Расчет пружины

 

1. Диаметр проволоки для пружины (см. рис. 13.1)

 

где – индекс пружины;

D ₀ – средний диаметр пружины.

Рассчитывая параметры муфты, мы определили наружный диаметр подвижной втулки D _вт = 42–50 мм. Так как пружина должна охватывать подвижную втулку, то внутренний диаметр пружины D _в = D ₀ – d должен быть больше D _вт: D _вт ≥ d. Таким образом,

 

.

Индекс

Диаметр проволоки d ≥ 6 мм предварительно определен исходя из выборочных значений σ _в [12, с. 488].

Принимаем С = 8.

– поправочный коэффициент, учитывающий влияние кривизны витков пружины на напряжение.

Если С = 8, то

 

 

[τ ] – допускаемое напряжение для пружинной стали:

 

 

Здесь принят предел прочности при растяжении σ _р = 1450 МПа для проволоки 1-го либо 2-го классов с диаметром проволоки d ≥ 6 мм [11, с. 99; 12, с. 488].

 

.

 

При С = 8 D ₀ = 12, 55 · 8 = 100 мм, что значительно больше необходимого размера D _вт, так как D _в = 100 – 12, 55 ≈ 87 мм. Назначаем С = 6, тогда

 

 

 

При С = 6 · D ₀ = 11, 19 × 6 = 67, 14 мм.

 

 

Принимаем проволоку со стандартным значением d = 11 мм, тогда средний диаметр пружины D ₀ = 11 · 6 = 66 мм, внутренний диаметр пружины D _в = 66 – 11 = 55 мм, что больше принятого значения наружного диаметра подвижной втулки D _вт = 42 мм. Наружный диаметр пружины

 

 

2. Для выключения муфты при перегрузке необходимо обес-печить рабочую деформацию F _p пружины на величину высоты кулачков h:

F _p = h.

 

Известно, что

 

где F ₂ – максимальная деформация (осадка) пружины при действии силы Q ₂;

F ₁ – минимальная (предварительная) деформация пружины под действием силы Q ₁.

 

 

где n – число рабочих витков пружины;

G – модуль сдвига; для стали в среднем G = 8 ·10⁴ МПа.

Принимая F _p = h, получаем

 

,

поэтому

.

 

Подставляя значения h, Q ₂, Q ₁, полученные при расчете муфты, находим

 

 

Принимаем число рабочих витков n = 5.

3. Тогда предварительная деформация пружины, которая достигается во время монтажа муфты:

 

F ₁= мм.

 

 

Максимальная деформация, обеспечивающая выключение кулачков при перегрузке муфты:

 

F ₂= мм.

 

 

4. Полное число витков пружины

 

n ₁ = n + (1, 5–2) = 5 +2 = 7 витков.

 

Высота пружины при полном сжатии (при посадке витка на виток)

 

^.

Зазор между витками пружины в ненагруженном состоянии

 

 

Шаг пружины в свободном состоянии

 

 

Высота пружины H ₀ в свободном состоянии

 

 

Длина заготовки проволоки для пружины