Поверочный расчет редуктора (третий этап)

Задача поверочного расчета редуктора обусловлена необходимостью убедиться в том, что спроектированный по номинальным размерам элементов его конструкции редуктор удовлетворяет предъявленным требованиям по точности регулирования давления на выходе даже при неблагоприятном сочетании отклонений размеров пружин в пределах технологических допусков. Как видно из (3.7) перепад давлений в рабочей полости редуктора возрастает с ростом жесткости его упругой системы (двух пружин).

Судя по (3.14) максимум жесткости пружины достигается при наибольшем (в пределах допуска) диаметре проволоки и наименьших числе рабочих витков и диаметре пружины. Допустимые отклонения этих параметров приведены в табл. 3.5, табл. 3.6 и табл. 3.7.

Поверочный расчет редуктора заключается в вычислении наибольшего перепада давлений р_2max в рабочей полости редуктора по формуле (29.7), в которой K = K_кmax + K_мmax. В свою очередь, наибольшие жесткости клапанной и мембранной пружин вычисляются по формуле (3.14), в которой d = d_max, n = n_min, D = D_min, соответственно для каждой из двух пружин редуктора. Если р_2max < р_доп, то редуктор спроектирован правильно.

Таблица 3.5.

Допустимые отклонения диаметра проволоки

Номинальный диаметр Проволоки, мм	Допустимое отклонение, мм
0,2 … 0,5 0,5 … 1,0 1,0 …2,0 2,0 … 3,0 3,0 … 5,0	+ o,02  0,02  0,02…+ 0,03  0,03  0,05

Таблица 3.6.

Допустимые отклонения числа рабочих витков

Число рабочих витков	Отклонение в долях витка
До 4 От 4 до 7 От 7 до 10 Свыше 10	0,125 0,25 0,50 0,75

Таблица 3.7.

Допустимые отклонения среднего диаметра пружины, мм

Диаметр пружины, мм	При значениях индекса пружины
	До 8	От 8 до 12	Свыше 12
Менее 3	 0,07	 0,10	 0,15
От 3 до 5	 0,10	 0,15	 0,20
От 5 до 8	 0,15	 0,20	 0,25
От 8 до 12	 0,20	 0,25	 0,30
От 12 до 20	 0,25	 0,30	 0,40
От 20 до 32	 0,30	 0,40	 0,60
От 32 до 50	 0,40	 0,60	 0,80

Пример поверочного расчета редуктора