7. Пружины

7.1. Общие сведения

Пружины представляют собой упругие элементы и находит широкое применение во всех областях машиностроения и приборостроения. Они предназначены:

• для создания заданных постоянных сил — начального сжатия или натяжения в передачах трением, фрикционных муфтах, тор­мозах, предохранительных устройствах и др. механизмах;

• для силового замыкания механизмов — с целью исключения влияния зазоров на точность перемещений;

• для выполнения функций двигателя на основе предварительного аккумулирования энергии (пружины ча­сов);

• для виброизоляции — в транспортных машинах, в приборах, в виброизоляционных опорах машин и т. п.;

• для восприятия энергии удара — буферные пружины (в ваго­нах, артиллерийских орудиях и т.д.). Благодаря упругим эле­ментам (пружинам) энергия удара поглощается на больших пере­мещениях и сила удара уменьшается. Буферные и виброизоляционные пружины аккумулируют вредную для работы машины энергию;

• для измерения сил, осуществляемого, по упругим перемещени­ям пружин (в измерительных приборах).

7.2. Классификация и материалы пружин

По форме и конструкции пружины бывают ВИТЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ, КОНИЧЕСКИЕ, ТАРЕЛЬЧАТЫЕ, СТЕРЖНЕВЫЕ и др.

По виду нагружения — пружины РАСТЯЖЕНИЯ И СЖАТИЯ, КРУЧЕНИЯ и ИЗГИБА /4, с 147/.

Материалы пружин должны обладать высокими упругими свойствами:

- высокой прочностью,

- выносливостью,

- термостойкостью,

- коррозийной стойкостью,

- высокой (низкой) электропроводностью,

- высокой пластичностью,

- способностью к сварке или пайке.

Основными материалами для пружин являются: высокоуглеродистые стали 65,70, марганцевые стали 65Г, кремнистые стали 65С2ВА, хромованадиевая сталь 50 ХФА и др.

Для работы в химически активной среде применяют пружины из цветных сплавов: кремнемарганцовистых бронз (Бр. КМЦ 3-1), оловянистых бронз (Бр. ОЦ 4-3) и бериллиевых бронз (Бр. Б-2).

Заготовками для витых пружин служит проволока, а также полосовая сталь и лента. При сечении проволоки до 10 мм пру­жины изготавливаются холодной навивкой, больших сечений — на­вивкой в горячем состоянии. Технология навивки существенно за­висит от индекса изготавливаемой пружины. Для пружин с витками круглого сечения индекс равен:

где — средний диаметр пружины;

— диаметр проволоки.

Чем меньше индекс, тем труднее навить пружину. Обычно .

7.3. Конструкция пружин

В машиностроении основное применение имеют пружины из круг­лой проволоки. Основными геометрическими параметрами винтовых цилиндрических пружин из проволоки круглого сечения являются:

• диаметр проволоки — ;

• средний диаметр пружины — ;

• наружный диаметр

;

• внутренний диаметр

;

• индекс пружины

• шаг витков — ;

• угол подъема витков —

• длина рабочей части пружины — .

Пружины растяжения навивают таким образом, чтобы было обес­печено начальное натяжение (давление) между витками. Его ве­личину принимают равной от предельной силы для пружины, при которой ее испытывают. Такая навивка называется закрытой.

Пружины диаметром до 3 мм обычно выполняют с прицепом (рис. 36). В местах отгиба возникает концентрация напряжений. Для ответственных пружин применяют прицепы с коническим переходом (рис. 37), закладные прицепы с конической заделкой, крепление с помощью винтовых ввертных пробок.

Пружины сжатия навивают открытой навивкой с про­светом между витками. ГОСТы (13764 –86  13776-86) на вин­товые цилиндрические пружины сжатия и растяжений охватывают пружины для нагрузок 1  100 000 Н, с диаметром проволоки 0,2  50 мм и наружным диаметром 1  700 мм с индексами пружин С = 4  12 .