Алгоритм расчета манипуляционной системы на ПЭВМ. Расчет возвратной пружины пневмопривода, страница 3

 В интервале P3(min) ¸ Р3(max) для установленного класса пружины (табл. 5.4 или табл. 5.5) относительно  диаметра  пневмоцилиндра можно определить критическую  величину  наружного ее диаметра

                                                ,           (3.5)

где Zk -зазор между внутренней поверхностью пневмоцилиндра и    наружной поверхностью пружины (принимается с учетом         конструкции и размеров передней крышки        цилиндра), мм.

    Таким образом, для выбранного класса, разряда и соответственно номера пружины по ГОСТ получим нормативные параметры ;   ; ; ;  ее витка.

    Принадлежность выбранной пружины к установленному классу проверим по условию (3.1), для чего определим критическую скорость

                      ,                     (3.6)       

где   ;

     - фактическая величина относительного        

инерционного зазора пружины;                        

   -максимальное касательное напряжение при кручении,             определяется по табл. 5.2 после предварительного выбора из             табл. 5.3 величины временного сопротивления , кгс/мм2;

G -модуль сдвига для пружинной стали (табл. 5.2), кгс/мм2;

       -плотность пружинной стали (табл. 5.2), кг×c2 /мм4.

    Наибольшая     скорость  n0      перемещения     подвижного     конца

- 39 -

пружины достигается при перемещении поршня пневмопривода в рабочее положение и выбирается из табл. 5.1 относительно диаметра Dт цилиндра.

    Если при сопоставлении скоростей n0 и nкр условие (3.1) не выполняется, что свидетельствует о наличии соударения витков, то для выбранной пружины требуемая выносливость не может быть обеспечена. Тогда из установленного интервала сил P3(min) ¸ Р3(max) рассматриваемого класса пружины необходимо выбрать большую величину силы P3 или относительно наружного диаметра D пружины (3.5) принять к рассмотрению пружины другого класса.

    Если условие (3.1) выполняется, то выбранная пружина удовлетворяет заданным условиям нагружения, при которых исключается соударение витков. Тогда определим остальные ее параметры и геометрические размеры.

    Сила упругости пружины при предварительной деформации

     ,             (3.7)

где d0  -коэффициент, учитывающий силы и моменты сопротивления,             образующихся в шарнирных соединениях манипуляционной             системы от сил тяжести кинематических звеньев.

    Средний диаметр пружины

                                                   .             (3.8)

    Индекс пружины

     .                 (3.9)

    Применять пружины с индексом с < 4 не рекомендуется, так как навивка таких пружин затруднительна и в наружных волокнах витков могут образовываться надрывы и трещины.

- 40 –

  Жесткость пружины

                                                     ,                   (3.10)

где h -рабочий ход пружины, равный по величине ходу поршня             пневмопривода h =hш, мм.

  Число рабочих витков пружины

                                                           .                    (3.11)

    Уточненная жесткость пружины

                              .                    (3.12)

    Полное число витков пружины

                                                           ,                 (3.13)

где -количество опорных витков с учетом величины                               зашлифованной дуги их окружности.

   Конструкция и технические требования на изготовление опорных витков приведены в табл. 5.6.

    Деформация пружины соответственно при предварительном, рабочем и максимальном нагружении

                                  ; ; .            (3.14)

    Высота пружины при максимальной деформации

                                          .                      (3.15)

                                               -41-


    Высота    пружины    в    свободном    состоянии

                                                   .                   (3.16)

    Для устойчивости  пружины сжатия на сопрягаемые поверхности и для исключения возможного ее изгиба относительно продольной оси симметрии, высота (длина) Н0 должна быть соизмерима со средним диаметром по условию

                                                  .                      (3.17)

    При высоте до Н0=5D0 пружины сжатия необходимо устанавливать с центрированием обеих концов по наружной поверхности в направляющих гильзах или по внутренней поверхности в направляющем стержне.

    Высота пружины при предварительной и рабочей деформации соответственно

                                         ; .              (3.18)

    Шаг витков пружины

                                                      .                        (3.19)

    Длина проволоки для изготовления пружины

                                                   .                (3.20)

  Таким образом, определены все данные пружины, необходимые для ее изготовления и контроля, которые указывают на рабочем чертеже (рис. 3.1) по ГОСТ 2.401 (СТ СЭВ 1185). Точность изготовления пружины контролируют с применением контрольной гильзы или стержня,   которые   специально   изготавливают   для   этих   целей.

- 42 -

Рис. 3.1. Рабочий чертеж пружины сжатия

- 43 –

3.3. Алгоритм расчета пружины на ПЭВМ

    Подобрать пружину сжатия с нормативными параметрами витков , соответствующих параметрам модулей машин на стадии их проектирования, достаточно сложно. Свидетельством тому является принцип определения силы Р3 (3.4).

    При увеличении силы Р3 хотя и наблюдается увеличение запаса на несоударяемость витков, соответственно увеличивается и высота Н1 пружины. Добиться уменьшения высоты Н1 пружины можно за счет выбора витка с большим диаметром D, тогда потребовалось бы увеличить диаметр DT пневмоцилиндра, что противоречит условию (2.42).

    С целью выбора пружины с приемлемыми для конструкции захватной головки габаритными размерами, необходимо выполнить расчет для ряда их вариантов, соответствующих интервалу значений сил P3(min) ¸ Р3(max)  при одновременном рассмотрении пружин I и II классов. Последовательность и организация выполнения расчетов с применением ПЭВМ показана на рис. 3.2.

Начало


Ввод исходных данных

 


Расчетные данные

   hШ


 

Рис. 3.2. Блок-схема алгоритма расчета пружины сжатия

- 44 -

 


               

                                                              ,кгс                                           

                                     =,кгс            (3.4)                                                 

 


                  ,мм      (3.5)                           

 


  Печать        

                                         ;