สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น ระยะห่างของสปริงถูกกำหนดโดยคำถามพึ่งพาสำหรับการทดสอบตัวเอง

ประเมินคุณสมบัติความยืดหยุ่นของระบบกันสะเทือนแบบสปริงโดยใช้ลักษณะแรงและค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งหรือค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น (ความยืดหยุ่น) นอกจากนี้สปริงและสปริงยังมีมิติทางเรขาคณิตอีกด้วย ขนาดหลัก (รูปที่ 1) ประกอบด้วย: ความสูงของสปริงหรือสปริงในสถานะอิสระโดยไม่มีโหลด H st และความสูงภายใต้ภาระ H gr, ความยาวของสปริง, เส้นผ่านศูนย์กลางของสปริง, เส้นผ่านศูนย์กลางของ ก้าน คือ จำนวนรอบการทำงานของสปริง เรียกว่าความแตกต่างระหว่าง Hst และ Hgr การโก่งตัวของสปริงฉ- การโก่งตัวที่ได้รับจากโหลดที่วางอยู่บนสปริงอย่างเงียบๆ เรียกว่าคงที่ สำหรับแหนบ เพื่อให้การวัดสะดวกยิ่งขึ้น การโก่งตัวจะถูกกำหนดโดยขนาด H St และ H Gr ใกล้กับแคลมป์ คุณสมบัติยืดหยุ่นของสปริงถูกกำหนดโดยหนึ่งในสองปริมาณ:

• ปัจจัยความยืดหยุ่น(หรือเพียงความยืดหยุ่น);
• ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็ง(หรือแค่ความเข้มแข็ง)

ข้าว. 1 - ขนาดหลักของสปริงและสปริง

การโก่งตัวของสปริง (สปริง) ภายใต้อิทธิพลของแรงเท่ากับความสามัคคีเรียกว่าความยืดหยุ่น f 0:

โดยที่ P คือแรงภายนอกที่กระทำต่อสปริง N;

f - การโก่งตัวของสปริง, ม.

ลักษณะสำคัญของสปริงคือความแข็ง และซึ่งมีตัวเลขเท่ากับแรงที่ทำให้เกิดการโก่งตัวเท่ากับหนึ่ง ดังนั้น,

และ= P/ฉ.

สำหรับสปริงที่มีการโก่งตัวเป็นสัดส่วนกับน้ำหนักบรรทุก ความเท่ากันจะเป็นจริง

พ= และฉ.

ความแข็งแกร่ง- ส่วนกลับของความยืดหยุ่น ความยืดหยุ่นและความแข็งแกร่งของสปริง (สปริง)ขึ้นอยู่กับขนาดหลัก เมื่อความยาวของสปริงเพิ่มขึ้นหรือจำนวนและหน้าตัดของแผ่นลดลง ความยืดหยุ่นจะเพิ่มขึ้นและความแข็งแกร่งลดลง สำหรับสปริง เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของคอยล์เพิ่มขึ้นและจำนวนของมัน และเมื่อหน้าตัดของแกนลดลง ความยืดหยุ่นจะเพิ่มขึ้นและความแข็งแกร่งลดลง

กำหนดจำนวนความแข็งและการโก่งตัวของสปริงหรือสปริง การพึ่งพาเชิงเส้นระหว่างการโก่งตัวและแรงยืดหยุ่น P = และ f นำเสนอแบบกราฟิกใน (รูปที่ 2) แผนภาพการทำงานของสปริงทรงกระบอกไร้แรงเสียดทาน (รูปที่ 2, a) แสดงเป็นเส้นตรง 0A หนึ่งเส้น ซึ่งสอดคล้องกับทั้งการรับน้ำหนักของสปริง (P เพิ่มขึ้น) และการขนถ่าย (P ลดลง) ความแข็งแกร่งในกรณีนี้คงที่:

และ= P/f∙tg α

สปริงของความแข็งแปรผัน (เป็นระยะ) โดยไม่มีแรงเสียดทานมีแผนภาพในรูปแบบของเส้น 0AB (รูปที่ 2, b)

ข้าว. 2 - แผนผังการทำงานของสปริง (a, b) และสปริง (c)

ที่ การทำงานของแหนบแรงเสียดทานเกิดขึ้นระหว่างแผ่นซึ่งช่วยลดการสั่นสะเทือนของรถที่สปริงตัวและทำให้การเคลื่อนไหวสงบลง ในเวลาเดียวกันการเสียดสีมากเกินไปทำให้สปริงมีความแข็งเพิ่มขึ้นทำให้คุณภาพของระบบกันสะเทือนแย่ลง ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงแรงยืดหยุ่นของสปริงภายใต้แรงคงที่จะแสดงใน (รูปที่ 2, c) การพึ่งพานี้แสดงถึงเส้นโค้งปิด สาขาด้านบนซึ่ง 0A 1 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างโหลดและการโก่งตัวของสปริงเมื่อมีการโหลด และสาขาด้านล่าง A 1 A 2 0 - เมื่อไม่ได้โหลด ความแตกต่างระหว่างกิ่งก้านที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงยืดหยุ่นของสปริงระหว่างการขนถ่ายจะถูกกำหนดโดยแรงเสียดทาน พื้นที่ที่กิ่งก้านจำกัดนั้นเท่ากับงานที่ใช้ในการเอาชนะแรงเสียดทานระหว่างใบไม้ในฤดูใบไม้ผลิ เมื่อโหลด แรงเสียดทานดูเหมือนจะต้านทานการโก่งตัวที่เพิ่มขึ้น และเมื่อไม่ได้โหลด จะป้องกันไม่ให้สปริงยืดตรง ในสปริงแคร่ แรงเสียดทานจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของการโก่งตัว เนื่องจากแรงที่กดแผ่นเข้าหากันจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ โดยทั่วไปปริมาณแรงเสียดทานในสปริงจะประมาณโดยสิ่งที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสัมพัทธ์ φ ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนของแรงเสียดทาน R tr ต่อแรง P ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นของสปริง:

ขนาดของแรงเสียดทานสัมพันธ์กับการโก่งตัว f และความแข็งของสปริง และเนื่องจากคุณสมบัติยืดหยุ่นจึงพึ่งพาได้

องค์ประกอบยืดหยุ่น สปริง

คู่ล้อของรถยนต์เชื่อมต่อกับโครงโบกี้และตัวรถผ่านระบบองค์ประกอบยืดหยุ่นและแดมเปอร์สั่นสะเทือน เรียกว่าระบบกันสะเทือนแบบสปริง ระบบกันสะเทือนแบบสปริงเนื่องจากองค์ประกอบที่ยืดหยุ่นช่วยลดแรงกระแทกและแรงกระแทกที่ล้อส่งไปยังตัวถังและยังช่วยลดการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นเมื่อรถเคลื่อนที่เนื่องจากการทำงานของแดมเปอร์ นอกจากนี้ (ในบางกรณี) สปริงและสปริงจะส่งแรงนำทางจากล้อไปยังโครงโบกี้ของรถ
เมื่อคู่ล้อเคลื่อนผ่านความไม่สม่ำเสมอบนสนามแข่ง (ข้อต่อ ทางแยก ฯลฯ) โหลดแบบไดนามิกจะเกิดขึ้น รวมถึงการกระแทกด้วย การปรากฏตัวของโหลดไดนามิกยังได้รับการอำนวยความสะดวกจากข้อบกพร่องในชุดล้อ - ข้อบกพร่องในท้องถิ่นของพื้นผิวกลิ้ง, ความเยื้องศูนย์ของล้อที่พอดีกับเพลา, ความไม่สมดุลของชุดล้อ ฯลฯ ในกรณีที่ไม่มีระบบกันสะเทือนแบบสปริงร่างกายจะรับรู้ทั้งหมดอย่างเข้มงวด อิทธิพลแบบไดนามิกและประสบการณ์การเร่งความเร็วสูง
องค์ประกอบยืดหยุ่นที่ตั้งอยู่ระหว่างคู่ล้อและตัวถัง ภายใต้อิทธิพลของแรงไดนามิกจากคู่ล้อ จะมีรูปร่างผิดปกติและทำการเคลื่อนไหวแบบแกว่งไปพร้อมกับตัวถัง และระยะเวลาของการแกว่งดังกล่าวจะยาวนานกว่าระยะเวลาการเปลี่ยนแปลงของหลายเท่า แรงรบกวน เป็นผลให้ความเร่งและแรงที่ร่างกายรับรู้ลดลง

ลองพิจารณาผลที่อ่อนลงของระบบกันสะเทือนแบบสปริงเมื่อส่งแรงกระแทกไปยังร่างกายโดยใช้ตัวอย่างการเคลื่อนที่ของรถไปตามรางรถไฟ เมื่อล้อรถหมุนไปตามรางรถไฟเนื่องจากรางไม่เรียบและมีข้อบกพร่องที่พื้นผิวกลิ้งของล้อ ตัวรถเมื่อเชื่อมต่อโดยไม่มีสปริงเข้ากับคู่ล้อจะคัดลอกวิถีของล้อ (รูปที่. ก- วิถีโคจรของตัวรถ (เส้น a1-b1-c1) เกิดขึ้นพร้อมกับความไม่สม่ำเสมอของแทร็ก ( เส้น a-b-c- หากมีระบบกันสะเทือนแบบสปริง โช๊คแนวตั้ง (รูปที่. ข) ถูกส่งไปยังร่างกายผ่านองค์ประกอบยืดหยุ่นซึ่งทำให้นิ่มลงและดูดซับแรงกระแทกได้บางส่วน ช่วยให้มั่นใจในการขับขี่ที่สงบและราบรื่นยิ่งขึ้น ปกป้องสต็อกกลิ้งและแทร็กจากการสึกหรอและความเสียหายก่อนวัยอันควร วิถีของลำตัวสามารถแสดงได้ด้วยเส้น a1-b2-c2 ซึ่งมีลักษณะที่แบนกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเส้น a ใน c ดังที่เห็นได้จากรูป ขระยะเวลาการสั่นของร่างกายบนสปริงนั้นมากกว่าระยะเวลาการเปลี่ยนแปลงของแรงรบกวนหลายเท่า เป็นผลให้ความเร่งและแรงที่ร่างกายรับรู้ลดลง

สปริงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอาคารขนส่งสินค้า ในขนสินค้าและรถโดยสาร และอุปกรณ์กันกระแทก มีทั้งสปริงเกลียวและสปริงเกลียว สปริงขดทำโดยการดัดเหล็กเส้นเป็นหน้าตัดแบบกลม สี่เหลี่ยม หรือสี่เหลี่ยม คอยล์สปริงมีรูปทรงกระบอกและมีรูปทรงกรวย

ประเภทของคอยล์สปริง
ก - ทรงกระบอกที่มีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าของแท่ง; b - ทรงกระบอกที่มีส่วนตัดขวางของแท่ง; c - ทรงกรวยที่มีส่วนตัดขวางของแท่ง; g - ทรงกรวยที่มีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าของแท่ง

ในระบบกันสะเทือนแบบสปริงของรถยนต์สมัยใหม่ สปริงทรงกระบอกเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ผลิตง่าย เชื่อถือได้ในการใช้งาน และดูดซับแรงกระแทกและแรงกระแทกทั้งแนวตั้งและแนวนอนได้ดี อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถรองรับแรงสั่นสะเทือนของมวลที่สปริงตัวของรถได้ ดังนั้นจึงใช้ร่วมกับตัวหน่วงการสั่นสะเทือนเท่านั้น
สปริงผลิตขึ้นตาม GOST 14959 พื้นผิวรองรับของสปริงนั้นเรียบและตั้งฉากกับแกน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ปลายสปริงว่างจะถูกดึงกลับไปเป็น 1/3 ของความยาวของเส้นรอบวงคอยล์ เป็นผลให้สามารถเปลี่ยนจากหน้าตัดทรงกลมเป็นสี่เหลี่ยมได้อย่างราบรื่น ความสูงของปลายสปริงที่ดึงออกมาไม่ควรเกิน 1/3 ของเส้นผ่านศูนย์กลางแกน d และความกว้างไม่ควรน้อยกว่า 0.7d
ลักษณะของสปริงทรงกระบอกคือ: เส้นผ่านศูนย์กลางของแกน d, เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของสปริง D ความสูงของสปริงในสถานะ Нсв อิสระ และสถานะ Нсж ที่ถูกบีบอัด, จำนวนรอบการทำงาน nр และดัชนี m ดัชนีสปริงคืออัตราส่วนของ เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของสปริงถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนคือ

เสื้อ = D/วัน

สปริงทรงกระบอกและพารามิเตอร์ต่างๆ

วัสดุสำหรับสปริงและแหนบ วัสดุสำหรับสปริงและสปริงจะต้องมีค่าคงที่ ไดนามิก แรงกระแทก ความเหนียวเพียงพอ และรักษาความยืดหยุ่นตลอดอายุการใช้งานของสปริงหรือสปริง คุณสมบัติทั้งหมดนี้ของวัสดุขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง การรักษาความร้อน และสถานะของพื้นผิวขององค์ประกอบยืดหยุ่น สปริงสำหรับรถยนต์ทำจากเหล็ก 55S2, 55S2A, 60S2, 60S2A (GOST 14959–79)องค์ประกอบทางเคมี
เหล็กเป็นเปอร์เซ็นต์: C = 0.52 - 0.65; Mn = 0.6 - 0.9; ศรี = 1.5 - 2.0; S, P, Ni ไม่เกิน 0.04 อัน; Cr ไม่เกิน 0.03 สมบัติทางกลของเหล็กอบร้อน 55С2 และ 60С2: ความต้านทานแรงดึง 1300 MPa โดยมีการยืดตัว 6 และ 5% และลดพื้นที่หน้าตัด 30 และ 25% ตามลำดับ
ในระหว่างการผลิต สปริงและสปริงจะต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อน - การชุบแข็งและการอบคืนตัว
ความแข็งแรงและความทนทานต่อการสึกหรอของสปริงและสปริงส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสภาพของพื้นผิวโลหะ ความเสียหายใดๆ ที่เกิดขึ้นกับพื้นผิว (รอยแตกเล็กๆ คราบสกปรก พระอาทิตย์ตก รอยบุบ ความเสี่ยง และข้อบกพร่องที่คล้ายกัน) ส่งผลต่อการรวมตัวกันของความเครียดภายใต้น้ำหนักบรรทุก และลดขีดจำกัดความทนทานของวัสดุลงอย่างมาก สำหรับการชุบแข็งพื้นผิว โรงงานใช้การฉีดแผ่นสปริงและสปริง
นอกเหนือจากการยิงระเบิดแล้ว การบีบบังคับยังสามารถใช้เพื่อเสริมความแข็งแกร่งของสปริง ซึ่งประกอบด้วยการรักษาสปริงให้อยู่ในสภาพผิดรูปเป็นระยะเวลาหนึ่ง สปริงถูกขดในลักษณะที่ทำให้ระยะห่างระหว่างคอยล์ในสถานะอิสระนั้นมากกว่าจำนวนที่กำหนดตามรูปวาด หลังจากการอบชุบด้วยความร้อน สปริงจะถูกถอดออกจนกระทั่งขดลวดสัมผัสกันและคงอยู่ในสถานะนี้เป็นเวลา 20 ถึง 48 ชั่วโมง จากนั้นจึงได้รับความร้อน ในระหว่างการบีบอัดความเค้นตกค้างของเครื่องหมายตรงข้ามจะถูกสร้างขึ้นที่โซนด้านนอกของส่วนตัดขวางของแท่งซึ่งเป็นผลมาจากการที่ในระหว่างการใช้งานความเค้นที่แท้จริงจะน้อยกว่าที่จะเป็นโดยไม่มีการถูกจองจำ

ในรูปคือคอยล์สปริงใหม่

สปริงม้วนอยู่ในสถานะร้อน

ตรวจสอบความยืดหยุ่นของสปริง

สปริงทรงกระบอกขึ้นอยู่กับน้ำหนักที่ดูดซับจะทำแบบแถวเดียวหรือหลายแถว สปริงแบบหลายแถวประกอบด้วยสปริงสองหรือสามแถวขึ้นไปซ้อนกันอยู่ข้างใน ในสปริงสองแถว สปริงด้านนอกทำจากก้านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า แต่มีจำนวนรอบน้อย และสปริงด้านในทำจากก้านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าและมีรอบจำนวนมาก เพื่อให้มั่นใจว่าเมื่อถูกบีบอัด คอยล์ของสปริงด้านในจะไม่ถูกหนีบระหว่างคอยล์ของสปริงตัวนอก สปริงทั้งสองจะขดไปในทิศทางที่ต่างกัน ในสปริงแบบหลายแถว ขนาดของแท่งก็จะลดลงจากสปริงด้านนอกไปเป็นสปริงด้านในด้วย และจำนวนรอบจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย

สปริงแบบหลายแถวช่วยให้มีความแข็งแกร่งมากขึ้นซึ่งมีขนาดเท่ากับสปริงแบบแถวเดียว สปริงสองแถวและสามแถวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในขนของบรรทุกสินค้าและรถยนต์นั่งส่วนบุคคล เช่นเดียวกับในร่างเกียร์ของข้อต่ออัตโนมัติ ลักษณะพลังงานสปริงหลายแถวเป็นแบบเส้นตรง
ในการออกแบบสปริงสองแถวบางแบบ (เช่นในขนหัวลุก 18-578, 18-194) สปริงด้านนอกของชุดสปริงจะสูงกว่าสปริงด้านในเนื่องจากความแข็งแกร่งของระบบกันสะเทือนของรถเปล่าเป็น 3 เท่า น้อยกว่าของที่โหลด

สปริงที่ติดตั้งอยู่บนแคร่

เกิดจากการยื่นออกมาบนเพลาที่พอดีกับร่องผสมพันธุ์ในดุมล้อ วิธี รูปร่างและเนื่องจากสภาพการทำงานแบบไดนามิก เส้นโค้งจึงถือเป็นการเชื่อมต่อแบบหลายคีย์ ผู้เขียนบางคนเรียกว่าข้อต่อเกียร์

ส่วนใหญ่จะใช้เส้นโค้งด้านตรง (a) แบบม้วน (b) GOST 6033-57 และโปรไฟล์เส้นโค้งแบบสามเหลี่ยม (c) นั้นพบได้น้อยกว่า

ร่องฟันด้านตรงสามารถทำให้ล้ออยู่ตรงกลางบนพื้นผิวด้านข้าง (a) บนพื้นผิวด้านนอก (b) บนพื้นผิวด้านใน (c)

เมื่อเปรียบเทียบกับคีย์ เส้นโค้ง:

มีความสามารถในการรับน้ำหนักมาก

ตั้งศูนย์กลางล้อบนเพลาได้ดีขึ้น

พวกเขาเสริมความแข็งแกร่งให้กับหน้าตัดของเพลาเนื่องจากโมเมนต์ความเฉื่อยของส่วนที่เป็นยางมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับแบบกลม

` ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษในการทำรู

เกณฑ์หลักสำหรับประสิทธิภาพของเส้นโค้งคือ:

è ความต้านทานของพื้นผิวด้านข้างต่อการบด (การคำนวณคล้ายกับเดือย)

è ความต้านทานการสึกหรอระหว่างการกัดกร่อนของเฟรต (การเคลื่อนที่ของแรงสั่นสะเทือนซึ่งกันและกันเล็กน้อย)

การยุบตัวและการสึกหรอสัมพันธ์กับพารามิเตอร์เดียว - ความเค้นสัมผัส (ความดัน) ส ซม - ซึ่งช่วยให้คำนวณร่องฟันได้โดยใช้เกณฑ์ทั่วไปสำหรับทั้งการสึกหรอจากการกดทับและการสึกหรอจากการสัมผัส ความเครียดที่อนุญาต [ ส]ซม กำหนดโดยพิจารณาจากประสบการณ์ในการดำเนินงานโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน

สำหรับการคำนวณจะคำนึงถึงการกระจายโหลดที่ไม่สม่ำเสมอบนฟันด้วย

ที่ไหน ซี – จำนวนเส้นโค้ง ชม. – ความสูงในการทำงานของเส้นโค้ง ล – ความยาวใช้งานของเส้นโค้ง เฉลี่ยต่อวัน – เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของการเชื่อมต่อแบบร่องฟัน สำหรับเส้นโค้งที่ไม่ม้วน ความสูงของการทำงานจะถือว่าเท่ากับ เท่ากับโมดูลัสโปรไฟล์สำหรับ เฉลี่ยต่อวัน ใช้เส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์

ตำนานการเชื่อมต่อร่องฟันด้านตรงประกอบด้วยการกำหนดพื้นผิวที่อยู่ตรงกลาง ดี , ง หรือ ข , จำนวนฟัน ซี , ขนาดที่กำหนด ดี x ดี (เช่นเดียวกับการกำหนดช่องความอดทนตามเส้นผ่านศูนย์กลางศูนย์กลางและด้านข้างของฟัน) ตัวอย่างเช่น, ลึก 8 x 36H7/g6 x 40 หมายถึงการเชื่อมต่อแบบแปดร่องซึ่งมีศูนย์กลางอยู่ที่เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกพร้อมมิติ ง = 36 และ ดี =40 มม และพอดีกับเส้นผ่านศูนย์กลางศูนย์กลาง H7/g6 .

คำถามทดสอบ

การเชื่อมต่อแบบถอดได้และแบบถาวรแตกต่างกันอย่างไร?

ข้อต่อเชื่อมใช้ที่ไหนและเมื่อไหร่?

ข้อดีและข้อเสียของรอยเชื่อมคืออะไร?

รอยเชื่อมกลุ่มหลักคืออะไร?

การเชื่อมประเภทหลักแตกต่างกันอย่างไร?

ข้อดีและข้อเสียของข้อต่อแบบหมุดย้ำคืออะไร?

ข้อต่อแบบย้ำหมุดจะใช้ที่ไหนและเมื่อไหร่?

เกณฑ์การออกแบบความแข็งแรงของหมุดย้ำมีอะไรบ้าง?

หลักการออกแบบของการเชื่อมต่อแบบเกลียวคืออะไร?

การใช้งานของเธรดประเภทหลักมีอะไรบ้าง?

ข้อดีและข้อเสียของการเชื่อมต่อแบบเกลียวคืออะไร?

เหตุใดจึงจำเป็นต้องล็อคการเชื่อมต่อแบบเกลียว?

การออกแบบใดบ้างที่ใช้ในการล็อคการเชื่อมต่อแบบเกลียว?

ความสอดคล้องของชิ้นส่วนถูกนำมาพิจารณาอย่างไรเมื่อคำนวณการเชื่อมต่อแบบเธรด?

จากการคำนวณกำลังหาเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวได้เท่าไร?

เส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวที่ใช้ระบุเกลียวคือเท่าไร?

การออกแบบและจุดประสงค์หลักของการเชื่อมต่อแบบพินคืออะไร?

เกณฑ์การโหลดและการออกแบบพินมีกี่ประเภท?

การออกแบบและวัตถุประสงค์หลักของข้อต่อแบบกุญแจคืออะไร?

ประเภทของการโหลดและเกณฑ์การออกแบบสำหรับคีย์มีอะไรบ้าง

การออกแบบและจุดประสงค์หลักของข้อต่อแบบ spline คืออะไร?

การบรรทุกประเภทใดและเกณฑ์ในการคำนวณร่องสลักมีอะไรบ้าง

สปริง องค์ประกอบยืดหยุ่นในเครื่องจักร

รถแต่ละคันมีชิ้นส่วนเฉพาะที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานจากส่วนอื่นๆ ทั้งหมด พวกมันเรียกว่าองค์ประกอบยืดหยุ่น องค์ประกอบยางยืดมีการออกแบบที่แตกต่างกันและแตกต่างกันมาก จึงสามารถให้คำจำกัดความทั่วไปได้

องค์ประกอบยืดหยุ่นคือชิ้นส่วนที่มีความแข็งแกร่งน้อยกว่าชิ้นส่วนอื่นมากและมีการเสียรูปสูงกว่า

ด้วยคุณสมบัตินี้ องค์ประกอบที่ยืดหยุ่นจึงเป็นองค์ประกอบแรกที่รับรู้ถึงแรงกระแทก การสั่นสะเทือน และการเสียรูป

ส่วนใหญ่แล้ว องค์ประกอบที่ยืดหยุ่นจะตรวจจับได้ง่ายเมื่อทำการตรวจสอบเครื่องจักร เช่น ยางยางล้อ สปริง และสปริง เบาะนั่งแบบนุ่มสำหรับผู้ขับขี่และผู้ขับขี่

บางครั้งองค์ประกอบยืดหยุ่นจะถูกซ่อนไว้ภายใต้หน้ากากของส่วนอื่น เช่น เพลาบิดบาง สตั๊ดที่มีคอยาวบาง ก้านที่มีผนังบาง ปะเก็น เปลือก ฯลฯ อย่างไรก็ตาม นักออกแบบที่มีประสบการณ์จะสามารถจดจำและใช้องค์ประกอบยืดหยุ่น "อำพราง" ดังกล่าวได้อย่างแม่นยำด้วยความแข็งแกร่งที่ค่อนข้างต่ำ

บน ทางรถไฟเนื่องจากการขนส่งที่รุนแรง การเสียรูปของชิ้นส่วนแทร็กจึงค่อนข้างใหญ่ ที่นี่ องค์ประกอบที่ยืดหยุ่นพร้อมกับสปริงของแท่นกลิ้ง จริงๆ แล้วกลายเป็นราง ไม้หมอน (โดยเฉพาะไม้ ไม่ใช่คอนกรีต) และดินของคันดิน

องค์ประกอบยืดหยุ่นค้นหาการใช้งานที่กว้างที่สุด:

è สำหรับการดูดซับแรงกระแทก (ลดการเร่งความเร็วและแรงเฉื่อยระหว่างการกระแทกและการสั่นสะเทือน เนื่องจากชิ้นส่วนยืดหยุ่นมีเวลาการเปลี่ยนรูปนานกว่ามากเมื่อเทียบกับชิ้นส่วนที่แข็ง)

è เพื่อสร้างแรงคงที่ (เช่น แหวนรองแบบยืดหยุ่นและแบบแยกส่วนใต้น็อตจะสร้างแรงเสียดทานคงที่ในเกลียว ซึ่งป้องกันการคลายเกลียวในตัวเอง)

è สำหรับการปิดกลไกบังคับ (เพื่อกำจัดช่องว่างที่ไม่ต้องการ);

è สำหรับการสะสม (การสะสม) ของพลังงานกล (สปริงนาฬิกา, สปริงของกองหน้าอาวุธ, ส่วนโค้งของคันธนู, ยางของหนังสติ๊ก, ไม้บรรทัดงอใกล้หน้าผากของนักเรียน ฯลฯ );

è สำหรับการวัดแรง (มาตราส่วนสปริงขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักและการเสียรูปของสปริงวัดตามกฎของฮุค)

โดยทั่วไปแล้วองค์ประกอบยืดหยุ่นจะทำในรูปแบบของสปริงที่มีการออกแบบต่างๆ

สปริงอัดและสปริงยืดแบบยืดหยุ่นพบได้บ่อยในรถยนต์ คอยล์ในสปริงเหล่านี้อาจมีการบิดงอได้ สปริงรูปทรงกระบอกสะดวกในการวางในเครื่องจักร

ลักษณะสำคัญของสปริงก็เหมือนกับองค์ประกอบยืดหยุ่นอื่นๆ คือความแข็งแกร่งหรือความสอดคล้องแบบผกผัน ความแข็งแกร่ง เค พิจารณาจากการพึ่งพาแรงยืดหยุ่น เอฟ จากการเสียรูป x - หากการพึ่งพานี้สามารถพิจารณาเป็นเส้นตรงได้ ดังเช่นในกฎของฮุค ความแข็งจะถูกพบโดยการหารแรงด้วยการเสียรูป เค =ฉ/x .

หากการพึ่งพาไม่เชิงเส้น เช่นเดียวกับในกรณีในโครงสร้างจริง ความแข็งจะพบว่าเป็นอนุพันธ์ของแรงที่เกี่ยวข้องกับการเสียรูป เค =∂ ฉ/ ∂ x.

แน่นอนว่าคุณต้องทราบประเภทของฟังก์ชันที่นี่ เอฟ =ฉ (x ) .

สำหรับการบรรทุกหนัก เมื่อจำเป็นต้องกระจายแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทก จะใช้แพ็คเกจขององค์ประกอบยืดหยุ่น (สปริง)

แนวคิดก็คือเมื่อสปริงคอมโพสิตหรือสปริงหลายชั้น (สปริง) เสียรูป พลังงานจะกระจายไปเนื่องจากการเสียดสีระหว่างองค์ประกอบต่างๆ

ชุดจานสปริงใช้เพื่อดูดซับแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนในข้อต่อยืดหยุ่นระหว่างโบกี้ของหัวรถจักรไฟฟ้า ChS4 และ ChS4 T

ในการพัฒนาแนวคิดนี้ ตามความคิดริเริ่มของเจ้าหน้าที่ของสถาบันการศึกษาของเราบนถนน Kuibyshevskaya มีการใช้ดิสก์สปริง (แหวนรอง) ในการเชื่อมต่อแบบเกลียวของข้อต่อราง สปริงจะถูกวางไว้ใต้น็อตก่อนขันให้แน่นและให้แรงเสียดทานคงที่สูงในการเชื่อมต่อ รวมถึงคลายน็อตด้วย

วัสดุสำหรับองค์ประกอบยืดหยุ่นต้องมีคุณสมบัติยืดหยุ่นสูงและที่สำคัญที่สุดคือไม่สูญเสียไปตามกาลเวลา

วัสดุหลักสำหรับสปริง ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอนสูง 65.70 เหล็กแมงกานีส 65G เหล็กซิลิคอน 60S2A เหล็กโครมวาเนเดียม 50HFA เป็นต้น วัสดุทั้งหมดนี้มีคุณสมบัติทางกลสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กโครงสร้างทั่วไป

ในปี พ.ศ. 2510 วัสดุที่เรียกว่ายางโลหะ "MR" ได้รับการประดิษฐ์และจดสิทธิบัตรที่ Samara Aerospace University วัสดุทำจากลวดโลหะที่พันกันยู่ยี่แล้วกดให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ

ข้อได้เปรียบอันใหญ่หลวงของยางโลหะคือการผสมผสานความแข็งแรงของโลหะเข้ากับความยืดหยุ่นของยางได้อย่างสมบูรณ์แบบ และนอกจากนี้ เนื่องจากแรงเสียดทานระหว่างลวดที่มีนัยสำคัญ ยางจึงกระจายพลังงานการสั่นสะเทือน (แดมเปอร์) ออกไป ซึ่งเป็นวิธีการป้องกันการสั่นสะเทือนที่มีประสิทธิภาพสูง

ความหนาแน่นของลวดพันกันและแรงกดสามารถปรับได้ โดยได้ค่าความแข็งและการหน่วงของยางโลหะตามที่กำหนดในช่วงกว้างมาก

ยางโลหะมีอนาคตที่สดใสอย่างแน่นอนในฐานะวัสดุสำหรับการผลิตชิ้นส่วนยืดหยุ่น

องค์ประกอบยืดหยุ่นต้องมีการคำนวณที่แม่นยำมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งต้องได้รับการออกแบบให้มีความแข็งแกร่งเนื่องจากนี่คือลักษณะหลัก

อย่างไรก็ตาม การออกแบบองค์ประกอบยืดหยุ่นนั้นมีความหลากหลายมาก และวิธีการคำนวณก็ซับซ้อนมากจนไม่สามารถนำเสนอในสูตรทั่วไปใดๆ ได้ โดยเฉพาะในกรอบของหลักสูตรของเราซึ่งจบที่นี่

คำถามทดสอบ

1. องค์ประกอบยืดหยุ่นในการออกแบบเครื่องจักรสามารถหาเกณฑ์อะไรได้บ้าง?

2. องค์ประกอบยืดหยุ่นใช้สำหรับงานใดบ้าง?

3. ลักษณะใดขององค์ประกอบยืดหยุ่นที่ถือเป็นองค์ประกอบหลัก?

4. องค์ประกอบยางยืดควรทำจากวัสดุอะไร?

5. วิธีการ ถนน Kuibyshevskayaแหวนรองสปริง Belleville ใช้หรือไม่?

การแนะนำ…………………………………………………………………………………
1. ปัญหาทั่วไปของการคำนวณชิ้นส่วนเครื่องจักร…………………………………………...
1.1. แถวของตัวเลขที่ต้องการ………………………………………………………………...
1.2. เกณฑ์พื้นฐานสำหรับประสิทธิภาพของชิ้นส่วนเครื่องจักร………… 1.3 การคำนวณความต้านทานต่อความล้าภายใต้ความเค้นแปรผัน………..
1.3.1. แรงดันไฟฟ้าแปรผัน……………………………………………………….. 1.3.2. ขีดจำกัดความอดทน………………………………………….. 1.4. ปัจจัยด้านความปลอดภัย……………………………………………………………
2. การส่งผ่านกลไก………………………………………………………………………... 2.1. ข้อมูลทั่วไป……………………………………………………………….. 2.2. ลักษณะของเฟืองขับ…………………………………..
3. เกียร์ ……………………………………………………………………….. 4.1. สภาพการทำงานของฟัน……………………………………………………… 4.2. วัสดุเกียร์……………………………………………........... 4.3ลักษณะสายพันธุ์ การทำลายฟัน………………………………………… 4.4 โหลดการออกแบบ……………………………………………………………………………………………………
4.4.1. ปัจจัยโหลดการออกแบบ……………………………………………
4.4.2. ความแม่นยำของเกียร์…………………………………….. 4.5 ทรงกระบอก
5.5. การคำนวณความร้อน…………………………………………………………………………………
6. เพลาและเพลา……………………………………………………………………
6.1. ข้อมูลทั่วไป……………………………………………………….. 6.2. เกณฑ์การออกแบบโหลดและประสิทธิภาพ……………… 6.3 การคำนวณการออกแบบเพลา……………………………………………
6.4. แผนภาพการออกแบบและขั้นตอนการคำนวณเพลา…………………………………….. 6.5 การคำนวณความแข็งแรงคงที่……………………………………………
6.6. การคำนวณความต้านทานต่อความเมื่อยล้า………………………………………….. 6.7 การคำนวณเพลาเพื่อความแข็งแกร่งและความต้านทานการสั่นสะเทือน……………………………
7. ตลับลูกปืนแบบหมุน……………………………………………………………… 7.1. การจำแนกประเภทของตลับลูกปืนกลิ้ง…………………………………… 7.2 การกำหนดตลับลูกปืนตาม GOST 3189-89 ……………………………… 7.3 คุณสมบัติของแบริ่งสัมผัสเชิงมุม…………………………… 7.4 แบบแผนการติดตั้งแบริ่งบนเพลา…………………………………… 7.5 การออกแบบภาระบนแบริ่งสัมผัสเชิงมุม………………… .. 7.6 สาเหตุของความล้มเหลวและเกณฑ์การคำนวณ………………………........... 7.7. วัสดุของชิ้นส่วนแบริ่ง……..………………………………….
7.8. การเลือกตลับลูกปืนตามความสามารถในการรับน้ำหนักคงที่ (GOST 18854-94)………………………………………………………………
7.9. การเลือกตลับลูกปืนตามความสามารถในการรับน้ำหนักแบบไดนามิก (GOST 18855-94) ……………………………………………………………… 7.9.1 ข้อมูลเบื้องต้น………………………………………….
7.9.2. พื้นฐานสำหรับการคัดเลือก…………………………………………………………….. 7.9.3 คุณสมบัติของการเลือกตลับลูกปืน………………………………..
8. ตลับลูกปืนเลื่อน………………………………………………………
8.1. ข้อมูลทั่วไป…………………………………………..
8.2. สภาพการทำงานและโหมดแรงเสียดทาน………………………………………………………………
7. ข้อต่อ
7.1. ข้อต่อแข็ง
7.2. การชดเชยข้อต่อ
7.3. ข้อต่อแบบเคลื่อนย้ายได้
7.4. ข้อต่อแบบยืดหยุ่น
7.5. คลัตช์แรงเสียดทาน
8. การเชื่อมต่อชิ้นส่วนเครื่องจักร
8.1. การเชื่อมต่อแบบถาวร
8.1.1. รอยเชื่อม
การคำนวณความแข็งแรงของรอยเชื่อม
8.1.2. การเชื่อมต่อหมุดย้ำ
8.2. การเชื่อมต่อที่ถอดออกได้

	|	8.2.1. การเชื่อมต่อแบบเกลียว

การคำนวณความแข็งแรงของการเชื่อมต่อแบบเกลียว 8.2.2. ปักหมุดการเชื่อมต่อ 8.2.3. การเชื่อมต่อแบบคีย์

สปริงและส่วนประกอบยืดหยุ่น n สปริงขด (ทรงกระบอก - ความตึง รูปที่ 1 a, แรงอัด, รูปที่ 1 b; แรงบิด, รูปที่ 1 c, แรงอัดรูปทรง, รูปที่ 1 d-e), สปริงพิเศษ (ดิสก์และแหวน, รูปที่ 2 a และ b, - การบีบอัด รูปที่ 2 c, - เกลียว, รูปที่ 2 d - แรงบิด ฯลฯ ) ที่พบมากที่สุดคือสปริงทรงกระบอกบิดที่ทำจากลวดกลม

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n สปริงแรงดึง (ดูรูปที่ 1 ก) ตามกฎแล้วมีการพันโดยไม่มีช่องว่างระหว่างการหมุนและในกรณีส่วนใหญ่ - โดยมีแรงดึงเริ่มต้น (ความดัน) ระหว่างการหมุนเพื่อชดเชยภาระภายนอกบางส่วน โดยทั่วไปแรงดึงจะอยู่ที่ (0.25 - 0.3) Fpr (Fnp คือแรงดึงสูงสุดที่ทำให้คุณสมบัติความยืดหยุ่นของวัสดุสปริงหมดลง)

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n เพื่อส่งโหลดภายนอก สปริงดังกล่าวจะติดตั้งตะขอ ตัวอย่างเช่น สำหรับสปริงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก (3-4 มม.) ตะขอจะทำในรูปแบบของโค้งสุดท้าย (รูปที่ 3 a-c) อย่างไรก็ตาม ตะขอดังกล่าวจะช่วยลดความต้านทานของสปริงเมื่อยล้า เนื่องจากความเข้มข้นของความเค้นสูงในบริเวณโค้งงอ สำหรับสปริงวิกฤตที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 4 มม. มักใช้ขอเกี่ยวแบบฝัง (รูปที่ 3 d-e) แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีน้อยกว่าก็ตาม

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n n สปริงอัด (ดูรูปที่ 1 b) พันด้วยช่องว่างระหว่างวงเลี้ยว ซึ่งควรจะมากกว่า 10-20% มากกว่าการเคลื่อนที่แบบยืดหยุ่นตามแนวแกนของแต่ละวงที่โหลดภายนอกสูงสุด ระนาบรองรับของสปริงได้มาโดยการกดเทิร์นสุดท้ายกับอันที่อยู่ติดกันแล้วบดให้ตั้งฉากกับแกน สปริงที่ยาวอาจไม่มั่นคง (นูน) ขณะรับน้ำหนัก เพื่อป้องกันการปูด สปริงดังกล่าวมักจะถูกวางไว้บนแมนเดรลแบบพิเศษ (รูปที่ 4 a) หรือในแก้ว (รูปที่ 4 b)

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n n การจัดตำแหน่งของสปริงกับชิ้นส่วนที่ประกบกันทำได้โดยการติดตั้งคอยล์รองรับในแผ่นพิเศษ รูในตัว ร่อง (ดูรูปที่ 4 c) สปริงทอร์ชั่น (ดูรูปที่ 1 ค) มักจะพันด้วยมุมเงยเล็กๆ และมีช่องว่างเล็กๆ ระหว่างขดลวด (0.5 มม.) พวกเขารับรู้ถึงภาระภายนอกด้วยความช่วยเหลือของตะขอที่เกิดจากการโค้งงอส่วนท้าย

สปริงและส่วนประกอบยืดหยุ่น พารามิเตอร์พื้นฐานของคอยล์สปริง สปริงมีลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์หลักต่อไปนี้ (ดูรูปที่ 1 b): เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด d หรือขนาดหน้าตัด เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย Do, ดัชนี c = Do/d; จำนวน n รอบการทำงาน ความยาว Ho ของชิ้นงาน ขั้นตอน t = การหมุน Ho/n มุม = การเพิ่มขึ้นของโค้ง พารามิเตอร์สามตัวสุดท้ายจะถือว่าอยู่ในสถานะไม่โหลดและโหลดแล้ว

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n ดัชนีสปริงแสดงลักษณะความโค้งของคอยล์ ไม่แนะนำให้ใช้สปริงที่มีดัชนี 3 เนื่องจากมีความเข้มข้นของความเค้นในขดลวดสูง โดยทั่วไปแล้ว ดัชนีสปริงจะถูกเลือกขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดดังนี้: สำหรับ d 2.5 มม., d = 3--5; 6-12 มม. ตามลำดับ c = 5-12; 4-10; 4-9.

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น วัสดุ สปริงบิดทำโดยการขดเย็นหรือร้อน ตามด้วยการตกแต่งปลาย การบำบัดความร้อน และการควบคุม วัสดุหลักสำหรับสปริงคือลวดสปริงพิเศษความแข็งแรงสูงคลาส 1, II และ III ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0, 2-5 มม. เช่นเดียวกับเหล็ก: คาร์บอนสูง 65, 70; แมงกานีส 65 กรัม; ซิลิคอน 60 C 2 A, โครเมียมวานาเดียม 50 CFA เป็นต้น

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น สปริงที่มีไว้สำหรับการทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีปฏิกิริยาเคมีทำจากโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก เพื่อปกป้องพื้นผิวของคอยล์จากการเกิดออกซิเดชัน สปริงสำหรับวัตถุประสงค์วิกฤตจะต้องเคลือบเงาหรือทาน้ำมัน และสปริงสำหรับจุดประสงค์วิกฤตโดยเฉพาะจะถูกออกซิไดซ์และเคลือบด้วยสังกะสีหรือแคดเมียมด้วย

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น 2. การคำนวณและการออกแบบสปริงทรงกระบอกบิด ความเค้นในส่วนต่างๆ และการกระจัดของคอยล์ ภายใต้การกระทำของแรงตามแนวแกน F (รูปที่ 5 a) แรงที่เกิดขึ้นจะปรากฏในหน้าตัดของคอยล์สปริง ความแข็งแกร่งภายใน F ขนานกับแกนของสปริง และโมเมนต์ T= F D 0/2 ซึ่งระนาบนั้นเกิดขึ้นพร้อมกับระนาบของแรงคู่ F หน้าตัดปกติของคอยล์จะเอียงกับระนาบของโมเมนต์ ในมุมหนึ่ง

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n การฉายปัจจัยแรงในส่วนตัดขวางของสปริงที่รับน้ำหนักไปยังแกน x, y และ z (รูปที่ 5, b) ที่เกี่ยวข้องกับส่วนปกติของคอยล์ แรง F และโมเมนต์ T เราจะได้ Fx = F cos ; Fn = F บาป (1) T = Mz = 0.5 F D 0 cos ; Mx = 0.5 FD 0 บาป ;

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n n มุมเงยของวงเลี้ยวมีขนาดเล็ก (ปกติคือ 12) ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่าหน้าตัดของสปริงทำหน้าที่ให้เกิดแรงบิด โดยไม่สนใจปัจจัยแรงอื่นๆ ในส่วนของคอยล์ ค่าความเค้นในวงสัมผัสสูงสุด (2) โดยที่ Wk คือโมเมนต์ความต้านทานต่อแรงบิดของส่วนคอยล์

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n เมื่อคำนึงถึงความโค้งของขดลวดและความสัมพันธ์ (2) เราเขียนในรูปแบบความเท่าเทียมกัน (1), (3) n โดยที่ F คือภาระภายนอก (แรงดึงหรือแรงอัด); D 0 - เส้นผ่านศูนย์กลางสปริงเฉลี่ย k - สัมประสิทธิ์โดยคำนึงถึงความโค้งของการหมุนและรูปร่างของส่วน (แก้ไขสูตรแรงบิดของลำแสงตรง) k คือความเครียดเชิงลงโทษที่ยอมรับได้ระหว่างการบิด

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n ค่าสัมประสิทธิ์ k สำหรับสปริงที่ทำจากลวดกลมที่มีดัชนี c 4 สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n โดยคำนึงถึงว่าสำหรับลวดที่มีหน้าตัดทรงกลม Wk = d 3 / 16 จากนั้น (4) สปริงที่มีมุมเงย 12 มีการกระจัดตามแนวแกน n F, (5)

สปริงและส่วนประกอบยืดหยุ่น n n โดยที่ n คือสัมประสิทธิ์การปฏิบัติตามแนวแกนของสปริง ความสอดคล้องของสปริงนั้นพิจารณาจากการพิจารณาด้านพลังงานเป็นหลัก พลังงานศักย์ของสปริง: โดยที่ T คือแรงบิดในหน้าตัดของสปริงเนื่องจากแรง F, G Jk คือความแข็งแกร่งเชิงบิดของหน้าตัดของขดลวด (Jk 0, 1 d 4) l D 0 n - ความยาวรวมของส่วนการทำงานของการเลี้ยว;

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n และสัมประสิทธิ์ของการปฏิบัติตามแนวแกนของสปริง (7) n โดยที่คือการปฏิบัติตามแนวแกนของการหมุนหนึ่งครั้ง (การตกตะกอนในหน่วยมิลลิเมตรภายใต้การกระทำของแรง F = 1 N)

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n กำหนดโดยสูตร (8) n โดยที่ G = E/ 0.384 E คือโมดูลัสแรงเฉือน (E คือโมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุสปริง)

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n จากสูตร (7) เป็นไปตามที่ค่าสัมประสิทธิ์การปฏิบัติตามสปริงเพิ่มขึ้นตามจำนวนรอบที่เพิ่มขึ้น (ความยาวสปริง) ดัชนี (เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก) และโมดูลัสแรงเฉือนของวัสดุลดลง

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น การคำนวณและการออกแบบสปริง เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวดคำนวณจากสภาวะความแข็งแรง (4) สำหรับค่าดัชนีที่กำหนด c (9) n โดยที่ F 2 คือโหลดภายนอกที่ยิ่งใหญ่ที่สุด

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n ความเค้นที่อนุญาต [k] สำหรับสปริงที่ทำจากเหล็ก 60 C 2, 60 C 2 N 2 A และ 50 HFA คือ: 750 MPa - ภายใต้การกระทำของโหลดแปรผันแบบคงที่หรือช้าๆ รวมถึงสปริง ของวัตถุประสงค์ที่ไม่สำคัญ; 400 MPa - สำหรับสปริงโหลดแบบไดนามิกที่สำคัญ สำหรับสปริงที่รับผิดชอบสีบรอนซ์ที่โหลดแบบไดนามิก [k] ถูกกำหนด (0.2-0.3) ใน; สำหรับสปริงสีบรอนซ์ที่ไม่รับผิดชอบ - (0.4-0.6) c.

สปริงและส่วนประกอบยืดหยุ่น n n จำนวนรอบการทำงานที่ต้องการถูกกำหนดจากความสัมพันธ์ (5) ตามการเคลื่อนที่แบบยืดหยุ่น (ระยะชัก) ที่กำหนดของสปริง หากติดตั้งสปริงอัดด้วยการดึงแรงดึงล่วงหน้า (โหลด) F 1 ดังนั้น (10) แรง F 1 = (0.1-0.5) F 2 ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของสปริง การทำงาน โดยการเปลี่ยนค่าของ F 1 สามารถปรับร่างของสปริงได้ จำนวนรอบจะปัดเศษเป็นครึ่งรอบสำหรับ n 20 และปัดเศษเป็นหนึ่งรอบสำหรับ n > 20

สปริงและส่วนประกอบยืดหยุ่น n จำนวนรอบทั้งหมด n n H 0 = H 3 + n (t - d), (12) โดยที่ H 3 = (n 1 - 0. 5) d คือความยาวของสปริง บีบอัดจนกระทั่งทำงานติดกัน สัมผัส; เสื้อ - สนามสปริง nn n 1 = n + (l, 5 -2, 0) (11) ใช้การบีบอัดเพิ่มเติม 1.5-2 รอบเพื่อสร้างพื้นผิวรองรับสำหรับสปริง ในรูป รูปที่ 6 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างโหลดและสปริงอัดที่ไม่ปกติ ความยาวรวมของสปริงที่ไม่ได้โหลด n

สปริงและส่วนประกอบยืดหยุ่น n n จำนวนรอบทั้งหมดลดลง 0.5 เนื่องจากการเจียรที่ปลายแต่ละด้านของสปริง 0.25 d เพื่อให้กลายเป็นปลายลูกปืนแบบแบน การทรุดตัวของสปริงสูงสุด เช่น การเคลื่อนที่ของปลายสปริงจนกระทั่งขดลวดสัมผัสกันเต็มที่ (ดูรูปที่ 6) จะถูกกำหนดโดยสูตร

สปริงและส่วนประกอบยืดหยุ่น n n n ระยะพิทช์ของสปริงถูกกำหนดขึ้นอยู่กับค่า 3 จากอัตราส่วนโดยประมาณต่อไปนี้: ความยาวของเส้นลวดที่จำเป็นสำหรับการผลิตสปริง โดยที่ = 6 - 9° คือมุมเงยของการหมุนของสปริงที่ไม่ได้โหลด .

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n เพื่อป้องกันไม่ให้สปริงโก่งเนื่องจากสูญเสียความมั่นคง ความยืดหยุ่น H 0/D 0 ควรน้อยกว่า 2.5 ด้วยเหตุผลในการออกแบบ หากไม่เป็นไปตามข้อจำกัดนี้ สปริงตามที่ระบุไว้ข้างต้น ควรติดตั้งบนแมนเดรลหรือติดตั้งในปลอก

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n n ความยาวการติดตั้งของสปริงคือความยาวของสปริงหลังจากขันให้แน่นด้วยแรง F 1 (ดูรูปที่ 6) ถูกกำหนดโดยสูตร H 1 = H 0 - 1 = H 0 - n F 1 ภายใต้การกระทำของโหลดภายนอกที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ความยาวสปริง H 2 =H 0 - 1 = H 0 - n F 2 และความยาวสปริงที่เล็กที่สุดจะอยู่ที่แรง F 3 สอดคล้องกับความยาว H 3 = H 0 - 3

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n มุมเอียงของเส้นตรง F = f() ถึงแกนแอบซิสซา (ดูรูปที่ 6) ถูกกำหนดจากสูตร

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น สำหรับการบรรทุกหนักและขนาดที่คับแคบ ให้ใช้สปริงอัดแบบผสม (ดูรูปที่ 4, c) - ชุดสปริงหลายตัว (โดยปกติคือ 2 อัน) ที่อยู่ตรงกลางซึ่งรับรู้โหลดภายนอกพร้อมกัน เพื่อป้องกันการบิดตัวอย่างรุนแรงของส่วนรองรับส่วนปลายและการบิดเบี้ยว สปริงโคแอกเชียลจึงถูกพันในทิศทางตรงกันข้าม (ซ้ายและขวา) ส่วนรองรับได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แน่ใจว่าสปริงอยู่ในแนวเดียวกัน

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n เพื่อกระจายโหลดระหว่างกันอย่างสม่ำเสมอ เป็นที่พึงปรารถนาที่สปริงคอมโพสิตมีการทรุดตัวเท่ากัน (การเคลื่อนที่ตามแนวแกน) และความยาวของสปริงที่ถูกบีบอัดจนกระทั่งขดลวดสัมผัสกันจะเท่ากันโดยประมาณ ในสถานะไม่โหลด ความยาวของสปริงแรงดึง Н 0 = n d+2 hз; โดยที่ hз = (0, 5- 1, 0) D 0 คือความสูงของตะขอหนึ่งอัน ที่ภาระภายนอกสูงสุด ความยาวของสปริงแรงดึง H 2 = H 0 + n (F 2 - F 1 *) โดยที่ F 1 * คือแรงอัดเริ่มต้นของการหมุนระหว่างการพัน

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n ความยาวของเส้นลวดสำหรับทำสปริงถูกกำหนดโดยสูตร โดยที่ lз คือ ความยาวของเส้นลวดสำหรับรถพ่วงหนึ่งคัน

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n สปริงทั่วไปคือสปริงที่ใช้สายเคเบิลบิดเกลียวจากลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กสองถึงหกเส้น (d = 0.8 - 2.0 มม.) แทนการใช้ลวด - สปริงตีเกลียว โดย โซลูชั่นที่สร้างสรรค์สปริงดังกล่าวเทียบเท่ากับสปริงที่มีศูนย์กลางศูนย์กลาง เนื่องจากความสามารถในการหน่วงสูง (เนื่องจากการเสียดสีระหว่างเกลียว) และความสอดคล้อง สปริงตีเกลียวจึงทำงานได้ดีกับโช้คอัพและอุปกรณ์ที่คล้ายกัน เมื่อสัมผัสกับโหลดที่แปรผัน สปริงที่ตีเกลียวจะล้มเหลวอย่างรวดเร็วเนื่องจากการสึกหรอของเกลียว

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n ในโครงสร้างที่ทำงานภายใต้สภาวะของแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทก บางครั้งจะใช้สปริงที่มีรูปทรง (ดูรูปที่ 1, d-f) โดยมีความสัมพันธ์แบบไม่เชิงเส้นระหว่าง แรงภายนอกและการเคลื่อนไหวแบบยืดหยุ่นของสปริง

สปริงและส่วนประกอบยางยืด ระยะขอบด้านความปลอดภัย เมื่อสัมผัสกับแรงคงที่ สปริงอาจล้มเหลวเนื่องจากการเสียรูปของพลาสติกในขดลวด จากการเปลี่ยนรูปพลาสติก ปัจจัยด้านความปลอดภัยคือโดยที่ค่าสูงสุดคือความเค้นในวงสัมผัสสูงสุดในคอยล์สปริง คำนวณโดยสูตร (3) ที่ F=F 1

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น สปริงที่ทำงานเป็นเวลานานภายใต้โหลดที่แปรผันจะต้องได้รับการออกแบบให้ทนทานต่อความเมื่อยล้า สปริงมีลักษณะเฉพาะคือการโหลดแบบไม่สมมาตร ซึ่งแรงจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ F 1 ถึง F 2 (ดูรูปที่ 6) ในเวลาเดียวกันในส่วนตัดขวางของแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนไป

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น แอมพลิจูดและความเค้นรอบเฉลี่ย n สำหรับความเค้นในวงสัมผัส ปัจจัยด้านความปลอดภัย n โดยที่ K d คือค่าสัมประสิทธิ์ผลกระทบของสเกล (สำหรับสปริงที่ทำด้วยลวด d 8 มม. เท่ากับ 1) = 0, 1 - 0, 2 - สัมประสิทธิ์ความไม่สมมาตรของวงจร

สปริงและส่วนประกอบยืดหยุ่น n n ขีดจำกัดความล้า - ลวด 1 เส้นที่มีแรงบิดผันแปรในวงจรสมมาตร: 300-350 MPa - สำหรับเหล็ก 65, 70, 55 GS, 65 G; 400-450 MPa - สำหรับเหล็ก 55 C 2, 60 C 2 A; 500-550 MPa - สำหรับเหล็ก 60 C 2 HFA เป็นต้น เมื่อพิจารณาปัจจัยด้านความปลอดภัย จะใช้ค่าสัมประสิทธิ์ความเข้มข้นของความเครียดที่มีประสิทธิผล K = 1 ความเข้มข้นของความเครียดจะถูกนำมาพิจารณาโดยค่าสัมประสิทธิ์ k ในสูตรสำหรับความเค้น

สปริงและส่วนประกอบยืดหยุ่น n ในกรณีที่เกิดการสั่นพ้องของสปริง (เช่น สปริงวาล์ว) ส่วนประกอบที่แปรผันของวงจรอาจเพิ่มขึ้นในขณะที่ m ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ในกรณีนี้ ปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับความเครียดสลับกัน

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อความเมื่อยล้า (20-50%) สปริงจึงได้รับการเสริมความแข็งแกร่งด้วยการขัดผิวแบบ shot peening ซึ่งจะสร้างแรงอัดที่ตกค้างในชั้นผิวของคอยล์ ในการประมวลผลสปริงจะใช้ลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5-1.0 มม. จะมีประสิทธิภาพมากกว่าในการรักษาสปริงด้วยลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กที่ความเร็วในการบินสูง

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n การคำนวณการรับน้ำหนักกระแทก ในโครงสร้างจำนวนหนึ่ง (โช้คอัพ ฯลฯ) สปริงจะทำงานภายใต้โหลดแรงกระแทกที่เกิดขึ้นเกือบจะในทันที (ด้วย ความเร็วสูง) ด้วยพลังงานกระแทกที่ทราบ คอยล์สปริงแต่ละตัวได้รับความเร็วมากและอาจชนกันอย่างเป็นอันตรายได้ การคำนวณระบบจริงสำหรับการโหลดแรงกระแทกนั้นเกี่ยวข้องกับปัญหาที่สำคัญ (โดยคำนึงถึงการสัมผัส, การเสียรูปของความยืดหยุ่นและพลาสติก, กระบวนการของคลื่น ฯลฯ ) ดังนั้น สำหรับการใช้งานทางวิศวกรรม เราจะจำกัดตัวเองอยู่เพียงวิธีคำนวณพลังงานเท่านั้น

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n n ภารกิจหลักของการวิเคราะห์ภาระกระแทกคือการกำหนดการทรุดตัวแบบไดนามิก (การเคลื่อนที่ในแนวแกน) และภาระคงที่ที่เทียบเท่ากับการกระทำกระแทกกับสปริงด้วยขนาดที่ทราบ ลองพิจารณาผลกระทบของแท่งมวล m ต่อโช้คอัพสปริง (รูปที่ 7) หากเราละเลยความผิดปกติของลูกสูบและสมมติว่าหลังจากการกระแทก การเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นจะครอบคลุมสปริงทั้งหมดทันที เราสามารถเขียนสมการสมดุลพลังงานในรูปแบบโดยที่ Fd คือแรงโน้มถ่วงของแกน K คือพลังงานจลน์ของระบบหลังจากการชน

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n กำหนดโดยสูตร (13) n โดยที่ v 0 คือความเร็วการเคลื่อนที่ของลูกสูบ - ค่าสัมประสิทธิ์การลดมวลสปริงจนถึงจุดกระแทก

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n n ถ้าเราถือว่าความเร็วการเคลื่อนที่ของคอยล์สปริงเปลี่ยนแปลงเป็นเส้นตรงตามความยาวของสปริง แล้ว = 1/3 เทอมที่สองทางด้านซ้ายของสมการ (13) แสดงออกถึงการทำงานของลูกสูบหลังจากการกระแทกระหว่างการทำให้สปริงพลิกผันแบบไดนามิก ด้านขวาของสมการ (13) คือพลังงานศักย์ของการเสียรูปของสปริง (ด้วยความสอดคล้อง m) ซึ่งสามารถส่งคืนได้โดยการค่อยๆ คลายสปริงที่เสียรูปออก

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น ด้วยการใช้โหลดทันที v 0 = 0; ง = 2 ช้อนโต๊ะ การโหลดแบบสถิตซึ่งเทียบเท่ากับผลกระทบสามารถเกิดขึ้นได้ คำนวณจากความสัมพันธ์ n n

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n องค์ประกอบยืดหยุ่นของยางใช้ในการออกแบบข้อต่อแบบยืดหยุ่น ส่วนรองรับการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน และอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อรับการเคลื่อนไหวขนาดใหญ่ องค์ประกอบดังกล่าวมักจะถ่ายเทน้ำหนักผ่านชิ้นส่วนโลหะ (แผ่น ท่อ ฯลฯ)

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น ข้อดีขององค์ประกอบยืดหยุ่นของยาง: ความสามารถในการเป็นฉนวนไฟฟ้า ความสามารถในการทำให้หมาด ๆ สูง (การกระจายพลังงานในยางถึง 30-80%); ความสามารถในการสะสม มากกว่าพลังงานต่อหน่วยมวลมากกว่าเหล็กสปริง (มากถึง 10 เท่า) ในตาราง รูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมและสูตรการคำนวณสำหรับการหาค่าความเค้นและการกระจัดโดยประมาณขององค์ประกอบยืดหยุ่นของยาง

สปริงและองค์ประกอบยืดหยุ่น n n วัสดุขององค์ประกอบ - ยางทางเทคนิคที่มีความต้านแรงดึง (8 MPa; โมดูลัสแรงเฉือน G = 500-900 MPa. V ปีที่ผ่านมาองค์ประกอบยืดหยุ่นของลมกำลังแพร่หลาย

คำนิยาม

แรงที่เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากความผิดปกติของร่างกายและพยายามทำให้ร่างกายกลับสู่สภาพเดิมนั้นเรียกว่า แรงยืดหยุ่น.

ส่วนใหญ่มักจะแสดงแทน $(\overline(F))_(upr)$ แรงยืดหยุ่นจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อร่างกายผิดรูปและหายไปหากการเสียรูปหายไป หากหลังจากถอดภาระภายนอกออกแล้วร่างกายจะคืนขนาดและรูปร่างให้สมบูรณ์จากนั้นการเสียรูปดังกล่าวจะเรียกว่ายืดหยุ่น

I. อาร์. ฮุก ผู้ร่วมสมัยของนิวตันได้สร้างการพึ่งพาแรงยืดหยุ่นกับขนาดของความผิดปกติ ฮุคสงสัยความถูกต้องของข้อสรุปของเขามาเป็นเวลานาน ในหนังสือเล่มหนึ่งของเขา เขาได้ให้สูตรกฎหมายของเขาที่เข้ารหัสไว้ ซึ่งหมายความว่า: “Ut tensio, sic vis” แปลจากภาษาละติน: นั่นคือการยืดออก นั่นคือพลัง

ลองพิจารณาสปริงที่รับแรงดึง ($\overline(F)$) ซึ่งจะชี้ลงในแนวตั้ง (รูปที่ 1)

เราจะเรียกแรง $\overline(F\ )$ ว่าแรงที่เปลี่ยนรูป ความยาวของสปริงเพิ่มขึ้นเนื่องจากอิทธิพลของแรงเปลี่ยนรูป เป็นผลให้แรงยืดหยุ่น ($(\overline(F))_u$) ปรากฏขึ้นในสปริง ทำให้แรง $\overline(F\ )$ มีความสมดุล หากการเสียรูปมีขนาดเล็กและยืดหยุ่น การยืดตัวของสปริง ($\Delta l$) จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงการเปลี่ยนรูป:

\[\overline(F)=k\Delta l\left(1\right),\]

โดยที่ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนเรียกว่าความแข็งของสปริง (ค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น) $k$

ความแข็ง (เป็นคุณสมบัติ) เป็นลักษณะของคุณสมบัติยืดหยุ่นของร่างกายที่มีรูปร่างผิดปกติ ความฝืดถือเป็นความสามารถของร่างกายในการต้านทาน แรงภายนอกความสามารถในการรักษาพารามิเตอร์ทางเรขาคณิต ยิ่งสปริงมีความแข็งมากเท่าใด ความยาวก็จะเปลี่ยนไปน้อยลงตามอิทธิพลของแรงที่กำหนด ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งเป็นคุณลักษณะหลักของความแข็งแกร่ง (เป็นสมบัติของร่างกาย)

ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งของสปริงขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้สร้างสปริงและลักษณะทางเรขาคณิต ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งของสปริงทรงกระบอกที่บิดงอ ซึ่งพันจากลวดทรงกลมซึ่งอยู่ภายใต้การเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นตามแนวแกนสามารถคำนวณได้ดังนี้:

โดยที่ $G$ คือโมดูลัสแรงเฉือน (ค่าขึ้นอยู่กับวัสดุ) $d$ - เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด; $d_p$ - เส้นผ่านศูนย์กลางคอยล์สปริง; $n$ - จำนวนรอบสปริง

หน่วยวัดค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งคือ ระบบสากลมีหน่วย (Ci) เป็นนิวตันหารด้วยเมตร:

\[\left=\left[\frac(F_(upr\ ))(x)\right]=\frac(\left)(\left)=\frac(N)(m).\]

ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งเท่ากับปริมาณแรงที่ต้องกระทำกับสปริงเพื่อเปลี่ยนความยาวต่อหน่วยระยะทาง

สูตรความแข็งการเชื่อมต่อสปริง

ให้สปริง $N$ ต่ออนุกรมกัน จากนั้นความแข็งของการเชื่อมต่อทั้งหมดจะเท่ากับ:

\[\frac(1)(k)=\frac(1)(k_1)+\frac(1)(k_2)+\dots =\sum\limits^N_(\ i=1)(\frac(1) (k_i)\ซ้าย(3\ขวา),)\]

โดยที่ $k_i$ คือความแข็งของสปริง $i-th$

เมื่อเชื่อมต่อสปริงแบบอนุกรม ความแข็งของระบบจะถูกกำหนดดังนี้:

ตัวอย่างปัญหาพร้อมวิธีแก้ไข

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย.สปริงที่ไม่มีโหลดจะมีความยาว $l=0.01$ m และความแข็งเท่ากับ 10 $\frac(N)(m).\ $ความแข็งของสปริงและความยาวของสปริงจะเท่ากับเท่าใดถ้ามีแรง $F$= 2 N ถูกนำไปใช้กับสปริง ? พิจารณาว่าการเสียรูปของสปริงมีขนาดเล็กและยืดหยุ่น

สารละลาย.ความแข็งของสปริงระหว่างการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นเป็นค่าคงที่ ซึ่งหมายความว่าในปัญหาของเรา:

สำหรับการเสียรูปแบบยืดหยุ่น เป็นไปตามกฎของฮุค:

จาก (1.2) เราพบส่วนขยายของสปริง:

\[\เดลต้า l=\frac(F)(k)\left(1.3\right).\]

ความยาวของสปริงที่ยืดออกคือ:

ลองคำนวณความยาวใหม่ของสปริง:

คำตอบ. 1) $k"=10\ \frac(N)(m)$; 2) $l"=0.21$ ม.

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย.สปริงสองตัวที่มีความแข็ง $k_1$ และ $k_2$ เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ค่าความยืดของสปริงอันแรก (รูปที่ 3) จะเป็นอย่างไร ถ้าความยาวของสปริงตัวที่สองเพิ่มขึ้น $\Delta l_2$?

สารละลาย.หากสปริงเชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงเปลี่ยนรูป ($\overline(F)$) ที่กระทำต่อสปริงแต่ละตัวจะเท่ากัน นั่นคือเราสามารถเขียนสำหรับสปริงแรกได้:

สำหรับฤดูใบไม้ผลิที่สองเราเขียน:

หากด้านซ้ายของนิพจน์ (2.1) และ (2.2) เท่ากัน ด้านขวาสามารถถูกทำให้เท่ากันได้:

จากความเท่าเทียมกัน (2.3) เราได้รับการยืดตัวของสปริงแรก:

\[\เดลต้า l_1=\frac(k_2\เดลต้า l_2)(k_1).\]

คำตอบ.$\เดลต้า l_1=\frac(k_2\เดลต้า l_2)(k_1)$