БІЛОРУСЬКИЙ ГОСУДРАСТВЕННИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАТИКИ І РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра інженерної графіки
РЕФЕРАТ
На тему:
"Основні властивості та матеріали пружних елементів.
Гвинтові пружини "
МІНСЬК, 2008
Призначення, класифікація, основні властивості та матеріали пружних елементів
Деформації деталей механізмів небажані, оскільки зміна розмірів веде до появи додаткових зазорів, натягів, похибок взаєморозташування в з'єднаннях; зменшує точність передачі; збільшує втрати на подолання сил тертя. Але існує велика група деталей, основним робочим властивістю яких є значна пружна деформація, корисно використовувана для різних цілей, їх називають пружними елементами (УЕ).
Пружні елементи діляться на стрижневі й оболонкові. До стрижневим УЕ відносяться гвинтові пружини розтягування (рис. 1, а) і стиску (рис. 1, б), дріт яких при деформації пружини скручується; гвинтові пружини кручення (рис. 1, г) і плоскі пружини (рис. 1, в, д), матеріал яких зазнає деформацію згину. Матеріал оболонкових пружних елементів відчуває складну деформацію, до таких елементам відносять: гофровані трубки-сильфони (рис. 1, е); плоскі і гофровані мембрани (рис. 1, ж); мембранні коробки (рис. 1, з); трубчасті пружини (рис. 1, і).
За призначенням пружні елементи діляться на силові, вимірювальні та елементи пружних зв'язків. Силові УЕ застосовуються для силового замикання кінематичних пар - притиску ланок у фрикційних, кулачкових і храпових передачах, муфтах; для накопичення механічної енергії, необхідної для повернення у вихідне положення або приведення в рух (пружинні двигуни) рухомих ланок механізмів. Вимірювальні УЕ використовуються в манометрах, динамометрія, термометрах і електровимірювальних приладах як чутливі елементи пристроїв для вимірювання тисків, сил і моментів сил, температур та інших параметрів. Часто функцію вимірювального елемента суміщають з функцією струмопроводу. Тонкі гвинтові й спіральні пружини застосовують як струмоведучі пружні елементи. Елементи пружних зв'язків використовують при заміні жорсткого зв'язку деталей пружною, як гумові та пружинні амортизатори (рис. 1, к) для віброізоляції пристроїв і поглинання енергії удару.
Рис. 1
до
і
ж
е
з
д
г
в
а
б
По виду деформації пружні елементи діляться на елементи, які відчувають кручення, вигин і складну деформацію.
Експлуатаційні властивості пружних елементів пов'язані з їх пружною характеристикою - залежністю між деформацією (лінійної f або кутовий j) і викликає її навантаженням (відповідно силою F, тиском P, моментом Т). Характеристика пружного елемента (рис. 2, а) в залежності від його конструкції і пружних властивостей може бути лінійною (крива 1) - найбільш кращою, нелінійної - зростаючою (крива 3) і затухаючої (крива 2). Зазвичай пружна характеристика обмежується граничним навантаженням F пр і відповідної їй граничної деформацією (подовження, осаду тощо), при якої з'являються помітні залишкові деформації або починається руйнування.
Максимальну деформацію або максимальне навантаження, які не повинні перевищувати допустимих значень, зазвичай задають з умов експлуатації, тобто
f max ВЈ f adm або F max ВЈ F adm . (1)
б
а
Рис. 2
Пружна характеристика найбільш часто представляється в графічній формі, рідше - в аналітичній. При використанні пружних елементів з лінійною характеристикою спрощуються їх розрахунки, конструкції, регулювання.
Силове протидія елемента пружної деформації, його пружність характеризуються жорсткістю. Жорсткість - це навантаження, при дії якої пружний елемент отримує одиничну деформацію. Вона є найважливішою характеристикою силових пружних елементів. Для УЕ з лінійною пружною характеристикою жорсткість k постійна і дорівнює
k = F / f; k = P / f або k = Т / j . (2)
Для вимірювальних пружних елементів зручніше користуватися поняттям чутливості (піддатливості). Чутливість оцінюють деформацією (переміщенням), яку отримає пружний елемент при дії одиничної навантаження. Чутливість d - величина, зворотна жорсткості:
d = 1 / k. (3)
При використанні УЕ з нелінійної пружною характеристикою жорсткість елементів оцінюють як похідну від навантаження по деформації і відповідно - чутливість, тобто
k = dF / df; d = df / dF. (4)
У конструкціях іноді доводиться застосовувати кілька спільно працюючих пружних елементів (гвинтових пружин). Їх сумарні характеристики залежать від схеми з'єднання пружних елементів. При паралельному з'єднан...