Пружины характеристики
Compression springs, parameters, characteristics, materials
|
Search for springs, order online Vanel Company produces compression springs from chrome-silisium steel, which guarantees better endurance and greater spring rate. Zinc coated springs Zinc coated springs are available from stock.It is important to note, that this kind of spring has the same parameters as a normal steel spring. This kind of springs is corrosion proof and cheaper than stainless steel. Compression spring parameters Physical parameters
|
|
www.vanel.com
Механические свойства пружин
Механические, а соответственно эксплуатационные свойства пружин - очень серьезный вопрос из-за того, что ни один механизм в технике не может работать без упругих элементов и деталей.
К таким деталям относятся не только пружины. Это могут быть распорные прокладки, контакты, растяжки. Самым знаменитым представителем пружинных изделий наверное являются шайбы Гровера, которые применяются в качестве прокладок в болтовых соединениях и благодаря упругим свойствам которых, создается некоторый перекос гайки, предотвращающий ее от саморазвинчивания. Такое название шайб происходит от фамилии Джона Гровера - английского инженера, который изобрел этот тип шайб.
Для того, чтобы эти изделия отлично справлялись со своей работой, они должны обладать рядом особых свойств.
- Высокая релаксационная стойкость - это стойкость против перераспределения напряжений путем микропластических сдвигов в условиях длительного нагружения. Проба на релаксационную стойкость – заневоливание, т.е. сжатие до соприкосновения витков и выдержка в этом состоянии определенное время. После снятия нагрузки пружина не должна изменять свои размеры. Как правило, требования по времени выдержки в заневоленном состоянии рагламентируются отраслевыми стандартами.
- Сопротивление микропластическим и малым пластическим деформациям - важнейшая характеристика качества пружинных сплавов, так как чем выше это сопротивление, тем меньше при данном приложенном напряжении неупругие и остаточные деформации и, следовательно, ниже все неупругие эффекты, определяющие свойства пружины. Как показывает практика, для получения высокого сопротивления малым пластическим деформациям стали должны иметь определенную микроструктуру. Хотя для разных пружинных сплавов используются различные методы обработки, все они имеют одну цель - обеспечение мелкозернистой микроструктуры, при которй все дислокации будут заблокированы.
- Материал для изготовления пружинных изделий должен обладать достаточной циклической стойкостью. Циклическая стойкость - способность материала сопротивляться действию знакопеременных циклических нагрузок. Характеристикой этой величины является предел выносливости, под которым понимают максимальное напряжение, которое не вызывает разрушения образца при любом числе циклов (физический предел выносливости) или заданном числе циклов (ограниченный предел выносливости). Предел выносливости при симметричном числе циклов обозначается σ-1.
- Определенный комплекс стандартных механических свойств в условиях статического нагружения, при испытаниях на растяжение, кручение, изгиб. Должна обеспечиваться высокая прочность, твердость и одновременно достаточная вязкость, во избежание хрупкого разрушения. Требуемые свойства обеспечиваются определенной микроструктурой и субструктурой. В микроструктуре пружинной стали должно присутствовать как можно больше препятствий для перемещения практически всех дислокаций, что создается мелкозернистым трением и равномерным распределением высоко дисперсных фаз, что характерно для структуры сорбита.
Методы торможения и блокировки дислокации в сплавах:
1) легирование твердого раствора, приводящее к повышению сопротивления кристаллической решетки движению дислокации;
2) дислокационный и фазовый наклеп, повышающие плотность дислокации;
3) создание сегрегаций на дислокациях, т.е. повышенная концентрация элементов внедрения и образование частиц выделения;
4) частицы карбидной фазы в повышенном количестве;
5) измельчение зерна.
Наиболее эффективный способ создания необходимых вышеперечисленных свойств это сочетание различных способов упрочнения:
- создание определенного химического состава сплава;
- создание определенной степени деформации, создающей благоприятную дислокационную структуру (ячеистую), но не вызывающую перенаклепа;
- проведение определенной термической обработки, которая сохранит определенную дислокационную структуру.
heattreatment.ru
Определение характеристик витых пружин растяжения и сжатия
15. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВИТЫХ ПРУЖИН
РАСТЯЖЕНИЯ И СЖАТИЯ(лабораторная работа № 15)
Цель работы: исследование зависимости изменения деформации пружин растяжения и сжатия от геометрических и силовых параметров, ознакомление с типами пружин, их конструкциями.
Краткие теоретические сведения
Пружины используются в различных машинах и приборах. При помощи их создается постоянная сила нажатия и натяжения между деталями машины или прибора (во фрикционных передачах, муфтах тормозах и.т.п), виброизоляция, автоматизация ударов (амортизаторы , буферы, рессоры и т.п), аккумулирование энергии с последующим использованием пружины как двигателя (часовые и прочие пружины), измерение сил (в динамометрах и других измерительных приборах).
По форме и конструкции пружины бывают витые, цилиндрические и конические, тарельчатые, кольцевые, стержневые, блочные, спиральные, плоские, рессоры.
По виду нагружения различают пружины растяжения, сжатия, кручения и изгиба.
Примерная классификация пружин по указанным признакам приведена на (рис. 15.1)
В машиностроении чаще используются пружины из круглой проволоки, так как они дешевле других, лучше работают на кручение. Пружины с витками квадратного и прямоугольного сечения (рис. 10.1,в ) применяют при больших нагрузках, а также когда из-за сложности навивки пружины нужно вырезать из трубы. Это пружины сжатия. В массовом и крупносерийном производстве витые пружины изготавливают на специальных станках-автоматах. В остальных случаях производят на токарных станках.
Технология навивки зависит от индекса изготовляемой пружины. Для пружин с витками круглого сечения индекс , где D – средний диаметр пружины и d – диаметр проволки. Чем меньше индекс c, тем труднее навивать пружины. Обычно c = 4 – 12.
Пружины заневоливают с целью повышения их несущей способности. Заневоливание – это технологический прием, заключающийся в том что, пружину на определённое время (6 – 48 ч ) предельно нагружают до соприкосновения витков при этом в наружных наиболее нагруженных слоях витков возникают остаточные деформации (остаточные напряжения), по знаку противоположные рабочим, в результате чего наибольшие суммарные напряжения снижены.
Пружины сжатия навивают так называемой открытой навивкой, обеспечивающей определенный зазор между витками (рис. 15.1, б, в, г).
Рис. 15.1 Классификация пружин
Пружины растяжения делают с закрытыми витками, плотно прилегающими друг другу (рис. 15.1, а).
Чтобы витки плотно прилегали, проволку в прочесе навивания натягивают, подвергая её тем самым упругой деформации растяжения. Такая навивка называется закрытой. При снятии готовой пружины с оправки происходит упругая отдача материала, пружина раздается в диаметре, и витки настолько плотно прилегают друг к другу, что вся пружина приобретает предварительное натяжение, вследствие чего увеличивается её несущая способность.
Пружины растяжения диаметром до 3 мм обычно выполняют с прицепами в виде изогнутых витков (рис. 15.2, а, б). В метах отгиба концентрируются напряжения, что снижает несущую способность пружины. Поэтому для ответственных сильно напряженных пружин применяют прицепы с коническим переходом (рис.15.2, в), закладные прицепы с заделкой (рис. 15.2, г) и крепления с помощью пластин (рис. 15.2, д). Наиболее совершенно крепление ввертными винтовыми пробками с крючками (рис.15.2, е) для пружин с диаметром проволки свыше 5 мм.
Для того чтобы нагрузка на пружину сжатия передавалась по оси пружины и чтобы уменьшить напряжения изгиба концевых винтов, их поджимают к соседним виткам, а торцевые поверхности пружины шлифуют перпендикулярно её оси.
Пружины сжатия, у которых (длина пружины в свободном состоянии), в процессе работы могут выпучиваться (рис. 15.3, а), поэтому их необходимо ставить на оправки или монтировать в направляющих стаканах (рис. 15.3, в) (реже – большего числа) вложенных одна в другую цилиндрических пружин. Уменьшают габариты конструкции.
Применяются также многожильные пружины из двух, трёх и большего числа проволок, свитых в трос (см. сечения тросов на рис. 15.3, б),
Конические пружины могут иметь витки круглого (рис.15.1, г) и прямоугольного сечений с большим отношением сторон. Последние навивают из полосовой стали и называют телескопическими (рис. 15.1, д).
Витые цилиндрические одножильные пружины из проволки круглого сечения характеризуются следующими основными геометрическими параметрами (рис.15.4) диаметр проволоки (сечение витка) – d; средний диаметр пружины – D; индекс пружины – с; шаг витков – t; угол подъёма витка – , ; длина рабочей части пружины - ; число рабочих витков – n.
Шаг витка, угол подъёма витков и длины рабочей части пружины рассматривают отдельно в ненагруженном и нагруженном состояниях.
Чем податливее должна быть пружина, тем большим берут индекс пружины c и число витков. Индекс пружины выбирают в независимости от диаметра проволоки в следующих пределах.
d, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . до 2,5 3. . .5 6. . . 12,
c, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. . . 12 4 . . . 10 4 . . . 9.
Увеличив индекс пружины, можно при той же жесткости сократить габариты пружины по длине за счёт увеличения диаметра, и наоборот, уменьшив индекс пружины, можно уменьшить диаметр пружины за счёт увеличения длины.
а б
Рис. 15.2. Прицепы пружин растяжения: а, б – изогнутые витки; в – с коническим переходом; г, д – закладные, е – ввертные винтовые пробки.
Силовые факторы, действующие в любом поперечном сечении пружин растяжения и сжатия, сводятся к моменту вектор которого перпендикулярен оси пружины и силе действующей вдоль оси пружины (рис. 15.4).
Момент M раскладывается на крутящий Т и изгибающий М моменты:
(15.1)
 |
 |
в
Рис. 15.3. Способы установки пружин сжатия: а – без оправки;
б – на оправке или в стакане; в – составные
В большинстве пружин угол подъема витков (10 – 12.) Расчёт этих пружин можно вести только на кручения по моменту пренебрегая другими силовыми факторами ввиду их малости. Возникающее на внутренних волокнах максимальное напряжение кручения
(15.2)
где А – коэффициент, учитывающий кривизну витков, ;
- полярный момент сопротивления сечения проволоки.
Допускаемые напряжения кручения [] для пружин при статической нагрузке приведены на рис. 15.5, где отдельные кривые относятся к пружинам из проволоки: 1 – вольфрамовой и рояльной; 2 – хромованадиевой; 3 – углеродистой, закаленной в масле; 4 – углеродистой холоднотянутой; 5 – Монель – металла; 6 – фосфорной бронзы; 7 – специальной латуни. При пульсирующей нагрузке с большим числом циклов допускаемые напряжения следует принимать в 1,25 – 1,5 раза ниже.
vunivere.ru
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК ВИНТОВЫХ ПРУЖИН СЖАТИЯ
07.06.2015
Пытаясь установить наиболее подходящие параметры для изготовления пружин сжатия, у инженера в наличии есть несколько известных характеристик. Нагрузка, направление движения и опустимое шаг. Эти параметры, как правило, известны перед началом проектирования.
Также имеется четкое представление о том, как будут пружину применять. На какой тип опорной поверхности будет установлена пружина, или каким методом ее буду крепить.
Методология расчета пружины сжатия.
- Жесткость (Зависимость деформации от нагрузки)
Для винтовых пружин сжатия деформация пропорциональна нагрузке (силе воздействия). Это характерно для большинства видов пружин. Это означает, что кривая зависимости изгиба от нагрузки в большинстве случаев имеет вид прямой, как видно на графике
Жесткость пружины также является одним из основных параметров, который важен при выборе пружин волнового типа.
Относительно проектирования пружин, коэффициент показывает отношение среднего диаметра пружины к диаметру проволоки. Предпочтительные значения коэффициента лежат в диапазоне от 4 до 12.
Если коэффициент меньше 4, то изготовление пружины может быть осложнено, и она может требовать слишком сильной нагрузки. Если значение больше 12, пружина становится слишком хрупкой, легко спутывается. В этом случае, когда пружину сжимают до плотного состояния, витки могут проскальзывать один через другой.
Чем больше коэффициент, тем больше значение изгиба по сравнению с высотой пружины в плотно-сжатом состоянии.
Проволока в винтовой пружине сжатия при проектировании испытывает нагрузку при скручивании. При изгибе пружина также испытывает нагрузку, но ее можно игнорировать до тех пор, пока значение угла наклона не
достигло 10 градусов.
- Количество витков
Жесткость пружины обратно пропорциональна количеству активных витков. Мы исходим из того, что проектировщик устанавливает число витков согласно эталону, которое достаточно условно. Так происходит потому, что в большинстве случаев производители пружин будут менять число витков, чтобы подогнать показатели пружины под нужные им требования.
Количество активных витков не должно быть меньше двух.
Крайние витки у пружины могут находиться в прижатом и не прижатом состоянии. Если при проектировании заданы прижатые концы, значит, в пружине предполагается не меньше двух неактивных витков. Прижатые концы могут подвергаться шлифовке (для увеличения опорной поверхности), а могут быть просто прижаты.
В первом случае Во втором случае
- Высота (пружины) в сжатом состоянии
Это длина пружины, когда все ее витки сжаты и соприкасаются друг с другом. Для пружины сжатия с прижатыми заточенными или зашлифованными крайними витками номинальная высота в сжатом состоянии равна количеству витков, помноженному на диаметр проволоки, из которой состоит пружина. Для пружины с прижатыми не зашлифованными крайними витками высота в сжатом состоянии равна количеству витков, умноженное на диаметр проволоки, плюс дополнительно одно значение диаметра проволоки.
Если к пружине сжатия предполагается покрытие каким-либо материалом или краской, это увеличит общую высоту в сжатом состоянии.
Этот параметр (высота в сжатом состоянии) должен быть принят за максимальную размерность. Он ни в коем случае не может быть равным рассчитанному номинальному значению высоты в сжатом состоянии.
- Высота (пружины) в свободном состоянии
Это значение длины пружины в ненагруженном состоянии. Если никакой нагрузки на пружины не предусмотрено, то необходимо обозначить допустимое значение высоты пружины в свободном состоянии.
Если нагрузки заданы, значит, приблизительное значение в свободном состоянии может быть взято из справочника. Это позволяет производителям пружин менять значение высоты в свободном состоянии, чтобы подогнать характеристики пружины требованиям по нагрузке.
- Направление навивки
Винтовые пружины сжатия делятся на пружины с правой навивкой и пружины с левой навивкой (по часовой и против часовой). Если не установлено, в какую сторону идет навивка, то пружина может идти в обе стороны.
Если пружины закреплены, их навивка должна идти в противоположные стороны. Если пружина идет над резьбой, направление ее навивки должно идти в противоположную сторону с направлением резьбы.
nmkn.ru
Что такое пружина и как с ней бороться
Что такое пружина и как с ней боротьсяВведение
Очень трудно представить себе страйкбол без пружины. Каким бы агрегатом вы ни пользовались – китайской ли игрушкой, или супер-мега кастомной газовой винтовкой в ней обязательно будет присутствовать пружина.
И тут встает вполне логический вопрос: как эту самую пружину оценить. Метод замера скорости вылета шара характеризует весь комплекс тюнинга, а определение силы сжатия пружины «на глаз» дает большую погрешность.
В этой статье будет описан метод расчета пружин, который вы сможете провести при помощи линейки и штангенциркуля (и калькулятора, кому лень на листочке считать).
Рисунок 1. Основные геометрические и силовые характеристики пружины.
Где: D – наружный диаметр пружины, мм;
t – шаг навивки, мм;
d – диаметр проволоки, мм;
Н0 – длина пружины в свободном состоянии, мм;
Н1, Н2, Н3 – длина пружины при предварительной, рабочей и максимальной нагрузках соответственно, мм;
F1, F2, F3 - прогиб пружины при предварительной, рабочей и максимальной нагрузках соответственно, мм;
Р1, Р2, Р3 – предварительная, рабочая и максимальная нагрузки соответственно, кг.
Но перед описанием метода пару слов о том
1. Что такое пружина
/Вставлено по замечаниям коллег/
Для простоты, считаем, что все, даже буржуйские пружины, сделаны из нашей, советской проволоки.
Просто выражаясь, пружина – это спирально навитая проволока нужных размеров. Существует много материалов и технологий изготовления пружин, но далее будут рассматриваться только пружины, изготовленные из стальной углеродистой пружинной проволоки, изготовленной по ГОСТ 9389-60.
Такие пружины изготавливаются по очень простой технологии – навей и забей!
На рис. 1. представлен типовой чертеж пружины с указанием основных геометрических и силовых характеристик.
2. Как с ней бороться
Для начала расчетов нам необходима, собственно, пружина и, что немаловажно, тот узел, где она работает. В нашем случае это, скорее всего, гирбокс.
Далее необходимо замерять геометрические параметры. Н0 вполне допустимо замерять линейкой, а вот для D и d необходим штангенциркуль, т.к. в этом случае даже доли миллиметра играют роль. Особенно это актуально для d, который, если это возможно, рекомендовано замерять микрометром.
Замеряем Н1 и Н2. Н1 – это длина пружины при крайнем переднем положении поршня, Н2 – при крайнем заднем. Еще посчитаем количество витков.
На этом замеры окончены, можно браться за мозги.
Но перед этим, пару слов о том, что и зачем мы рассчитываем.
В первой части по геометрическим характеристикам мы вычислим силовые характеристики пружины:
z – жесткость, кг/мм;
Р1, Р2, Р3 – нагрузки, кг.
Во второй части, используя результаты предыдущих вычислений, отнесем пружину к определенному классу и разряду, а на основании этого примерно прикинем жизненный цикл пружины.
Перейдем непосредственно к вычислениям:
; кг/мм. (1)
Зная жесткость, быстренько рассчитаем рабочее усилие:
; кг. (2)
Теперь самое время прикинуть максимально допустимую нагрузку для пружины:
; кг. (3)
где d=0,05-0,25, коэффициент, выбирать тем меньше, чем долговечнее вы хотите видеть пружину, обычно берется среднее значение.
Вот, с первой частью расчетов покончили. На основании этих данных вы получили исчерпывающую информацию о силовых характеристиках пружины. Можно предложить расчеты в других направлениях: давления, создаваемое в цилиндре, сила распирания уплотнительного кольца и т.д. и т.п. Но, это уже тема другого научного труда.
Мы переходим ко второй части вычислений, которая требует более детального описания.
Следует, пожалуй, начать с того, что пружины по характеру работы и марке материала разделяются на три класса, а внутри каждого класса на три группы. Помимо характеристик, описывающих статистическое состояние пружины, существует величина, характеризующая динамическую составляющую. Эта величина - критическая скорость нагружения пружины. Если скорость, с которой пружина сжимается, во время работы превысит критическую, то будет наблюдаться т.н. динамическое соударение витков, что резко осложнит жизнь пружине. В этом случае к статистическим напряжениям от скручивания будут прибавляться еще и ударные нагрузки.
Начнем расчет с определения напряжений кручения τ3 max, кг/мм2:
; кг/мм2, где (4)
Определим наличие динамического соударения витков.
Отношение свидетельствует об отсутствии соударений.
; м/сек, где (5)
; м/сек, где S – темп стрельбы, выстрелов/мин (6)
После нахождения этих значений, пользуясь табл. 1 и 2, отнести пружину к определенному классу и разряду не составит труда.
Таблица 1 Классы и разряды пружин
| Класс | Разряд | Р3, кг | d, мм | ГОСТ | τ3 max, кг/мм2 | Выносливость пружины |
| I | 1 | 0,1-85 | 0,2-5 | 9389-60 I кл | 0,3 σв | 5 106 |
| 2 | 0,1-80 | 9389-60 II кл | ||||
| 3 | 14-600 | 3,-12 | 14963-69 | 56 | ||
| II | 1 | 0,15-140 | 0,2-5 | 9389-60 I кл | 0,5 σв | 1 105 |
| 2 | 0,125-125 | 9389-60 II кл | ||||
| 3 | 23,6-1000 | 3-12 | 2771-57 | 96 | ||
| III | 2 | 31,5-1400 | 3-12 | 14963-69 | 135 | 2 103 |
Примечание: пружина с наличием динамического соударения витков может быть отнесена только к ІІІ классу.
Таблица 2 Прочность проволоки ГОСТ 9389-60
| d, мм | Временное сопротивление разрыву, σв, кг/мм2 | |
| І класс | ІІ класс | |
| 0,8 | 260-300 | 215-260 |
| 0,9 | 255-290 | 210-255 |
| 1,0 | 250-285 | 205-250 |
| 1,1 | 240-275 | 195-240 |
| 1,2 | 240-270 | 195-240 |
| 1,4 | 230-260 | 190-230 |
| 1,6 | 220-250 | 185-220 |
| 1,8 | 210-240 | 180-210 |
| 2,0 | 200-230 | 180-210 |
| 2,2 | 190-220 | 170-200 |
| 2,5 | 180-205 | 165-195 |
Выводы
Вот и подошло время подвести итоги и осмыслить полученные результаты.
В процессе расчетов мы узнали о пружине почти все, сто хотели: Р2 – рабочее усилие, vраб – рабочую скорость, vкр – критическую скорость нагружения, vраб/vкр - условия работы.
Что делать с этими данными?
На мой взгляд, все познается в сравнении. Сравните полученные результаты с аналогичными у других владельцев оружия. Если обнаружиться, что такая-же жесткая пружина, как и у вас, обеспечивает у других большую скорость вылета шара, значит у вас есть еще потенциал для увеличения мощности без неоправданного увеличения нагрузки на мотор и шестерни.
Ведь по настоящему крутым будет тот ствол, который выдаст наибольшую скорость при наименьшей жесткости пружины.
Дерзайте!
Самокат (Степные волки, г. Запорожье)
Сайт создан в системе uCozrhinosteam.narod.ru
ГОСТ 13764-86 Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Классификация
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
|
ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ Классификация Cylindrical helical compression (tension) springs made of round steel. Classification |
ГОСТ 13764-86 |
Дата введения 01.07.88
Настоящий стандарт распространяется на пружины, предназначенные для работы в неагрессивных средах при температуре от минус 60 °С до плюс 120 °С.
1 . Пружины разделяются на классы, виды и разряды в соответствии с указанными в табл. 1 и 2 .
Таблица 1
|
Класс пружин |
Вид пружин |
Нагружение |
Выносливость NF (установленная безотказная наработка), циклы, не менее |
Инерционное соударение витков |
|
I |
Сжатия и растяжения |
Циклическое |
1 × 107 |
Отсутствует |
|
II |
Сжатия и растяжения |
Циклическое и статическое |
1·105 |
Отсутствует |
|
III |
Сжатия |
Циклическое |
2 × 103 |
Допускается |
Примечания:
1. Отсутствие соударения витков у пружин сжатия определяется условием:
где v max - наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или при разгрузке, м/с;
vк - критическая скорость пружины сжатия (соответствует возникновению соударения витков пружины от сил инерции), м/с.
2. Значения выносливости не распространяются на зацепы пружин растяжения.
3. Критериями отказа в условиях эксплуатации является невыполнение требований ГОСТ 16118 .
Таблица 2
|
Класс пружин |
Разряд пружин |
Вид пружин |
Сила пружины при максимальной деформации, F 3 , H |
Диаметр проволоки (прутка) d , мм |
Материал |
Твердость после термообработки, HRC э |
Максимальное касательное напряжение при кручении t 3 , МПа |
Требование к упрочнению |
Стандарт на основные параметры витков пружин |
|
|
Марка стали |
Стандарт на заготовку |
|||||||||
|
I |
1 |
Одножильные сжатия и растяжения |
1,00 - 850 |
0,2 - 5,0 |
По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 |
Проволока класса I по ГОСТ 9389 |
- |
0,3 Rm |
Для повышения циклической стойкости рекомендуется упрочнение дробью |
ГОСТ 13766 |
|
2 |
1,00 - 800 |
Проволока классов II и IIА по ГОСТ 9389 |
ГОСТ 13767 |
|||||||
|
22,4 - 800 |
1,2 - 5,0 |
51ХФА-Ш по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 1071 |
0,32 Rm |
||||||
|
3 |
140 - 6000 |
3,0 - 12,0 |
60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 14963 |
47,5 ... 53,5 |
560 |
ГОСТ 13768 |
|||
|
51ХФА по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 14963 |
45,5 ... 51,5 |
||||||||
|
4 |
2800 - 180000 |
14 - 70 |
60С2А; 65С2ВА; 70С3А; 60С2; 60С2ХА; 60С2ХФА; 51ХФА по ГОСТ 14959 |
Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590 |
44,0 ... 51,5 |
480 |
ГОСТ 13769 |
|||
|
II |
1 |
Одножильные сжатия и растяжения |
1,50 - 1400 |
0,2 - 5,0 |
По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 |
Проволока класса I по ГОСТ 9389 |
- |
0,5 Rm |
ГОСТ 13770 |
|
|
2 |
1,25 - 1250 |
Проволока классов II и IIА по ГОСТ 9389 |
ГОСТ 13771 |
|||||||
|
37,5 - 1250 |
1,2 - 5,0 |
51ХФА-Ш по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 1071 |
0,52 Rm |
||||||
|
3 |
236 - 10000 |
3,0 - 12,0 |
60С2А; 65С2ВА по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 14963 |
47,5 ... 53,5 |
960 |
ГОСТ 13772 |
|||
|
65Г по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 2771 |
|||||||||
|
51ХФА по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 14963 |
45,5 ... 51,5 |
||||||||
|
4 |
4500 - 280000 |
14 - 70 |
60С2А; 60С2; 65С2ВА; 70С3А; 51ХФА; 65Г; 60С2ХФА; 60С2ХА по ГОСТ 14959 |
Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590 |
44,0 ... 51,5 |
800 |
ГОСТ 13773 |
|||
|
III |
1 |
Трехжильные сжатия |
12,5 - 1000 |
0,3 - 2,8 |
По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 |
Проволока класса I по ГОСТ 9389 |
- |
0,6 Rm |
- |
ГОСТ 13774 |
|
2 |
Одножильные сжатия |
315 - 14000 |
3,0 - 12,0 |
60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 14963 |
54,5 ... 58,0 |
1350 |
Обязательно упрочнение дробью |
ГОСТ 13775 |
|
|
3 |
6000 - 20000 |
14 - 25 |
60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959 |
Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590 |
51,5 ... 56,0 |
1050 |
ГОСТ 13776 |
|||
Примечания:
1. Максимальное касательное напряжение при кручении t3 приведено с учетом кривизны витков.
2. Допускается использование основных параметров витков по ГОСТ 13766 , ГОСТ 13767 , ГОСТ 13770 , ГОСТ 13771 для пружин растяжения с предварительным напряжением.
Класс пружин характеризует режим нагружения и выносливости, а также определяет основные требования к материалам и технологии изготовления.
Разряды пружин отражают сведения о диапазонах сил, марках применяемых пружинных сталей, а также нормативах по допускаемым напряжениям.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2 . В стандарт включены дополнительные требования, которые приведены в приложениях 1 - 3 .
Справочное
При определении размеров пружин необходимо учитывать, что при v max > v к , 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 t 3 , 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 t 3 . 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 t 3 и касательным напряжением при рабочей деформации t 2 .
Возрастание разности t 3 - t 2 обусловливает увеличение выносливости и стойкости циклических пружин всех классов при одновременном возрастании размеров узлов. Уменьшение разности t 3 - t 2 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 v max / v к < 1 обусловленная стандартом выносливость пружин при действии силы F 1 (сила пружины при предварительной деформации) обеспечивается при всех осуществимых расположениях и величинах рабочих участков на силовых диаграммах (разности напряжений t 3 - t 2 и t 2 - t 1 где t 1 - касательное напряжение при предварительной деформации).
Циклические пружины II класса при v max / v к < 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 v max / v к и величинах относительного инерционного зазора пружин d не более 0,4 [формула ( 1) ГОСТ 13765] характеризуются ограниченной выносливостью, поскольку они рассчитаны на предельно высокие касательные напряжения кручения, к которым при v max / v к > l добавляются контактные напряжения от соударения витков.
Статические пружины, длительно пребывающие в деформированном состоянии и периодически нагружаемые со скоростью v max менее v к , 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 s 3 .
Допустимые остаточные деформации статических пружин регламентируются координацией сил пружины при рабочей деформации s 3 на силовых диаграммах, причем увеличение разности F 3 - F 2 способствует уменьшению остаточных деформаций.
Технологические средства регулирования выносливости и стойкости пружин определяются документацией на технические условия.
Справочное
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 t 3 > 0,32 Rm . При v max > v к 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 II А 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 II А 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 HRC э . 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 v max £ 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 v max > 6 м/с.
Сталь марки 70С3А. Повышенная прокаливаемость. Обладает склонностью к графитизации. Преимущественное применение при диаметрах проволоки d > 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 IIA 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).
Справочное
Установлено, что пружины сжатия, работающие в режиме интенсивного соударения витков, преждевременно выходят из строя, главным образом, по причине поломок опорных витков, а также по причине быстрой потери сил в результате остаточных деформаций.
Назначение высокой твердости способствует возрастанию упругих свойств и предела прочности Rm пружинных материалов, в результате чего остаточные деформации резко уменьшаются и благодаря этому пружины более продолжительное время работают без поломок и без недопустимых потерь сил.
У применяемых марок стали безопасным для работоспособности пружин III класса является интервал твердости HRC э 53,5 ... 58,0, однако условием для этого служит обязательное применение дробеструйной обработки независимо от требуемых норм выносливости. Важной предпосылкой назначения высокой твердости служит также всемерное сокращение периодов нагрева для закалки и установление продолжительности отпуска на заданную твердость не менее 45 мин при нагреве в жидких ваннах и не менее 1 ч при нагреве в воздушной среде.
Все пружины, закаливаемые на высокую твердость, в зависимости от уровня требований к стабильности размеров и сил, а также с целью контроля дефектов металла рекомендуется подвергать заневоливанию до соприкосновения витков, также копровой или стендовой отбивке.
1 . РАЗРАБОТЧИКИ
Б.А. Станкевич (руководитель темы); 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 № 4007
3 . Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5616-86
4 . ВЗАМЕН ГОСТ 13764-68
5 . ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
|
Обозначение НТД, на который дана ссылка |
Номер пункта, приложения |
Обозначение НТД, на который дана ссылка |
Номер пункта, приложения |
|
ГОСТ 1050-88 |
1 |
ГОСТ 13769-86 |
1 |
|
ГОСТ 1071-81 |
1 |
ГОСТ 13770-86 |
1 |
|
ГОСТ 1435-90 |
1 |
ГОСТ 13771-86 |
1 |
|
ГОСТ 2590-88 |
1 |
ГОСТ 13772-86 |
1 |
|
ГОСТ 2771-81 |
1 |
ГОСТ 13773-86 |
1 |
|
ГОСТ 9389-75 |
1 ; приложение 2 |
ГОСТ 13774-86 |
1 |
|
ГОСТ 13764-86 |
Приложение 1 |
ГОСТ 13775-86 |
1 |
|
ГОСТ 13765-86 |
Приложение 1 |
ГОСТ 13776-86 |
1 |
|
ГОСТ 13766-86 |
1 |
ГОСТ 14959-79 |
1 |
|
ГОСТ 13767-86 |
1 |
ГОСТ 14963-78 |
1 |
|
ГОСТ 13768-86 |
1 |
ГОСТ 16118-70 |
1 |
6 . Ограничение срока действия снято по протоколу № 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)
7 . ПЕРЕИЗДАНИЕ (август 1999 г.) с Изменением № 1, утвержденным в ноябре 1988 г. (ИУС 2-89)
СОДЕРЖАНИЕ
|
Приложение 1 Краткие сведения о выносливости и стойкости циклических и статических пружин . 3 Приложение 2 Краткие сведения о материалах . 4 Приложение 3 Краткие сведения о назначении высокой твердости для пружин III класса . 5 Информационные данные . 6 |
Еще документы скачать бесплатно
www.gosthelp.ru
