Определение характеристик витых пружин растяжения и сжатия, страница 2

Рис. 10.4. Расчётная схема                  Рис. 10.5. Допускаемые напряжения

витой пружины                                    кручения для витых 

растяжения или                                    пружин из разных

сжатия                                                   проволок (материалов)

Рис. 15.6. К расчёту цилиндрических пружин растяжения.

Диаметр проволоки определяют по следующей зависимости:

                                     (15.3)

Графическая зависимость между нагрузкой и деформацией (характеристика пружины растяжения) показана на рис. 15.6. Для обеспечения возможности регулирования конечной длины пружины    выбирают на 5 – 10  меньше предельной длины  Регулировочный ход на рис. 15.6 обозначен

Общая деформация пружин Вследствие того, что пружину устанавливают в узел в несколько натянутом состоянии, соответствующем длине  то рабочий ход

                                          (15.4)

или

.                                       (15.5)

Длина разгруженной пружины  в зависимости от конструкции прицепов, с помощью которых её устанавливают в узел;   -  длина, занятая витками, когда пружина полностью сжата.

Характеристика пружины сжатия представлена на рис. 15.7.

Предельная нагрузка  сжимает пружину до соприкосновения витков. Начальную (установочную) нагрузку, обеспечивающую плотное прилегание поджатых опорных витков пружины к деталям узла, выбирают в пределах

0,1                                (15.6)

Рис. 15.7. К расчёту цилиндрических пружин сжатия.

Опорные (“мертвые”) витки пружин должны быть тщательно обработаны по опорным плоскостям. Общая высота опорных витков – 0.5d.

Длина пружины, сжатой до соприкосновения витков,

                                                 (15.7)

где  - полное число витков  (слагаемым 1,5 - 2) учитываются поджатые витки; n – число рабочих витков.

.                                             (15.8)

Шаг её при F = 0

                                  (15.9)

Практическая часть

Приборы и принадлежности: лабораторная установка ДП – 6 (рис. 15.8).

Рис. 15.8. Прибор для исследования пружин растяжения и сжатия

Установка состоит из литого основания 1, к верхней плоскости которого крепятся червячный редуктор 2 и трубчатая колонка 3. На колонке смонтированы рабочая рамка и измерительные устройства.

Червяк редуктора 2, на конце которого закреплён маховик 4, червячное колесо и ходовой винт расположены внутри колонки 3.

При вращении маховичка 4 ходовой винт перемещает вдоль оси колонки 3 втулку 5, соединенную с гайкой. На втулку 5 посажен кронштейн 6, который перемещают вручную вдоль втулки, фиксируют в нужном положении ручкой 7. На кронштейне 3 закреплён нижний крючок 8 (для пружин растяжения) и верхняя ступенчатая опора 9 (для пружин сжатия).

Рабочая рамка представляет собой верхнюю 10 и нижнюю 11 траверсы соединенные между собой двумя плоскими металлическими полосами 12. К верхней траверсе 10 прикреплены перекладины 13, в нижней части которых установлены два шарика, упирающиеся в плоскую измерительную пружину 14. Верхняя траверса 10 с верхним крючком 15 для пружин растяжения закреплена на колонке 3 с помощью металлической пластинки.

Нижняя траверса 11 имеет 2 отверстия, в которые входят с зазором два направляющих штифта, закрепленных на планке, установленной на верхней части корпуса редуктора. В верхней части колонки 3 закреплен кронштейн 16 с индикатором часового типа 18, головка которого упирается в измерительную плоскую пружину 14. При перемещении кронштейна пружины, установленную на опорах или крючках, испытывают усилия сжатия или растяжения. Эти усилия передаются рабочей рамке, которая надавливает на измерительную пружину 14 и деформируют её. Пружина предварительно тарируется и определяются цена одного деления индикатора 18, соответствующая определенному усилию.

По отклонению стрелки индикатора определяют усилия, действующие на пружины. Параллельно оси колонки закреплена масштабная линейка 17, на кронштейне 6 – нониус 19, которые позволяют измерять деформацию пружины с точностью до 0.1 мм.

Установка типа ДП – 6 позволяет выполнять работу в двух вариантах:

1)  Для пружин растяжения; 2) для пружин сжатия.

Порядок выполнения работы

Характеристики витых пружин растяжения и сжатия, параметры которых приведены в табл. 15.1, определяют на лабораторной установке.

Таблица 15.1

Параметры исследуемых пружин
№	Диаметр проволоки d, мм	Средний диаметр D, мм	Число витков n	Индекс

Растяжения

1	1,6	24	19	15
2	1,6	24	14	15
3	1,6	24	11	15
4	1,6	20	11	12,5
5	1,6	15	11	9,4
6	1,0	15	11	15
7	2,0	15	11	7,5

Сжатия

1	2,0	24	20	12
2	2,0	24	17	12
3	2,0	24	14	12
4	1,6	26	11	16,25
5	1,6	16	11	10
6	1,6	15	11	9,4
7	1,6	24	14	15

1. Тарировка измерительной пружины:

а) Установить стрелку индикатора 18 в нулевое положение при отсутствии груза;

б) снять с нижней траверсы ступенчатую опору;

в) на центр траверсы последовательно установить груз в 1 кг, 2 кг, 3 кг, 4 кг, фиксируя при этом отклонения стрелки индикатора после установки каждого груза в отдельности; ступенчатая опора должна лежать на траверсе, так как входит в общий вес;

г) определить цену деления индикатора (каждое показание снимать 3 раза и расчетное взять за среднее).

Цена деления индикатора

где   - вес груза 1 - 4 кг;

 - среднее показание индикатора при грузе в 1 – 4 кг;

д) результат измерения занести в табл. 15.2;

е) построить тарировочный график зависимости показания индикатора от веса груза (рис. 15.9).

Таблица 15.2

Все груза, кг	Показания индикатора
	1	2	3	среднее
1
2
3
4

Рис. 15.9

2. Определение зависимости деформации пружин от изменения прилагаемого осевого усилия (деформация пружины является функцией основной нагрузки):

а) для испытания пружин растяжения кронштейн 6 переместить в верхнее положение и закрепить;

б) на крючки подвесить пружину растяжения № 5 и выставить на ноль;

в) вращением маховичка 4 слегка загрузить пружину для надежного контакта её с крючками (отклонение стрелки индикатора на 3 – 6 делений);