Другие предметы \ Конструирование несущих элементов конструкции

Примеры расчетов элементов фотоэлектрической батареи, страница 8

Величина, обратная чувствительности, называется жесткостью упругого элемента. Она может быть выражена формулой

(8.4.3)

Понятия жесткости и чувствительности совершенно равнозначны, и применение того или иного понятия зависит от вида расчета. Жесткость характеризует упругие элементы, которые должны обеспечивать определенную силу. Понятие чувствительности используют для упругих элементов, которые должны создавать определенное перемещение под действием рабочей нагрузки.

Для получения заданного вида характеристики узла применяют последовательное, параллельное и смешанное соединения нескольких упругих элементов. При последовательном соединении n упругих элементов с чувствительностью S_i (i=1…n) каждый из них нагружается одной и той же силой Р, тогда суммарную деформацию всей системы можно определить по формуле

Так как , то, учитывая, что , получаем

(8.4.4)

Таким образом, чувствительность системы равна сумме чувствительностей элементов и определится формулой

(8.4.5)

Тогда соответствующая жесткость вычисляется формулой

(8.4.6)

Суммарную характеристику системы можно найти графическим суммированием деформаций упругих элементов при постоянной нагрузке.

При параллельном соединении n упругих элементов их деформации одинаковы и равны суммарной деформации системы:

(8.4.7)

Общая нагрузка Р будет равна сумме усилий, воспринимаемых каждым из упругих элементов:

(8.4.8)

Так как то

(8.4.9)

Таким образом, жесткость пружины всей системы равна сумме жесткостей ее элементов:

(8.4.10)

Соответственно чувствительность всей системы вычисляется по формуле

(8.4.11)

При комбинированном, параллельно-последовательном соединении упругих элементов определяют сначала суммарную жесткость и чувствительность узлов с параллельным соединением, а затем общую жесткость системы для последовательно соединенных узлов.

Материалы, применяемые для изготовления упругих элементов, должны обладать высокими и стабильными во времени упругими свойствами, прочностью и выносливостью. Часто дополнительно требуется хорошая электропроводность и немагнитность, коррозионная стойкость и термостойкость, высокая пластичность на этапе изготовления с последующим упрочнением специальной обработкой.

Для изготовления упругих элементов широко применяют латуни различных марок, так как они дешевые и обладают высокой пластичностью. Для изделий более высокого класса упругие элементы изготавливают из нейзильбера, кремниймарганцовистой и оловянно-фосфористой бронз, имеющих лучшие упругие свойства. Для упругих элементов, работающих в агрессивных средах, применяют нержавеющие стали и титан. Наиболее высокими упругими свойствами обладают материалы из дисперсионно-твердеющих сплавов (бериллиевая и титановая бронзы). Кроме металлических сплавов для изготовления упругих элементов применяют и неметаллические материалы: кварц, различные пластмассы, резину.

Основными геометрическими параметрами винтовой цилиндрической пружины являются: средний диаметр D_o, диаметр проволоки d, угол подъема винтовой линии (), число рабочих витков (n), высота пружины Н_о или шаг витка t. Эти параметры, а также модуль упругости материала пружины определяют ее жесткость. При расчете таких пружин предполагают, что угол подъема винтовой линии невелик () и мало изменяется в процессе деформации.