Расчет стандартной пружины для муфты

Дано: Q ₁ = 3215 Н; Q ₂ = 3832 H; рабочий ход пружины, равный высоте кулачков: h = 6 мм, частота вращения муфты (см. рис. 13.1) при включении n = 270 мин^–1.

Порядок расчета

1. Расчет скорости перемещении подвижного конца пружины при включении или выключении.

Из схемы видно, что ширина впадины (рис. 13.2)

Рис. 13.2. К расчету скорости включения

Назначаем соответствующую ширину кулачка K ₁^/ = 8 мм.

Размер K ₃ впадины

Соответствующий размер кулачка

Размер K ₂ впадины

.

Соответствующий размер кулачка

Окружная скорость движения полумуфты υ_и при включении не должна быть выше 0,8 м/с, при этом частота вращения полумуфты (вала)

При n = 270 мин^–1.

где υ_вкл – скорость включения.

За время, в течение которого у подвижной (ведомой) полумуфты кулачок переместится на расстояние h ₂, необходимое для удержания муфты во включенном состоянии, ведущая полумуфта пройдет окружной путь, примерно равный l. Формула для определения υ_вкл получена из этого условия:

2. Относим пружину ко 2-му классу, для которого выносливость в циклах не менее N _ц = 1 ·10⁵ циклов.

3. Относительный инерционный зазор для пружины сжатия

где Q _пр – сила сжатия при посадке пружины «виток на виток», то есть без зазора между витками.

4. Определение силы сжатия

Для пружины сжатия 2-го класса

σ = 0,05–0,25.

Следовательно,

5. По табл. 16 [11, с. 138] выбираем пружину № 182, для которой сила Q _пр = Р ₃ ≈ 4000 Н, диаметр проволоки d = 9 мм, наружный диаметр пружины D = 63 мм, внутренний диаметр пружины

Наружный диаметр подвижной втулки D _вт нужно принять D _вт = 42 мм, чтобы получить D _в > D _вт; жесткость одного витка Z ₁ =
= 416,7 МПа; наибольший прогиб одного витка f ₃ = 9,599 мм, материал сталь 50ХФА, твердость 50 HRC, σ_в = 1500 МПа [11, с. 100].

Для пружин 2-го класса:

Относительный инерционный зазор

δ = 1 – = 1 – = 0,043.

Критическая скорость

где G – модуль сдвига;

r – плотность материала;

Для пружинной стали

Полученная величина говорит об отсутствии соударения витков, и, следовательно, выбранная пружина удовлетворяет заданным условиям работы.

Жесткость пружины

Число рабочих витков пружины

Принимаем n = 4.

Уточненная жесткость

Принимая число нерабочих витков n ₂ = 2, получаем полное число витков пружины:

Средний диаметр пружины

Деформации:

– предварительная

– максимальная

F₂ = мм;

– предельная

F₃ = мм.

Высоты пружины

Шаг