пов'язані з крутінням (, повинні бути замінені аналогічними величинами (,) при вигині.
Наприклад, для циклів, що визначаються кутом? gt; ?,
Умова міцності має вигляд:
, (;)
Значення характеризують цикл, є багаторазово повторюваними максимальними і мінімальними напругами в поперечних перерізах витків пружини і повинні бути обчислені з урахуванням кривизни витків.
Для кручених пружин розтягування-стиснення зі значним кутом підйому витків (? gt;) розрахунок на втомну міцність можна дещо уточнити, взявши до уваги вигин витків. У цьому випадку можна скористатися формулою втомної міцності при спільній дії вигину і крутіння:
Значення величин, що входять в цю формулу, вказані вище.
Остання залежність може бути використана також при розрахунку на втому кручених пружин спеціального контуру, витки яких піддаються спільному дії кручення і вигину. У цьому випадку змінні частини напруг циклу і повинні бути додатково помножені на ефективні коефіцієнти концентрації напружень в кутових точках контуру.
При розрахунку на витривалість заневоленних пружин слід враховувати залишкові напруження, що виникли у зв'язку з пластичним обтисненням, причому на характер їх розподілу суттєво впливає кривизна витків. При заневоліваніі межа витривалості у зв'язку з зміцненням дещо зростає.
4. Розрахунковий розділ
1.Клапанная пружина виготовлена ??з среднеуглеродистой=6000 кг/с; =4500 кг/с.
Вихідні дані:
Розміри пружини: D=103 мм; d=13 мм; I=20. Попередня затягування пружини=250 мм. Найбільший хід клапана при роботі - x=30 мм.
Провести перевірочний розрахунок цієї пружини:
. Визначаємо напруження в поперечних перетинах витків пружини
а) При закритому клапані за формулою маємо:
=кг/с.
(При с =; k=1.19) Модуль зсуву G=8кг/с
б) При повному відкритті клапана
== 5 331 кг/с.
. Коефіцієнт запасу по плинності
=1.12
. З'ясовуємо режим циклічної роботи пружини, тобто визначаємо коефіцієнт асиметрії циклу r:
r===0.89
. Визначаємо коефіцієнт запасу по витривалості:
; n=1.08
Такий коефіцієнт запасу витривалості визнати достатнім можна.
.Клапанная пружина виготовлена ??з хромованадіевой дроту=9500 кг/с; =5000 кг/с.
Вихідні дані:
Розміри пружини: D=103 мм; d=13 мм; I=20. Попередня затягування пружини=250 мм. Найбільший хід клапана при роботі - x=30 мм.
Провести перевірочний розрахунок цієї пружини:
. Визначаємо напруження в поперечних перетинах витків пружини
а) При закритому клапані за формулою маємо:
=кг/с.
(При с =; k=1.19) Модуль зсуву G=8кг/с
б) При повному відкритті клапана
== 5200 кг/с.
. Коефіцієнт запасу по плинності
=1.83
. З'ясовуємо режим циклічної роботи пружини, тобто визначаємо коефіцієнт асиметрії циклу r:
r===0.89
. Визначаємо коефіцієнт запасу по витривалості:
n=1.6
Такий запас міцності можна визнати достатнім, оскільки згідно ГОСТ запас витривалості у пружин повинен становити від 1.2 до 1.6.
.Пружіни, що працюють тривало при змінних навантаженнях (клапанні) необхідно розраховувати на опір втоми. На рис. 10 показана діаграма граничних напруг для пружин, побудована в координатах і,
Рис. 22 Діаграма граничних напружень для пружин
Виті пружини вкрай рідко працюють одночасно на розтягування і стиснення, тобто симетричний цикл нагружения (межа витривалості) не характерний для пружин. Пульсуюче нагружение, характеризуемое межею витривалості, також зустрічається рідко в динамічно навантажених пружинах. Більшість пружин працює при умовах асиметричного навантаження при.
Запас міцності таких пружин знаходять зі співвідношення:
де - коефіцієнт, що враховує вплив масштабного ефекту:
Зазвичай приймають n=1.2-2.2
При визначенні запасу міцності значення ефективного коефіцієнта концентрації напружень=1. Концентрацію напружень враховують при розрахунку напруг. Для пружин з діаметром дроту d приймають=1. Для більшості пружинних сталей=0.1-0.2
Для клапанних пружин рекомендується також перевіряти запас міцності по змінних напруг:
Мабуть=2-3
1. Середньовуглецеву сталь має такі характеристики:
кг/с
=5045.5
=0.77
=0.95
1.64
Дані значення коефіцієнтів запасу не відповідають за...
