Расчет пружины растяжения

Опубликовано 28 Июн 2015
Рубрика: Механика | 18 комментариев



Пружина растяженияДанная статья является откликом на многочисленные обращения читателей с просьбой представить алгоритм и расчет пружины растяжения в виде простой и понятной программы в MS Excel, подобной программе расчета пружины сжатия, опубликованной на блоге в июне 2013 года.

Перед тем как перейти непосредственно к программе хочу отметить несколько важных моментов, определяющих методику расчета цилиндрической винтовой пружины растяжения из круглой проволоки.

1. Логика и зависимости силового расчета пружины растяжения абсолютно аналогичны алгоритму и формулам расчета пружины сжатия.

2. На величину высоты пружины существенно влияют форма и размеры зацепов.

В представленной ниже программе выбран наиболее технологичный вид зацепов, считающийся одним из лучших.

Чертеж пружины растяжения

3. Пружина растяжения может быть навита с предварительным натяжением! Если пружина сжатия при приложении осевой нагрузки сразу начинает осадку, то пружина растяжения может начать образовывать зазор между витками только после достижения растягивающей осевой силой некоторого значения F0>0! Вычислить силу F0 достаточно сложно, поэтому часто ее определяют экспериментально – замерами динамометром, а затем добавляют в виде поправки к значениям сил F1, F2 и F3 при прежних перемещениях, изменяя расчетные значения на диаграмме рабочего чертежа. Наличие предварительного натяжения позволяет сделать пружину растяжения более компактной в осевом направлении.

В программе: F0=0! Это следует помнить и учитывать.

4. Долговечность пружины – это количество циклов сжатия-растяжения, в течение которых пружина сохраняет свои силовые и геометрические параметры, по-простому – не ломается. На долговечность цилиндрической пружины и растяжения и сжатия  влияют три главных фактора:

— механические свойства материала, из которого навита пружина;

— индекс пружины (отношение среднего диаметра навивки к  диаметру проволоки);

— угол подъема витка (для пружины сжатия – это тангенс отношения шага навивки к длине витка, а для пружины растяжения – это тангенс отношения максимальной деформации витка к длине витка).



Если взять кусок проволоки и начать сгибать-разгибать в одном месте, то проволока переломится через некоторое количество циклов. Если сгибать-разгибать с малым радиусом и на большой угол, то разрушение произойдет быстрее, чем при сгибах с большим радиусом и на малый угол.

Аналогично обстоит дело и с долговечностью пружины. Чем меньше угол подъема витка и больше индекс пружины, тем большее количество циклов она отработает. Если требуется высокая долговечность, угол подъема витка следует принять 5…7° и только для статического режима работы можно этот угол увеличить до 10°.

Расчет пружины растяжения в MS Excel.

Предлагаемая вашему вниманию программа является адаптированным вариантом программы расчета пружины сжатия, которую вы найдете по ссылке в начале статьи.

Если заданные вами значения параметров будут ошибочными, программа подскажет, что следует сделать, выдав соответствующие рекомендации в строках со светло-зеленой заливкой.

Ниже представлены скриншот программы и формулы для цилиндрической стальной пружины растяжения из круглой проволоки с зацепами в виде отогнутых крайних витков (как показано на рисунке выше).

Расчет пружины растяжения в Excel

3. I=(D1/D) -1

4. C1=(78500*D)/(8*I3)

6. S3=tg (A)*π*(D1-D)D

7. F3=C1*S3

10. Nрасч=(L2—2*D1+3*D)/(D+F2/C1)

12. C=C1/N

13. L0=N*D+2*D1-3*D

14. L3=L0+N*S3

15. F2=C*L2C*L0

17. F1=C*L1C*L0

18. Lразвπ*(N+1,7)*(D1D)/cos (A)

19. Q= (π*D2/4)*Lразв*7,85/106

Расчет пружины растяжения выполнен. Никогда не растягивайте пружину больше допустимой длины L3! При игнорировании этого правила вы испортите пружину, и останется только выкинуть ее в металлолом.

Всегда интересны ваши мнения, оставленные в комментариях.

Прошу УВАЖАЮЩИХ труд автора скачать файл ПОСЛЕ ПОДПИСКИ на анонсы статей.

Ссылка на скачивание файла с программой: raschet-pruzhiny-rastyazheniya (xls 131KB).


Введите Ваш e-mail:

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

18 комментариев на «Расчет пружины растяжения»

  1. Володя 01 Июл 2015 00:18

    Мне нравится ваши оформления в программе Ексель. Хотелось бы в ближайшем будущем получить полный расчет зубчатых конических передач с круговыми и прямыми зубьями (I,II,III форм зуба) буду благодарен. С уважением ваш пользователь программ инженер-конструктор Логинов Владимир Иванович!

  2. Валерий 01 Июл 2015 02:42

    Спасибо. Интересно.

  3. Хасан Захарович 01 Июл 2015 12:54

    Спасибо Александр. Хочу спросить Вас. А почему Вы ( что в первой статье, что во второй)совсем не затрагиваете вопрос термообработки пружины? Ведь это на прямую влияет на жесткость!

  4. Александр Воробьев 05 Июл 2015 13:27

    Хасан Захарович, я не касаюсь вопросов термообработки только потому, что сила пружины зависит от геометрии витка и модуля сдвига материала, величина которого принимается за константу. Конечно, материал пружины должен обладать высокой упругостью и не допускать возникновения пластических деформаций во всем рабочем диапазоне перемещений, а это обеспечивается химическим составом и режимами закалки и отпуска.

  5. Хасан Захарович 06 Июл 2015 16:11

    Да,да,Александр. Я все понял. Спасибо...Ждем новых статей !!!

  6. Михаил 28 Сен 2015 15:53

    Тысяча благодарностей за Ваши замечательные работы.

    С наилучшими пожеланиями здоровья и дальнейших творческих успехов.

    Михаил Шнейдер.

  7. Зегельман Борис 31 Окт 2015 16:42

    Я в восторге от Вашего сайта, начиная с короткого al-vo.

    Спасибо, что существует интернет и в нём такие люди как Вы.

    Борис Зегельман.

  8. Виталик 13 Ноя 2015 23:21

    Спасибо за такую прогу , но есть вопросм , мне необходимо рассчитать титановую пружину , а данная прога не дает возможности менять модуль сдвига . Было бы хорошо если бы такая опция появилась

  9. Александр Воробьев 14 Ноя 2015 14:01

    Виталик, в ячейке C6 вычисляется жесткость витка пружины:

    C1=(78500*D)/(8*I3)

    78500 — это значение модуля сдвига пружинной стали в МПа.

    Впишите в формулу вместо 78500 значение для используемого Вами материала и всё.

    (Если ячейки защищены (не помню), то: Сервис — Защита — Снять защиту с листа. Пароля нет.)

  10. Дмитрий К 09 Дек 2015 00:41

    Огромное Вам спасибо Александр!!! Благодаря вам сэкономил время и нервы. Сайт отличный. Всего самого хорошего.

  11. Александр 29 Апр 2016 20:02

    Спасибо за калькулятор!

    В принципе все понятно и просто.

    Но, вводя в другие калькуляторы те же значения, не могу прийти к двум (даже приблизительно) одинаковым результатам. Я уже использую пружины растяжения (кстати мои пружины полностью соответствуют Расчётам у Вас; нагрузки не проверял), но т.к. они работают в агрессивной среде и температурах около 60-100 град, выходят из строя не прослужив и года — менее 52 недельных циклов.

    Хочу проверить себя, но как?

    С уважением, Александр

  12. Александр Воробьев 29 Апр 2016 23:19

    Не знаю, как помочь Вам, Александр. Как Ваши пружины могут «полностью соответствовать моим расчетам», если Вы «нагрузки не проверяли»?

  13. Александр 30 Апр 2016 15:32

    Нагрузки по факту, приборного контроля не было

  14. Михаил 06 мая 2016 13:29

    Подскажите, не могу расчитать пружину растяжения на которой висит 6 кг. ее длинна (с ушками) и весом на ней — 160 мм. диаметр 60-90 мм. пружину с грузом постоянно растягивают пресом до длинны 300-310 мм. ее задача вернуть данные 6 кг в первоначальное положение-160 мм. в расчетах выходят сильно большие длины пружины...:(

  15. Александр Воробьев 06 мая 2016 17:51

    Без изменения формы зацепов и увеличения размеров такую пружину сделать, наверное, нельзя. Если диаметр 90мм, то длина пружины будет уже больше 180мм... И очень большой ход — 150мм.

  16. Михаил 20 мая 2016 14:42

    Программа супер, но , как на меня, не хватает второго варианта с вводом исходных данных F1 (кроме L1, F2,L2, D,D1, N) ведь за частую на данной пружине уже предполагается исходная награзка( весит какой-либо груз или имеется натяжение)

    С уважением,Михаил.

  17. Александр Воробьев 20 мая 2016 14:48

    Михаил, используйте СЕРВИС — ПОДБОР ПАРАМЕТРА — ... и будет у Вас и второй и любой другой вариант.

  18. Константин 30 мая 2016 16:28

    Очень полезная информация.

Ваш отзыв







  • Посетители: 657 649

  • Подписчики: 3 416