Таблица размер пружин для переплета

Not found

Классы и разряды пружин

Ниже рассматриваются винтовые цилиндрические пружины сжатия и растяжения из стали

круглого сечения с индексами i = D/d от 4 до 12.

Приводимые данные распространяются на пружины для работы при температурах от

-60 до 120° С в неагрессивных средах. Пружины разделяют на классы, виды и разряды (табл. 1 и 2).

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.

Отсутствие соударения витков у пружин сжатия определяется условием vmax /vk < 1,

где vmax — наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или при разгрузке, м/с; vk — критиче

ская скорость пружин сжатия. м/с (соответствует возникновению соударения витков пружины от сил инерции).

Выносливость и стойкость пружин.

При определении размеров пружин необходимо учитывать, что при vmax>vk , помимо касательных напряжений кручения, возникают контактные напряжения от соударения витков, движущихся по инерции после замедления и остановоксопрягаемых с пружинами деталей.

При наличии интенсивного соударения витков выносливость располагается в обратном порядке, т. е. повышается не с понижением, а с ростом τ3 . 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 значе

ниях рабочего хода служат изменения разности между максимальным касательным напряжением при кручении

и касательным напряжением при рабочей деформации

τ2.

1. Классы пружин (ГОСТ 13764-86)

Примечание. Указанная выносливость не распространяется на зацепы пружин растяжения.

2. Разряды пружин (по ГОСТ 13764-86)

Примечания: 1. Максимальное касательное напряжение при кручении приведено с учетом кривизны витков. 2. Rm —

предел прочности пружинных материалов

Возрастания разности τ3 ~ τ2 обусловливают увеличение выносливости и стойкости циклических пружин всех классов при одновременном возрастании размеров узлов. Уменьшение разностей τ3 — τ2 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 /vk < 1 обусловленная выносливость пружин при действии силы F1 (сила пружины при предварительной деформации) не менее 0,2 F3 (сила пружины при максимальной деформации) обеспечивается при всех осуществимых расположениях и величинах рабочих участков на силовых диаграммах разности напряжений τ3 — τ2иτ2 — τ1(касательное напряжение при предварительной деформации). Циклические пружины II класса при

vmax /vk < 1

в зависимости от расположения и размера рабочих участков могут быть поставлены в условия как неограниченной, так и ограниченной выносливости. Циклические пружины III класса при всех отношениях vmax /vk и относительном инерционном зазоре пружин d не более 0,4 характеризуются ограниченной выносливостью, поскольку они рассчитаны на предельно высокие касательные напряжения кручения, к которым при vmax /vk > 1 добавляются контактные напряжения от соударения витков.

Все статические пружины, длительно пребывающие в деформированном состоянии и периодически нагружаемые со скоростью vmax /vk относятся ко II классу. Вводимые ограничения расчетных напряжений и свойств проволоки (см. табл. 2) обеспечивают неограниченную стойкость статических пружин при остаточных деформациях не более 15 % максимальной деформации s3.

Допустимые остаточные деформации статических пружин регламентируются координацией сил пружины при рабочей деформации s3 на силовых диаграммах, причем увеличение разности F3 — F2

способствует уменьшению остаточных деформаций. Технологические средства регулирования выносливости и стойкости пружин определяются документацией на технические требования.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРУЖИН

Проволока стальная углеродистая пружинная по ГОСТ 9389-75. Стандарт распространяется на стальную углеродистую холоднотянутую проволоку, применяемую для изготовления пружин, навиваемых в холодном состоянии и не подвергаемых закалке.

Проволока изготовляется: по механическим свойствам: марок А, Б, В; классов 1, 2, 2А, 3 (рекомендации по применению пружинной проволоки в зависимости от марок и классов приведены в табл. 3); по точности изготовления: нормальной точности; повышенной точности П.

3. Рекомендации по применению пружинной проволоки по ГОСТ 9389-75

Примечание. Относительный показатель разбега прочности К

рассчитывают по формуле K= Δsв/sв, где Δsв — разбег временного сопротивления разрыву в партии, Н/мм2;sв — минимальное значение временного сопротивления разрыву в классе, Н/мм2

4. Диаметры проволоки и теоретическая масса 1000 м проволоки

Механические свойства проволоки приведены в табл. 5. Примеры обозначений: Проволока марки А, 1 класса, повышенной точности, диаметром 1,20 мм:

Проволока А-1-П-1, 20 ГОСТ 9389-75

То же, марки Б, 3 класса, нормальной точности, диаметром 2,00 мм:

Проволока Б-3-2,00, ГОСТ9389-75

Сталь марки 65Г.

Повышенная склонность к образованию закалочных трещин. Применяют с целью удешевления продукции для изделий массового производства в случаях, когда поломки пружин не вызывают нарушения функционирования деталей механизмов и замена пружин нетрудоемка.

Сталь марки 51ХФА.

Повышенная теплоустойчивость. Закаливается на твердость не более 53HRC. Благодаря высоким упругим и вязким свойствам служит лучшим материалом для пружин класса 1. Для пружин класса 3 непригодна по причине недостаточной твердости.

Сталь марки 60С2А, 60С2.

Высокие упругие и вязкие свойства. Повышенная склонность к графитизации и недостаточная прокаливаемость при сечениях d >

20 мм. Широко применяют для пружин классов 1 и 2. Для пружин класса 3 назначают при vmax < 6 м/с.

Сталь марки 65С2ВА.

Высокие упругие свойства и вязкость. Повышенная прокаливаемость. Служит лучшим материалом для пружин класса 3. Применяют при vmax > 6 м/с.

Сталь марки 60С2ХФА.

Высокая прокали-ваемость, 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

70СЗА. 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 51ХФА определяется интервалом температур

от — 180 до 250 °С, из стали 60С2ХФА от — 100 до 250 °С, из проволоки класса 2А по ГОСТ 9389-75 от — 180 до 120 °С, из сталей 65Г, 70СЗА, 60С2А, 65С2ВА и из проволоки класса 1 по ГОСТ 9389-75 от — 60 до 120 °С. В случаях использования пружин при более высоких температурах рекомендуется учитывать температурные изменения модуля.

Специальная стальная легированная пружинная проволока (по ГОСТ 14963-78). Предназначена для изготовления пружин, подвергающихся после навивки термической обработке (закалке и отпуску).

Проволоку подразделяют: по способу изготовления и качеству отделки поверхности на группы: со специальной отделкой поверхности путем удаления поверхностного слоя — А, Б, В, Г, Е; без специальной отделки поверхности Н; по точности изготовления: нормальной точности; повышенной точности П; по назначению: для пружин холодной навивки ХН; для пружин горячей навивки ГН; по механическим свойствам, качеству поверхности на классы: 1 — для пружин ответственного назначения; 2 — для пружин общего назначения.

Номинальные диаметры проволоки, мм: 0,5; 0,56; 0,60; 0,63; 0,71; 0,80; 0,90; 1,10; 1,20; 1,25; 1,30; 1,40; 1,50; 1,60; 1,80; 2,0; 2,20; 2,50; 2,80; 3,00; 3,20; 3,50; 3,80; 4,00; 4,20; 4,50; 4,80; 5,00; 5,50; 5,60; 6,00; 6,20; 6,30; 6,50; 7,00; 7,10; 7,50; 8,00; 8,50; 9,00; 9,50; 10,00; 11,00; 11,20; 11,50; 12,00; 12,50; 13,00; 14,00.

Проволока групп А, Б, В, Г должна изготовляться диаметром 1-14 мм, проволока групп Е, Н — диаметром 0,5-14,0 мм.

Пример обозначения проволоки из стали марки 51ХФА, со специальной отделкой поверхности, полированной, группы А, повышенной точности, 1 класса для пружин холодной навивки, диаметром 1,80 мм:

Проволока 51ХФА-А-П-1-ХН-1,80 ГОСТ 14963-78

Технические требования. Проволока должна изготовляться из стали марок 51ХФА, 60С2А, 65С2ВА, 70СЗА по ГОСТ 14959-79. Временное сопротивление разрыву проволоки для пружин холодной навивки должно быть не более 1029, 5 МПа.

5. Механические свойства пружинной проволоки по ГОСТ 9389-75 в ред. 1990 г.

Примечания: 1. Значение разбега временного сопротивления разрыву в мотках (катушках) массой до 250 кг марок А и Б классов 1, 2, 2А должно быть не более 100 Н/мм2; марки Б класса 3 и марки В всех классов для проволоки диаметром 1,6 мм и менее — 200 Н/мм2, а для проволоки диаметром более 1,6 мм — 150 Н/мм2.

Значение разбега временного сопротивления разрыву проволоки в мотках (катушках) массой более 250 кг должно соответствовать значениям табл. 3.2. По требованию мебельной промышленности проволока диаметром 2,2 мм, повышенной точности, марки Б изготовляется с временным сопротивлением разрыву 1570-1770 Н/мм2.

Проволока из стали марки 51ХФА на термически обработанных образцах должна иметь временное сопротивление разрыву не менее 1470 МПа, относительное сужение после разрыва не менее 40 %. Проволока групп А, Б, В, Г должна изготовляться в прутках; проволока групп Е, Н — в мотках.

6. Толщина и ширина лент

Размеры, мм

7. Временное сопротивление разрыву или твердость ленты

Стальная холоднокатаная термообработанная лента (по ГОСТ 21996-76).

Лента из конструкционной, инструментальной и пружинной стали предназначена для изготовления пружинящих деталей и пружин. Ленту подразделяют: а) по прочности (временному сопротивлению разрыву или твердости) на группы: первую — 1П, вторую — 2П, третью — ЗП; б) по точности изготовления:

по толщине — нормальной точности, повышенной точности — ПТ, высокой точности — ВТ, по ширине — нормальной точности, повышенной точности — ПШ; высокой точности — ВШ; в) по виду поверхности: на светлокаленую,светлокаленую с цветами побежалости — Ц, полированную — С, колоризованную — К, темную — Ч; г) по виду кромок: с обрезанными кромками, с обработанными кромками — Д. Размеры и механические свойства лент даны в табл. 6, 7.

Примеры обозначений: Лента группы 1П повышенной точности изготовления по толщине, нормальной точности по ширине, с обработанными кромками, светлокаленая с цветами побежалости, размером 0,7 х 20 мм:

Лента Ш-ПТ-Ц-7х 20 ГОСТ 21996-76

То же, группы ЗП повышенной точности изготовления по толщине и ширине, с обрезанными кромками, светлокаленая, размером 0,3 х 15 мм:

Лента ЗП-ПТПШ-0,3

х 15 ГОСТ 21996-76

Ленту изготовляют из стали марок 50, 60. 70, 65Г по ГОСТ 1050-88, марок У7А, У8А, У9А, У10А, У12А по ГОСТ 1435-90 и марок 60С2А, 70С2ХА по ГОСТ 14959-79.

Прокат стальной горячекатаный для рессор (по ГОСТ 7419-90).

Стандарт распространяется на горячекатаный полосовой, трапециевидно-ступенчатый, Т-образный, трапециевидный и желобчатый прокат для рессор. Поперечное сечение проката и размеры должны соответствовать указанным в табл. 8. Прокат подразделяют по точности: А — высокой; Б — повышенной; В — обычной.

Прокат изготовляют длиной от 2 до 6 м. По требованию потребителя прокат изготовляют длиной свыше 6 м. Прокат изготовляют: мерной дайны; кратной мерной дайны; мерной дайны с немерными отрезками дайной не менее 1,5 м, массой не более 10 % массы партии; кратной мерной дайны с отрезками дайной не менее 1,5 м, массой не более 10 % массы партии; немерной дайны.

8. Поперечные сечения и размеры стального проката для рессор по ГОСТ 7419-90

Примечания: 1. Размеры В1 и В2 приведены для построения калибра. 2. Предельные отклонения по размерам

В1 и В2 .Должны соответствовать предельным отклонениям по ширине полосы В.

*R1=4мм; К=3,5мм; R2=K1=2,75 мм

Пружинная проволока из кремне-марганцовой бронзы БрКМцЗ-1

(по ГОСТ 5222—72). Проволока круглого и квадратного сечения из кремнемарганцовой бронзы предназначена для изготовления упругих элементов. Проволока должна изготовляться в твердом (неотожженном) состоянии из бронзы марки БрКМцЗ-1 с химическим составом по ГОСТ 18175-78.

Диаметры круглой проволоки: 0,1; 0,12; 0,15; 0,18; 0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,55; 0,60; 0,65; 0,70; 0,75; 0,80; 0,85; 0,90: 0,95; 1,0; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5; 3,8; 4,0; 4,2; 4,5; 4,8; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5; 10мм.

Овальность круглой проволоки не должна превышать половины предельного отклонения по диаметру. Диаметр квадратной проволоки (за диаметр проволоки квадратного сечения принимается диаметр вписанной окружности, т. е. расстояние между параллельными гранями проволоки): 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 мм.

квадратная — KB точность изготовления ……….. нормальная — Н ……………………………………..

повышенная — П состояние………………………… твердая — Т длина…………………………….. мотки, бухты — БТ …………………………………….

катушки — КТ

Примечание. Знак «X» ставят в условное обозначение проволоки из бронзы БрКМцЗ-1 вместо отсутствующих данных, кроме обозначения длины. Примеры условных обозначений. Проволока холоднодеформированная, круглого сечения, повышенной точности изготовления, твердая, диаметром 2,5 мм, в мотках, из бронзы марки БрКМцЗ—1:

Проволока ДКРПТ 2,5 БТ БрКМцЗ-1 ГОСТ 5222- 72

Проволока холоднодеформированная, круглого сечения, нормальной точности изготовления, твердая, диаметром 0,15 мм, на катушках из бронзы марки БрКМцЗ-1:

Проволока ДКРНТ 0,15 КТ БрКМцЗ-1 ГОСТ 5222- 72

Проволока холоднодеформированная, квадратного сечения, нормальной точности изготовления, твердая, диаметром 1,6 мм, в мотках, из бронзы марки БрКМцЗ-1:

Проволока ДКВНТ 1,6 БТ БрКМцЗ-1 ГОСТ 5222-72

Механические свойства пружинной проволоки из кремнемарганцевой бронзы БрКМцЗ-1 даны в табл. 9.

9. Механические свойства проволоки из бронзы БрКМцЗ-1

Конечные витки

Для правильной работы пружин сжатия большое значение имеет конструкция конечных витков. Форма конечных витков должна отвечать следующим условиям:

– поверхность контакта между конечными витками и опорными деталями должна быть плоской и перпендикулярной к оси пружины во избежание точечного приложения нагрузки;

– площадка контакта должна по возможности представлять собой полное кольцо во избежание внецентренного приложения нагрузки;

– конструкция конечных витков должна обеспечивать правильное центрирование пружины и опорных деталях.

На рис. 858, I показана ошибочная заправка конца пружины путем простой обрубки витка. При этой форме получается точечное и внецентренное приложение силы; пружина испытывает изгиб, перекашивается или односторонне выпучивается (в зависимости от взаимного углового расположения обрубленных концов на обеих сторонах пружины). Центрирование пружины затруднено.

Неправильна и конструкция на рис. 858, II, где выступающий конец пружины сошлифован на плоскость. Площадка контакта ограничена; ее протяженность зависит от угла наклона витков пружины в случае, изображенном на рисунке, угол контакта равен 180°). Приложение силы эксцентричное; висящий тонкий «ус» витка подвержен излому.

В конструкции из рис. 858, III крайний виток отогнут на плоскость. На первый взгляд конструкция приближается к условию создания плоского контакта большой угловой протяженности. Ошибочность конструкции выясняется, если учесть условия работы пружины под нагрузкой.

С приложением нагрузки угол наклона витков уменьшается, в результате чего обрубленный конец (а) пружины приподнимается над плоскостью контакта, нагрузка сосредоточивается в одной точке; участок витка, расположенный под обрубленным концом, работает на изгиб.

В конструкции на рис. 858, IV конечные витки пружины осажены до соприкосновения друг с другом, торец пружины сошлифован на плоскость. Протяженность площадки контакта в этом случае ограниченная; ее величина зависит от угла наклона витков и резко уменьшается с увеличением этого угла.

Создать контакт по полной окружности можно только в том случае, если придать осаженным виткам уклон, отличный от уклона рабочих витков пружины, определяемый из условия

(D — средний диаметр пружины; d — диаметр проволоки). Иначе говоря, в продольном сечении по осаженным виткам ось витков с одной стороны сечения должна находиться против точки соприкосновения витков по другой стороне сечения.

На рис. 858, V показан случай, когда осаженный виток сошлифован наполовину диаметра (считая от точки соприкосновения с ближайшим рабочим витком пружины). Поверхность контакта получается замкнутой; она проходит, с одной стороны, по осаженному витку (заштрихованное поле на нижней проекции), а с другой стороны, захватывает рабочий виток (светлое поле на нижней проекции). Таким образом, рабочий виток в данном случае оказывается сильно ослабленным.

Во избежание ослабления рабочего витка нужно осадить по крайней мере один полный виток (рис. 858, VI). Тогда площадка контакта располагается целиком на осаженном витке (заштрихованное поле на виде сверху); ближайший рабочий виток работает полным сечением. Ослабление осаженного витка не имеет значения, так как он опирается по всей длине на близлежащий рабочий виток.

Тонкий «ус» (а) осаженного витка (рис. 858, VI, нижняя проекция) нежелателен, так как он может сломаться при работе. На практике его всегда удаляют на дуге 90° от конца витка (рис. 859), несмотря на возникающий при этом некоторый эксцентриситет опорной поверхности.

Минимальная высота осаженного витка (в месте обрубки) получается равной 0,25d. Обрубленный конец закругляют со всех сторон.

Осаженные витки практически не участвуют в работе пружины и не влияют на упругие характеристики пружины. Их называют нерабочими (или опорными) витками в отличие от рабочих витков, подвергающихся деформации под нагрузкой.

Поскольку число рабочих витков определяет упругую характеристику пружины, важно четко разграничить рабочие и опорные витки. Отличительный признак опорных витков состоит в том, что опорные витки не совершают перемещений относительно поверхностей, на которые опирается пружина.

Опорные витки свободного конца пружины перемещаются вместе с опорной тарелкой, опорные витки неподвижного конца пружины неподвижны. Границей между рабочими и опорными витками принято считать точку (а), т. е. точку начала соприкосновения витков в свободном состоянии пружины (рис. 860).

Числом опорных витков iоп принято считать число осаженных витков, начиная с точки (а) и кончая точкой, где последний виток сходит на нет, выходя на шлифованный торец пружины; обрубаемый ус последнего витка включают в число опорных витков.

Разграничение это носит довольно условный и не вполне определенный характер, во-первых, потому, что уловить точку начала соприкосновения витков (а) довольно затруднительно в силу незначительности угла ϕ расхождения осаженного и рабочего витков; во-вторых, потому, что точка (а) при сжатии пружины перемещается в сторону рабочих витков.

Правильнее было бы определять число опорных витков в состоянии пружины под рабочей нагрузкой. Однако это затруднительно, и на практике довольствуются приведенным выше условным разграничением.

В случае, изображенном на рис. 860, число опорных витков согласно изложенному выше правилу равно 1,5 для каждого конца пружины или 3 для всей пружины. Число рабочих витков пружины равно 7. Общее число витков — 10.

Число опорных витков, как было указано выше, не может быть меньше 1, если желательно избежать ослабления ближайшего рабочего витка. На практике чаще всего делают 1,5 опорных витка на каждую сторону пружины. У длинных пружин и у пружин, подверженных действию циклических нагрузок, число опорных витков доводят до 2—2,5.

Отношение числа рабочих витков пружины к общему числу опорных витков не должно быть меньше 3.

На рис. 861, I—V показан ключ к определению числа опорных витков пружины. На рис. 862 изображены пружины в продольном сечении при различном числе опорных витков, при целом числе рабочих витков (рис. 862, I, II, III) и кратном 0,5 (рис. 862, IV—VI).

Интересно отметить, что при целом числе рабочих витков изображение сечений конечных витков пружины получается симметричным относительно поперечного сечения пружины. При числе рабочих витков, кратном 0,5, одинаковые сечения располагаются крест-накрест.

На практике с целью сокращения чертежной работы сечения пружин независимо от числа опорных витков вычерчивают упрощенно по схеме рис. 863, I, соответствующей числу опорных витков, равному 1, или, еще проще, по схеме рис. 863, II, соответствующей числу опорных витков 0,5. Действительное число опорных витков указывают в табличных данных чертежа.

Осаживание опорных витков производят разными приемами. У пружин холодной навивки опорные витки осаживают после навивки вручную или в приспособлениях, состоящих из оправки со спиральной нарезкой с шагом, равным шагу рабочих витков, ввертываемой в центральную часть пружины так, что подлежащие осадке витки остаются свободными.

Обеспечить плотное смыкание опорных витков при этом способе трудно вследствие упругой отдачи витков после осадки. На практике осадка считается удовлетворительной, если просвет (s) между опорными витками не превышает 0,25 зазора (s0) между рабочими витками (рис. 864).

Совершеннее, но технологически более сложен способ навивки с переменным шагом. На рабочем участке пружины шаг навивки делается равным шагу рабочих витков, к концам пружины шаг плавно уменьшается до величины, равной диаметру проволоки. При этом способе можно достичь плотного смыкания опорных витков и даже создать натяг между витками.

При горячей навивке осаживание производят вгорячую с доведением опорных витков до полного соприкосновения.