Определение размеров пружины (сила пружины при предварительной деформации - 300 Н, степень сжатия - 4)

Балтийский государственный технический университет

 «ВОЕНМЕХ» им.  Д. Ф.  Устинова

Определение размеров пружины

Выполнил: Медяник Д. И.

Студент гр. Е-181

Проверил: Агошков О. Г.

Санкт-Петербург

2013

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПРУЖИНЫ

Дано:  Сила пружины при предварительной деформации F1=300 Н ; Степень сжатия m=4 ; F1=F2/m ; Сила пружины при рабочей деформации (соответствует наибольшему принудительному перемещению подвижного звена в механизме) F2=1200 Н; Рабочий ход ударника h=20 мм; Скорость ударника Vmax=6,9 м/с ; Относительный инерционный зазор δ=0,3.

Пружина принадлежит к 3му классу, второму разряду.

Сила пружины при максимальной деформации  F3=F2/(1- δ) ;  F3=1700 Н

Останавливаемся на витке со следующими данными:

F3=1700 Н; Диаметр проволоки d=5 мм; Наружный диаметр пружины D1=36 мм; Жесткость одного витка С1=205,8 Н/мм; Наибольший прогиб одного витка S3'=8,26 мм;

Согласно ГОСТ 13764 для пружин III класса максимальное касательное напряжение при кручении T3=1350 Мпа

Принадлежность к классу проверяем путем определения величины отношения Vmax/Vk , для чего предварительно находим δ  и критическую скорость:

δ=1-(F2/F3)= 0,3            Vk=T3* δ/35,1= 11,53 м/с                                                               Vmax/Vk=6,9/11,53= 0,598  => соударения витков нет.

Находим жесткость C=(F2-F1)/h ; С=(1200-300)/20 ; C= 45 Н/мм

Число рабочих витков пружины  n=C1/C ; n= 4,5

Уточненная жесткость имеет значение  C=C1/n ; C= 45 Н/мм

Полное число витков находят по формуле n1=n+1,5=4,5+1,5= 6

Определим средний диаметр пружины  D=D1-d ; D=36-5= 31 мм

Находим деформации, длины и шаг пружины:

Предварительная деформация пружины S1=F1/C ; S1= 300/45= 6,6 мм

Рабочая деформация пружины S2=F2/C ; S2= 26,6 мм

Максимальная деформация пружины S3=F3/C ; S3= 37,7 мм

Индекс пружины i=D/d=31/5= 6,2

Длина пружины при максимальной деформации L3=(n1+1-0)*d=(6+1)*5= 35 мм

Длина пружины в свободном состоянии L0=L3+S3= 72,7 мм

Длина пружины при предварительной деформации L1=L0-S1= 66,1 мм

Длина пружины при рабочей деформации L2=L0-S2= 46,1 мм

Шаг пружины в свободном состоянии  t= S3'+d=8,26+5= 13,26 мм

Найдём энергию ударника с данной пружиной:

Минимальная необходимая энергия ударника 6,63 Дж.

E=(C*h^2)/2

E=(45*20^2)/2= 9000 Н*мм = 9 Дж        Энергия достаточная

Составим уравнение движения

E=(m*V^2)/2              Масса ударника m= 0,37 кг       Скорость ударника  6,9 м/с

E=8,8 Дж                        Энергия ударника удовлетворяет требованиям.