Другие предметы \ Спецкурс

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 n₀перемещения 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 n₀и n_кр 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 D_T 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