Жесткость пружины

Пружины представляют собой жесткий элемент, с помощью которого происходит накапливание или поглощение механической энергии. Они могут выполняться из различных материалов, выбор которых зависит от сферы применения изделия и условий работы.

 

Жёсткость определяется по формуле:

Z = P/F (1)

где, Р – приложенная осевая нагрузка, кгс;

F – линейная деформация, мм.

Для установки на различные механизмы чаще всего применяют пружины из высокоуглеродистой стали, легированной марганцем, кремнием, ванадием. Для защиты пружин от коррозии применяются покрытия. В агрессивной среде применяют пружины из:

  • нержавеющей стали
  • бериллиевой бронзы

Несмотря на разный материал, из которого производится навивка пружины, ключевым показателем считается жесткость пружины, которая определяется необходимым для ее сжатия (растяжения) усилием. Именно от этого параметра зависит, в какой степени будет надежной работа узла, в котором установлена пружина.

Виды пружин

Все пружины имеют достаточно широкую классификацию, в соответствии с которой они применимы в определенных механизмах. Они широко используются в автомобилестроении, судостроении, пищевой промышленности, станочном и бытовом оборудовании, в том числе в мебели.

Так, по форме пружины подразделяются на:

  • конические
  • спиральные
  • тарельчатые
  • цилиндрические
  • рессоры
  • фигурные

При этом жесткость любого из видов пружин определяет тот фактор, насколько они способны передавать механизму собственную деформацию (упругость). По характеру работы пружины подразделяются:

  • сжатия (вид деформации витков – кручение)
  • кручения (вид деформации витков – изгиб)
  • растяжения (вид деформации витков – кручение)
  • специальные (вид деформации витков – кручение и изгиб)

По характеру приложения нагрузок:

  • пружины, работающие при динамических нагрузках, например, буферные
  • пружины, работающие при динамических нагрузках с большим числом циклов, например, клапанные
  • пружины, работающие при статистических нагрузках, т.е. испытывающие постоянную нагрузку, например пружины для мебели

Для комплектации разных видов оборудования, или механизмов производится навивка пружин из проволоки разного сечения. В процессе производства пружин в обязательном порядке принимается в расчет жёсткость пружины, который является показателем продолжительности срока эксплуатации изделия. Данный показатель можно вычислить по формуле:

Z = G*d4 / 8*D3 *n (2)

Где, G – модуль сдвига, кгс/мм 2 , зависит от материала проволоки;

d – диаметр проволоки, мм;

D – средний диаметр пружины, мм;

n – число рабочих витков пружины

Если подставить Z в формулу (1), можно рассчитать нагрузку в зависимости от деформации:

Р = Z*F = (G*d4 / 8*D3 *n) * F (3)

При расчёте цилиндрических винтовых пружин большое внимание должно быть уделено назначению модуля сдвига G и допускаемому напряжению при кручении Rs , которые зависят только от материала. Эти основные механические характеристики влияют на условия изготовления пружин, на долговечность и другие эксплуатационные свойства.

Комментарии

  • Никаких комментариев пока не было создано. Будьте первым комментатором.

Оставить комментарий

Гость Четверг, 26 Апрель 2018