Расчет пружины для максимального значения давления в гидросистеме

          4 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

          4.1 Расчет пружины

          Пружина будет рассчитываться для максимального значения давления  в гидросистеме. Условия работы – циклическое нагружение.  Выбираем диаметр поршня D0 равный 10мм. Пользуясь таблицей 1, убеждаемся, что при заданных параметрах работы  пружину следует отнести к  III классу, 2 – го разряда. Максимальная сила действующая на пружину F₁

                                                                                                         (4.1)

           где   Р = 20∙10⁶ – максимальное давление в гидросистеме, Па;

                   S = 78,5∙10^-6  – площадь поршня, м²;

;

                                                       ;                                                  (4.2)

;

                                                                                                            (4.3)      

           где   F₂ – сила пружины при максимальной деформации, Н;

                   δ = 0,4 – относительный инерционный зазор пружины сжатия,   выбираемый  по таблице 10 [8].

          По таблице 17 [8] выбираем пружину сжатия номер 118 ГОСТ 13775 – 86. Материал пружины Сталь 65С2ВА  ГОСТ 14963-79.

          Данные по пружине сжатия номер 118 ГОСТ 13775 – 86 приведены ниже.

Наружный диаметр D₁ ……………………………………………...…...45мм

Диаметр проволоки d …………………………………………………...6мм

Максимальное касательное напряжение пружины [τ₃] ………...…….1463 МПа

Жесткость пружины C ……………………………………………….85,640 H/мм

           Проверочный расчет пружины на максимальное касательное напряжение τ₃ [8]

                                               ,                                                   (4.4)

         где τ₃ – касательное напряжение пружины, Па;

                D = 41∙10^-3 – средний диаметр пружины, м;

                К = 1,219 – коэффициент;

                с = 6,8 – коэффициент;

                                                ;                                               (4.5)

                                                        ;                                                         (4.6)

                                                    ;                                                       (4.7)

;

;

;

;

          Действующие значение напряжения τ₃ меньше максимального касательного напряжение пружины [τ₃], следовательно условие прочности выполняется.

;

          4.2 Расчет измерительной части моментомера

         В измерительной части моментомера используется зубчатая передача. При деформации пружины шток перемещается вверх, при этом зубья, нарезанные на конце штока, приводят во вращение шестерню. На шестерни с эксицинтриситетом установлено водило. Водило имеет внутреннюю резьбу для винта, с помощью которого крепится стрелка. Начальный угол наклона стрелки к горизонтальной оси шестерни составляет ноль градусов. Исходя из условия, что для удобства осуществления визуального контакта размах стрелки от нулевого положения до максимального должен составлять 120⁰ рассчитываем делительный диаметр шестерни.

         Максимальная деформация пружины Х

                                                                                                                 (4.8)

           Длинна дуги L в зависимости от угла поворота n⁰ определяется по формуле

                                                                                                     (4.9)

           Так как путь пройденный штоком вверх равен длине окружности и при максимальной деформации пружины Х угол поворота равен 120⁰, определим необходимый делительный радиус шестерни R исходя из формулы (4.9)

;

              Округляем рассчитанный делительный радиус до стандартного значения, равного 9мм, и рассчитываем шестерню, учитывая что модуль зубьев m = 2 .

              Количество зубьев z

                                                                                                                (4.10)

         Шаг зубьев по делительному диаметру P

                                                                                                           (4.11)

          Необходимое количество зубьев рейки штока  z₁

                                                                                                             (4.12)

          Минимальная длина рейки штока L₁

                                                                                                              (4.13)