Тарельчатая пружина

Тарельчатая пружина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТАРЕЛЬЧАТАЯ ПРУЖИНА, выполненная в виде конической кольцеобразной шайбы с выбранным отношением ее наружного диаметра D и диаметра центрального отверстия d и с равной толщиной, отличающаяся тем, что, с целью снижения материалоемкости и повьппения надежности, соотношение наружного диаметра шайбы и диаметра d центрального.отверстия выбрано в пределах D:d(l,81 ,79):Г, а высота h внутреннего конуса выбрёна равной где S толщина стенки пружины; о - отношение размеров наружного диаметра и центрального с S отверстия.

126

h=0 5(— — — — -+Sinâ) 15,307 S где Б — толщина стенки пружины; — отношение размеров наружного диаметра и центрального отверстия.

Цифрами 1 — 4 обозначены кромки, в которых возникают наибольшие напряжения соответственно 6 — б,) .

При нагружении некоторой силой Р в материале пружины возникают напряжения, имеющие наибольшие значения в кромках отверстия наружного диаметра пружины. Для верхней 1 и нижней 2 кромок отверстия d. тарельчатой пружины напряжения определяются по формулам:

6 (- г (Ь-О,Ы)-1$); (2) а для нижней 3 и верхней 4 кромок наружного диаметра соответственно б - ),f ((2) -p) (h-D,5f) 4. р) дг

+$SJ;

Й б

1 р

- Я (4)

, п г((Я(-P)(-о,. f)(5)J

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тарельчатым пружинам.

Целью изобретения является снижение материалоемкости и повышение надежности пружины.

Указанная цель достигается выбранным отношением наружного диаметра D пружины и диаметра d центрального отверстия, а также высотой h ее конусности.

На .фиг. 1 изображена тарельчатая пружинА, общий вид, продольное сечение; на фиг. 2 — нагрузочные характеристики 4-х тарельчатых пружин при отношении S =D/d.=1,8.

Тарельчатая пружина выполнена в виде конической кольцеобразной шайбы равной толщины с выбранным отношением наружного диаметра D и диаметра и центрального отверстия в пределах D:d.=(1,8-1,79):1 и высотой

h внутреннего конуса, выбранной равной

„3(о — 1) 55 Учитывая, что М = — ——

v — (10) 3936 з где F. — — модуль упругости материала пружйны;

P — коэффициент поперечного сжатия материала пружины;

5 à — прогиб тарельчатой пружины.

Значения табличных коэффициентов и, зависящие от D u d. (ГОСТ

3057-79. "Пружины тарельчатые", с. 29. Инструкция, табл. 1, с. 24), 10 Результаты со знаком "минус" означают сжимающие напряжения, со знаком плюс" — растягивающие.

Формулы для определения размера наружного диаметра D и толщины пру15 жины S при заданных величинах вертикальной нагрузки Р и максимального прогиба Г определяются из условия равенства между собой напряжений 6 и 6, Это условие является определяюЬ

20 щим.

Выражения Р и Г получают следующим образом.

Приравнивая выражения (3) и (4) и сокращая одинаковые множители, получают уравнение — P (h-О, 5r) + $= ((2g- 3) (h-О, 5Z)+

+(Rj —. (6)

Далее определяется выражение мак30 симального прогиба пружины

d d cl

h(2 - - -+P)+S(-(1-1()

D D D

1 (7) а а

35 0,5(+(- — 0,5. Подставив в выражение (7) значе ния величин и 1 при заявляемом отношении размеров наружного диаметра к внутреннему() =1,8 и заменив коэффициент при S формулы (7) на 1т(3, получается выражение максимального

Прогиба пружины в виде

Г„ =2h-$ 1п(). (8)

Из выражения (3) следует

4Я

7T:$7 D rg - 7h-O, Ë+р Ч

Определив Ь из выражения (8) подставив в выражение (9) и произведя некоторые сокращения получают 2 G< б

1 t37S-O,5 1й3 ST „ $(> О,5p 1п3) 1263936 (12) (16) 12Ef„S

1) — ю ч- ° (1- I((2) !5L )1 (бй (17) А= - --- — f Б((И-0,5f) +Б j . .(18)

«(1: 7 В

4О а «1!Ь " Б (11)

Выражение сил и деформаций тарельчатой пружины имеет вид

Р= — - ((h-Т„,)(И-0,5f l+S (.

C учетом выражения (11) для

Р= — 2 ((h-fù) (h-0,5f )+S ) . (15) Подставляя в выражение (13) полученное значение Ь из (8) и производя некоторые преобразования, получают уравнение для определения толщины пружины ((1п8) +4 (Б -2пГ Г S — — — =0 (14) 2 12Р

Решив это уравнение относительно радиального корня, получается

Используя выражения (9) и (1 ), можно записать

4Е )1б

t l- p Q- D 3 Г,„Б

Откуда получается выражение для наружного диаметра пружины

Работа упругой деформации тарельчатой пружины записывается выражением

Наиболее полно использование материала пружины характеризует удельная работа упругой деформации, как полная работа на объем материала пружины

У= = - Б!1.

D -d (19)

S Выражение удельной работы упругой деформации пружины с учетом выражения (8) имеет вид

8Е $0, 25 (in%> ) + 1) S

О " -р7 CS-)T D 6(-SlnIi} . (20)

Подставив в выражение (20) постоянные величины для стали 60С2А:Е=

=21000 кг/мм ; р =0,3;cL =0,645, для данного отношения размеров наружного диаметра и диаметра() =1,8 отверстия получается окончательное выражение удельной работы упругой деформации тарельчатой пружины

А =-13644,7! 5 - (2h — Sln)) ) . (21) д4

Выбор размеров пружины, толщины S высоты внутреннего конуса h и наружного диаметра D по формуле (!5), (8), (17) позволяет создать пружину, при нагружении которой расчетной силой и при расчетном прогибе )". возникающие напряжения С>, -бЗ не превышают допустимых величин. Причем, эти нап— ряжения достигают максимально допустимых величин одновременно. Этим самым обеспечивается наиболее полное использование прочностных свойств материала пружины и повышается их на35 дежность

Отношение размеров наружного диаметра к внутреннему диаметру отверстия, равное 1,8:1, является оптимальным для тарельчатой пружины, так как обеспечивается меньшая металлоемкость и наибольшая удельная работа упругой деформации при напряжениях, не превышающих допустимые.

000

4000

7000

1,$

Фиг. Е

Составитель В. 3оло то в ск ая

Редактор Н. Слободяник Техред Л.Сердюкова

Корректор С Чеони

Заказ 5544/37 Тираж 880

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4