Расчет пружины

1. Диаметр проволоки для пружины (см. рис. 13.1)

где – индекс пружины;

D ₀ – средний диаметр пружины.

Рассчитывая параметры муфты, мы определили наружный диаметр подвижной втулки D _вт = 42–50 мм. Так как пружина должна охватывать подвижную втулку, то внутренний диаметр пружины D _в = D ₀ – d должен быть больше D _вт: D _вт ≥ d. Таким образом,

.

Индекс

Диаметр проволоки d ≥ 6 мм предварительно определен исходя из выборочных значений σ_в [12, с. 488].

Принимаем С = 8.

– поправочный коэффициент, учитывающий влияние кривизны витков пружины на напряжение.

Если С = 8, то

[τ] – допускаемое напряжение для пружинной стали:

Здесь принят предел прочности при растяжении σ_р = 1450 МПа для проволоки 1-го либо 2-го классов с диаметром проволоки d ≥ 6 мм [11, с. 99; 12, с. 488].

.

При С = 8 D ₀ = 12,55 · 8 = 100 мм, что значительно больше необходимого размера D _вт, так как D _в = 100 – 12,55 ≈ 87 мм. Назначаем С = 6, тогда

При С = 6 · D ₀ = 11,19 × 6 = 67,14 мм.

Принимаем проволоку со стандартным значением d = 11 мм, тогда средний диаметр пружины D ₀ = 11 · 6 = 66 мм, внутренний диаметр пружины D _в = 66 – 11 = 55 мм, что больше принятого значения наружного диаметра подвижной втулки D _вт = 42 мм. Наружный диаметр пружины

2. Для выключения муфты при перегрузке необходимо обес-печить рабочую деформацию F _p пружины на величину высоты кулачков h:

F _p = h.

Известно, что

где F ₂ – максимальная деформация (осадка) пружины при действии силы Q ₂;

F ₁ – минимальная (предварительная) деформация пружины под действием силы Q ₁.

где n – число рабочих витков пружины;

G – модуль сдвига; для стали в среднем G = 8 ·10⁴ МПа.

Принимая F _p = h, получаем

,

поэтому

.

Подставляя значения h, Q ₂, Q ₁, полученные при расчете муфты, находим

Принимаем число рабочих витков n = 5.

3. Тогда предварительная деформация пружины, которая достигается во время монтажа муфты:

F ₁= мм.

Максимальная деформация, обеспечивающая выключение кулачков при перегрузке муфты:

F ₂= мм.

4. Полное число витков пружины

n ₁ = n + (1,5–2) = 5 +2 = 7 витков.

Высота пружины при полном сжатии (при посадке витка на виток)

^.

Зазор между витками пружины в ненагруженном состоянии

Шаг пружины в свободном состоянии

Высота пружины H ₀ в свободном состоянии

Длина заготовки проволоки для пружины