Для пружин розтягу

1. Для пружин розтягу

довжина робочої частини ненавантаженої пружини (див. рис.2.2.а) H_p = іd повна кількість витків І₀ = І + (1...2);

довжина ненавантаженої пружини H₀ = і₀d + 2h_в,

де h_в =(0.5...1)D — висота одного вушка; довжина пружини при максимальному розрахунковому навантажені F _mах

H=H₀ + λ_max = H₀ + (F_max - F₀)/k = H₀ + 8С³ і(F_max – F₀)/(Gd);

довжина дроту для виготовлення пружини

L = πDi/соsα + 2l_в,

де l_в — довжина дроту для одного вушка.

2. Для пружин стиску

загальна кількість витків і₀ = i + (1,5...2), де кількість крайніх щільно навитих витків становить 1,5—2;

мінімальний зазор між витками при максимальному розрахунковому навантаженні F_max — ∆ = (0,1...0,2) λ_max/i, крок витків ненавантаженої пружини h = λ_max/i + d + ∆;

довжина пружини, стиснутої до дотику витків, H_гp = (i₀ — 0,5) d; довжина ненавантаженої пружини H₀ = H_гp + і (h — d); довжина дроту для виготовлення пружини L = πDі₀/cos α.

При великій кількості витків довгі пружини стиску під наванта­женням можуть втрачати поздовжню стійкість. Тому рекомендують при H₀/D > 3 встановлювати пружини стиску на оправках або у від­повідних трубках.

2.2.2 Розрахунок гвинтових циліндричних пружин кручення При навантаженні циліндричної пружини кру­чення зовнішнім моментом М = Fа (рис. 2.5) у поперечних пере­різах витків утворюється такий же момент М, вектор якого напрмле­ний уздовж осі пружини.

Рис. 2.5 Гвинтова циліндрична пружина кручення Якщо розкласти момент М на складові вздовж витка та перпендикулярно до витка, то в поперечному перерізі витка будемо мати крутний Т = М sіn α і згинальний M_зг = М соs α моменти. Оскільки кут підйому витків α < 10°, скручуванням вит­ків можна знехтувати (Т ≈ 0), а розрахунок витків на міцність ви­конати тільки на згин за згинальним моментом M_зг = М = Fа.

Напруження згину для витків циліндричної пружини кручення визначають за виразом

σ = M_aгK'/W₀ = З2МК'/(πd³)  (2.9)

де K' = (С — 0‚25)/(С — 1) — коефіцієнт кривини витків, що зале­жить від індексу пружини С = D/d; W₀ = πd³/32 — осьовий момент опору перерізу витка (дроту пружини) діаметром d.

На основі виразу (2.9) умову міцності витків на згин записують у вигляді

σ = З2МК'/(πd³) < [σ].  (2.10)

При проектувальному розрахунку пружини кручення діаметр витків (або дроту) визначають за формулою, що випливає із умови (2.10),

 

(2.11)

Крок витків пружини кручення беруть h = d + (0,2...0,5) мм. Кут закручування пружини під дією моменту М визначають за фор­мулою

φ = МπDі/(ЕІ),  (2.12)

де i — кількість робочих витків пружини; Е — модуль пружності ма­теріалу; I=πd/64 — осьовий момент інерції перерізу витка.

3 КУЛАЧКОВІ МЕХАНІЗМИ

 

3.1 Загальні положення

Кулачковим називається механізм, що містить дві основних ланки: кулачок і штовхальник, що утворюють вищу кінематичну пару.

Кулачкові механізми знайшли широке застосування в системах газорозподілу ДВЗ, у системах керування електричних ланцюгів, у вагонах метрополітену (контролери).

Достоїнства кулачкових механізмів:

1.можливість відтворення практично будь-якого закону руху вихідної ланки;

2.мала кількість деталей (кулачок і штовхальник), що дозволяє просто виготовляти й обслуговувати.

Недолік:

Наявність вищої кінематичної пари, у якій можуть виникати підвищені питомі тиски, що може привести до руйнування поверхні кулачка.

1 – кулачок

2 – штовхач

3 – ролик

4 – пружина

5 – контакти

Поверхня кулачка, з яким взаємодіє штовхальник - робочий (дійсний) профіль кулачка.

Поверхня, що проходить через точку В віддалена від дійсного профілю на відстані радіуса ролика - теоретичний профіль (рис. 3.1).

Рис. 3.1 Профіль кулачка

3.2 Основні схеми кулачкових механізмів

Кулачковий механізм із поступально рухаючим штовхальником.

а) з центральним штовхальником (вісь штовхальника проходить через вісь обертання кулачка),(рис.3.2)

Рис. 3.2 Кулачковий механізм із центральним штовхальником

б) з позавісним штовхальником (рис. 3.3). Позавісність ліва, тому що вісь штовхальника проходить праворуч осі обертання кулачка, е – ексцентриситет.

Рис.3.3 Кулачковий механізм із позавісним штовхальником

Кулачковий механізм із поступально рухаючимся товхальником (рис. 3.4), ланка 2 (штовхальник) робить зворотньо-обертовий рух з центром обертання в точці О2.

Рис. 3.4 Кулачковий механізм із поступально рухаючимся товхальником

3.3 Основні параметри кулачкових механізмів

У процесі роботи штовхальник робить 3 рухи (рис. 3.5):

1. поступально вгору - у цьому випадку штовхальник взаємодіє з ділянкою 01;

2. стоїть на місці (вистій) - контакт із ділянкою 12.

Тут постійний радіус кривизни.

3. штовхальник опускається (зближення) - контакт із ділянкою 23.

У першій фазі підйому штовхальника (фаза видалення) на профілі кулачка відповідає кут ψ_удал;

у фазі вистою – ψ_выс;

у фазі зближення – ψ_сб.ψ_удал + ψ_выс + ψ_сб = ψ_раб – робочий кут профілю кулачка

а)

б)

Рис.3.5 Основні параметри кулачкових механізмів

Кут профілю кулачка можна показати тільки на кулачку. Кут повороту кулачка, що відповідає вище зазначеним фазам переміщення штовхальника, визначають, використовуючи метод повернення руху, відповідно до якого, всій системі, включаючи стійку, уявно повідомляють рух з кутовою швидкістю (ω₁).Тоді в зверненому русі кулачок стає нерухомим: ω*₁ = ω₁ + (–ω₁) = 0, а вісь штовхальника разом зі стійкою будуть переміщатися в напрямку (–ω₁). І кут повороту кулачка, що відповідає тій чи іншій фазі руху, визначається по куту повороту осі штовхальника в зверненому русі на відповідній ділянці. Вісь штовхальника в зверненому русі в будь-якому положенні буде стосуватися окружності радіуса r_е.

Поворот кулачка на ділянці:

01 – φ₀₁ 12 – φ₁₂  23 – φ₂₃

робочий кут повороту кулачка φ_раб:

φ_раб = φ₀₁ + φ₁₂ + φ₂₃

(уб) (выс) (сб)

Завжди незалежно від схеми механізму φ_раб = ψ_раб, а

φ_уд ≠ ψ_уд, φ_выс ≠ ψ_выс, φ_сб ≠ ψ_сб,

для всіх схем, крім кулачкового механізму з центральним штовхальником.