Содержание
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЫНОСЛИВОСТИ И СТОЙКОСТИ ЦИКЛИЧЕСКИХ И СТАТИЧЕСКИХ ПРУЖИН
При определении размеров
пружин необходимо учитывать, что при vmax > vк, помимо касательных напряжений кручения, возникают
контактные напряжения от соударения витков, движущихся по инерции после
замедления и остановок сопрягаемых с пружинами деталей. Если соударение витков
отсутствует, то лучшую выносливость имеют пружины с низкими напряжениями t3, т.е. пружины I
класса, промежуточную — циклические пружины II класса и худшую — пружины III
класса.
При наличии интенсивного
соударения витков выносливость располагается в обратном порядке, т.е.
повышается не с понижением, а с ростом t3. В таком же порядке
располагается и стойкость, т.е. уменьшение остаточных деформаций или осадок
пружин в процессе работы.
Средствами регулирования
выносливости и стойкости циклических пружин в рамках каждого класса при
неизменных заданных значениях рабочего хода служат изменения разности между
максимальным касательным напряжением при кручении t3 и касательным напряжением
при рабочей деформации t2.
Возрастание разности t3 — t2 обусловливает увеличение
выносливости и стойкости циклических пружин всех классов при одновременном
возрастании размеров узлов. Уменьшение разности t3 — t2 сопровождается обратными
изменениями служебных качеств и размеров пространств в механизмах для
размещения пружин.
Для пружин I класса
расчетные напряжения и свойства металла регламентированы так, что при vmax/vк £ 1 обусловленная стандартом
выносливость пружин при действии силы F1(сила пружины при предварительной
деформации) обеспечивается при всех осуществимых расположениях и величинах
рабочих участков на силовых диаграммах (разности напряжений t3 — t2 и t2 — t1, где t1 — касательное напряжение
при предварительной деформации).
Циклические пружины II
класса при vmax/vк £ 1 в зависимости от
расположения и величин рабочих участков могут быть поставлены в условия как
неограниченной, так и ограниченной выносливости.
Циклические пружины III
класса при всех отношениях vmax/vк и величинах относительного
инерционного зазора пружин d не более 0,4 характеризуются ограниченной выносливостью, поскольку они рассчитаны
на предельно высокие касательные напряжения кручения, к которым при vmax/vк > 1 добавляются контактные напряжения от
соударения витков.
Статические пружины,
длительно пребывающие в деформированном состоянии и периодически нагружаемые со
скоростью vmax менее vк, относятся ко II
классу. Вводимые стандартом ограничения расчетных напряжений и свойств
проволоки (ГОСТ 13764, табл. 2)
обеспечивают неограниченную стойкость статических пружин при остаточных
деформациях не более 15 % величины максимальной деформации s3.
Допустимые остаточные
деформации статических пружин регламентируются координацией сил пружины при
рабочей деформации s3 на силовых диаграммах,
причем увеличение разности F3 — F2способствует
уменьшению остаточных деформаций.
Технологические средства
регулирования выносливости и стойкости пружин определяются документацией на
технические условия.
2,0
=25,01^25,0.
Уточненная жесткость
50,01 25, и
2,0 Н/мм
яа=25,0 + 1,5=26,5;
£> = 10,5-1,4=9,1 мм;
20
2~q»» =ю мм;
s2=
= 40 мм;
S-у— 2 Q —53 ММ,
(26,5+1 — 1 ,5) • 1 ,4—36,4 мм; / =36,4+53=89,4 мм; ix=83,4-10=79,4 мм; Ja=89,4—43=49,4 мм; /=2,1+1,4=3,5 мм.
Таким образом, устанавливаем, что применение пружины с более высокой силой +3 хотя и привело к большему запасу на несоударяемость витков, но оно сопровождается увеличением габарита узла (размер Л) на 15>3 мм. Можно показать, что если был бы выбран виток с большим диаметром, например, £>i=16 мм (ГОСТ 13770—86, номер позиции 314), то тогда потребовалось бы расширить узел по диаметру, но при этом соответственно уменьшился бы размер и.
Пример 2.
Пружина сжатия
Дано: +1=100 Н; +2 = 250 Н; /а=100 мм; £>i= 154-25 мм; уП1ах=10 м/с.
Независимо от заданной выносливости на основании формулы (5) можно убедиться, что при значениях 6, меньших 0,25 (формула 1) все одножильные пружины, нагружаемые со скоростью ишах более 9,4 м/с, относятся к III классу.
По формуле (2) с учетом диапазона значений б для пружин III класса от 0,1 до 0,4 (формула 1) находим границы сил +3;
+2
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МАТЕРИАЛАХ
Имеющиеся в промышленности
марки пружинной стали характеризуются следующими свойствами и условиями
применения.
Проволока класса I
по ГОСТ
9389. Высокая
разрывная прочность. Наличие больших остаточных напряжений первого рода (от
волочения и навивки) обусловливает появление остаточных деформаций пружин при
напряжениях t3 > 0,32Rm. При
vmax > vк остаточные деформации высоки
независимо от применения операции заневоливания. В связи с указанным проволока
класса I по ГОСТ
9389 назначается для пружин III класса в виде трехжильных
тросов.
Проволока классов II
и IIА по ГОСТ
9389. Отличается
от проволоки класса I уменьшенной прочностью при разрыве и повышенной
пластичностью. Применяется для изделий, работающих при низких температурах, а
также для пружин растяжения со сложными конструкциями зацепов. Проволока класса
IIА отличается от проволоки класса II более высокой точностью
размеров, уменьшением вредных примесей в металле и дальнейшим повышением
пластичности.
Сталь марки 65Г. Повышенная склонность к
образованию закалочных трещин. Применяется с целью удешевления продукции для
изделий массового производства в случаях, когда поломки пружин не вызывают
нарушения функционирования деталей механизмов и не связаны с трудоемкими
заменами.
Сталь марки 51ХФА. Повышенная
теплоустойчивость. Закаливается на твердость не более 53,5 HRCэ. В результате высоких
упругих и вязких свойств служит лучшим материалом для пружин I
класса.
Сталь марок 60С2А, 60С2. Высокие упругие и вязкие
свойства. Повышенная склонность к графитизации и недостаточная прокаливаемость
при сечениях d > 20 мм. Широкая
применимость для пружин I и II классов. Для пружин III
класса назначается при vmax £ 6 м/с.
Сталь 60С2ХФА. Высокая прокаливаемость,
малая склонность к росту зерна и обезуглероживанию при нагреве (по сравнению со
сталью 60С2А), повышенные вязкость, жаропрочность и хладостойкость, хорошая
циклическая прочность и релаксационная стойкость в широком диапазоне
циклических изменений температур. Предпочтительное применение в сечениях
проволоки от 30 мм и выше.
Сталь марки 65С2ВА. Высокие упругие свойства и
вязкость. Повышенная прокаливаемость. Служит лучшим материалом для пружин III
класса. Применяется при vmax > 6 м/с.
Сталь марки 70С3А. Повышенная прокаливаемость.
Обладает склонностью к графитизации. Преимущественное применение при диаметрах
проволоки d ³ 20 мм. Заменителем служит
сталь 60С2Н2А.
Примечание.
Преимущественное практическое использование пружин из стали марки 51ХФА
определяется интервалом температур от минус 180 до плюс 250 °С, из стали марки
60С2ХФА от минус 100 до плюс 250 °С, из проволоки класса IIА по ГОСТ
9389 от минус 180 до плюс 120 °С, из стали марок 65Г, 70С3А, 60С2А, 65С2ВА и из
проволоки класса I по ГОСТ
9389 от минус 60 до плюс 120 °С. В случаях использования пружин при более высоких
температурах рекомендуется учитывать температурные изменения модуля.
(Измененная редакция, Изм. №
1).
ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ III КЛАССА, РАЗРЯДА 3 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВИТКОВ
Издание официальное
ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва
УДК 669.14-272.272:006.354
Группа Г11
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ III КЛАССА, РАЗРЯДА 3 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ
Основные параметры витков
ГОСТ
13776-86
Cylindrical helical compression springs of III class and of 3 category made of round steel. Main parameters of coils
MKC 21.160 ОКСТУ 1243
Дата введения 01,07,88
Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия III класса, разряда 3 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 6000 до 20000 Н.
1. Основные параметры витков должны соответствовать указанным в таблице.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2. Пружины должны изготовляться из стали горячекатаной круглой по ГОСТ 2590 диаметром от 14 до 25 мм.
3. Классификация пружин — по ГОСТ 13764.
4. Методика определения размеров пружин — по ГОСТ 13765.
|
Номер позиции |
Сила пружины при максимальной деформации F3, Н |
Диаметр проволоки d, мм |
Наружный диаметр пружины Db мм |
Жесткость одного витка сь Н/мм |
Наибольший прогиб одного витка s3, мм |
|
1 |
6000,0 |
180 |
82,38 |
72,82 |
|
|
2 |
6300,0 |
14,0 |
170 |
99,38 |
63,39 |
|
3 |
6700,0 |
160 |
121,1 |
55,34 |
|
|
4 |
7100,0 |
150 |
150,0 |
47,34 |
|
|
5 |
16,0 |
210 |
88,05 |
80,63 |
|
|
6 |
7500,0 |
14,0 |
140 |
188,4 |
39,82 |
|
7 |
16,0 |
200 |
103,2 |
72,67 |
|
|
8 |
8000,0 |
14,0 |
130 |
241,4 |
33,14 |
|
9 |
16,0 |
190 |
121,8 |
65,66 |
|
|
10 |
8500,0 |
14,0 |
125 |
275,4 |
30,87 |
|
11 |
16,0 |
180 |
145,8 |
58,31 |
|
|
12 |
9000,0 |
14,0 |
120 |
316,6 |
28,43 |
|
13 |
16,0 |
170 |
176,0 |
51,12 |
|
|
14 |
14,0 |
110 |
425,5 |
22,32 |
|
|
15 |
9500,0 |
16,0 |
160 |
215,3 |
44,12 |
|
16 |
18,0 |
240 |
94,13 |
100,90 |
|
|
17 |
14,0 |
105 |
500,1 |
19,99 |
|
|
18 |
10000,0 |
16,0 |
150 |
267,2 |
37,43 |
|
19 |
18,0 |
220 |
125,0 |
80,01 |
Издание официальное Перепечатка воспрещена
★
Издательство стандартов, 1986 ИПК Издательство стандартов, 2003
Продолжение
|
Номер позиции |
Сила пружины при максимальной деформации F3, Н |
Диаметр проволоки d, мм |
Наружный диаметр пружины Db мм |
Жесткость одного витка сь Н/мм |
Наибольший прогиб одного витка s3, мм |
|
20 |
10600,0 |
14,0 |
100 |
592,5 |
17,89 |
|
21 |
16,0 |
140 |
337,2 |
31,44 |
|
|
22 |
18,0 |
210 |
145,4 |
72,91 |
|
|
23 |
11200,0 |
14,0 |
95 |
709,2 |
15,79 |
|
24 |
16,0 |
130 |
434,9 |
25,75 |
|
|
25 |
18,0 |
200 |
170,9 |
65,54 |
|
|
26 |
20,0 |
260 |
113,5 |
99,69 |
|
|
27 |
11800,0 |
14,0 |
90 |
858,4 |
13,74 |
|
28 |
16,0 |
125 |
496,5 |
23,77 |
|
|
29 |
18,0 |
190 |
202,1 |
58,39 |
|
|
30 |
20,0 |
250 |
129,0 |
91,47 |
|
|
31 |
12500,0 |
14,0 |
85 |
1054,0 |
11,87 |
|
32 |
16,0 |
120 |
571,6 |
21,87 |
|
|
33 |
18,0 |
180 |
242,2 |
51,61 |
|
|
34 |
20,0 |
240 |
147,4 |
84,78 |
|
|
35 |
13200,0 |
14,0 |
80 |
1314,5 |
10,04 |
|
36 |
16,0 |
110 |
774,1 |
17,05 |
|
|
37 |
18,0 |
170 |
293,7 |
44,94 |
|
|
38 |
20,0 |
220 |
196,2 |
67,28 |
|
|
39 |
14000,0 |
14,0 |
75 |
1657,0 |
8,45 |
|
40 |
16,0 |
105 |
911,9 |
15,35 |
|
|
41 |
18,0 |
100 |
359,6 |
38,92 |
|
|
42 |
20,0 |
210 |
228,9 |
61,17 |
|
|
43 |
15000,0 |
14,0 |
70 |
2146,0 |
6,989 |
|
44 |
16,0 |
100 |
1090,8 |
13,75 |
|
|
45 |
18,0 |
150 |
447,7 |
33,50 |
|
|
46 |
20,0 |
200 |
269,1 |
55,66 |
|
|
47 |
22,0 |
280 |
133,6 |
112,20 |
|
|
48 |
16000,0 |
16,0 |
95 |
1302,0 |
12,29 |
|
49 |
18,0 |
140 |
566,5 |
28,24 |
|
|
50 |
20,0 |
190 |
319,5 |
50,07 |
|
|
51 |
22,0 |
260 |
170,2 |
93,99 |
|
|
52 |
17000,0 |
16,0 |
90 |
1591,0 |
10,68 |
|
53 |
18,0 |
130 |
733,0 |
23,19 |
|
|
54 |
20,0 |
180 |
383,2 |
44,36 |
|
|
55 |
22,0 |
250 |
193,8 |
87,69 |
|
|
56 |
18000,0 |
16,0 |
85 |
1960,0 |
9,18 |
|
57 |
18,0 |
125 |
840,7 |
21,41 |
|
|
58 |
20,0 |
170 |
465,0 |
38,71 |
|
|
59 |
22,0 |
240 |
221,5 |
81,28 |
Окончание
|
Номер позиции |
Сила пружины при максимальной деформации Р3, Н |
Диаметр проволоки d, мм |
Наружный диаметр пружины Db мм |
Жесткость одного витка сь Н/мм |
Наибольший прогиб одного витка s3‘, мм |
|
60 |
16,0 |
80 |
2453,0 |
7,747 |
|
|
61 |
19000,0 |
18,0 |
120 |
970,5 |
19,58 |
|
62 |
20,0 |
160 |
572,0 |
33,21 |
|
|
63 |
22,0 |
220 |
295,8 |
64,25 |
|
|
64 |
25,0 |
320 |
149,3 |
127,20 |
|
|
65 |
18,0 |
110 |
1323,0 |
15,19 |
|
|
66 |
20000,0 |
20,0 |
150 |
714,5 |
27,99 |
|
67 |
22,0 |
210 |
346,1 |
57,78 |
|
|
68 |
25,0 |
300 |
184,2 |
108,60 |
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТЧИКИ
Б.А. Станкевич (руководительтемы); О.Н. Магницкий, д-р техн. наук; А.А. Косилов; Б.Н. Крюков; Е.А. Караштин, канд. техн. наук
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19.12.86 № 4019
3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5616—86
4. ВЗАМЕН ГОСТ 13776-68
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
|
Обозначение НТД, на который дана ссылка |
Номер пункта |
|
ГОСТ 2590-88 |
2 |
|
ГОСТ 13764-86 |
3 |
|
ГОСТ 13765-86 |
4 |
6. Ограничение срока действия снято по протоколу № 7—95 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11—95)
7. ИЗДАНИЕ (апрель 2003 г.) с Изменением № 1, утвержденным в ноябре 1988 г. (ИУС 2—89)
Редактор Р.С. Федорова Технический редактор О.Н. Власова Корректор Р.А. Ментова Компьютерная верстка Л.А. Круговой
Изд. лиц. № 02354 от 14.07.2000. Подписано в печать 15.05.2003. Уел. печ. л. 0,47. Уч.-изд. л. 0,40. Тираж 95 экз.
С 10622. Зак. 137.
Набрано и отпечатано в ИПК Издательство стандартов
0,6
=2784-417 Н.
Верхние значения силы +3, как видно из табл. 2 ГОСТ 13764—86 не могут быть получены из числа одножильных конструкций, поэтому, учитывая коэффициенты 6 = 0,154-0,40 (формула 1) для трехжильных пружин, устанавливаем новые пределы +3 по формуле (2):
+3=2944-417 Н.
Для указанного интервала в ГОСТ 13774—86 имеются витки со следующими силами +3: 300; 315; 335; 375 и 400.
Исходя из заданных размеров диаметра и наименьших габаритов узла, предварительно останавливаемся на витке со следующими данными (номер позиции 252):
+З=300 Н; d=1,4 мм; <+=3,10 мм; /+= 17 мм; са=50,93 Н/мм; $3=5,900 мм .
Согласно ГОСТ 13764—86 для пружин III класса т3 = 0,6 Rm. Используя ГОСТ 9389—75 определяем напряжение для найденного диаметра проволоки:
т3=0,6-2300= 1380 МПа.
Принадлежность к классу проверяем путем определения величины отношения VmaxfVh, для чего предварительно находим б и критическую скорость п-о формулам (1), (2) и (5а):
г=1
+2 250
~ F3 ^1— 300 1380-0,167
■~2Д- =7
= 0,167;
м/с;
^max
Vk
Эта тема закрыта для публикации ответов.