Что такое пружина и как с ней бороться

Введение

Но перед описанием метода пару слов о том

1. Что такое пружина

/Вставлено по замечаниям коллег/
Для простоты, считаем, что все, даже буржуйские пружины, сделаны из нашей, советской проволоки.

Просто выражаясь, пружина - это спирально навитая проволока нужных размеров. Существует много материалов и технологий изготовления пружин, но далее будут рассматриваться только пружины, изготовленные из стальной углеродистой пружинной проволоки, изготовленной по ГОСТ 9389-60.

Такие пружины изготавливаются по очень простой технологии - навей и забей!
На рис. 1. представлен типовой чертеж пружины с указанием основных геометрических и силовых характеристик.

2. Как с ней бороться

Для начала расчетов нам необходима, собственно, пружина и, что немаловажно, тот узел, где она работает. В нашем случае это, скорее всего, гирбокс.

Далее необходимо замерять геометрические параметры. Н0 вполне допустимо замерять линейкой, а вот для D и d необходим штангенциркуль, т.к. в этом случае даже доли миллиметра играют роль. Особенно это актуально для d, который, если это возможно, рекомендовано замерять микрометром.

Замеряем Н1 и Н2. Н1 - это длина пружины при крайнем переднем положении поршня, Н2 - при крайнем заднем. Еще посчитаем количество витков.

На этом замеры окончены, можно браться за мозги.

Но перед этим, пару слов о том, что и зачем мы рассчитываем.

В первой части по геометрическим характеристикам мы вычислим силовые характеристики пружины:
z - жесткость, кг/мм;
Р1, Р2, Р3 - нагрузки, кг.

Во второй части, используя результаты предыдущих вычислений, отнесем пружину к определенному классу и разряду, а на основании этого примерно прикинем жизненный цикл пружины.
Перейдем непосредственно к вычислениям:

; кг/мм. (1)

Зная жесткость, быстренько рассчитаем рабочее усилие:

; кг. (2)

Теперь самое время прикинуть максимально допустимую нагрузку для пружины:

; кг. (3)

где =0,05-0,25, коэффициент, выбирать тем меньше, чем долговечнее вы хотите видеть пружину, обычно берется среднее значение.

Вот, с первой частью расчетов покончили. На основании этих данных вы получили исчерпывающую информацию о силовых характеристиках пружины. Можно предложить расчеты в других направлениях: давления, создаваемое в цилиндре, сила распирания уплотнительного кольца и т.д. и т.п. Но, это уже тема другого научного труда.

Мы переходим ко второй части вычислений, которая требует более детального описания.

Следует, пожалуй, начать с того, что пружины по характеру работы и марке материала разделяются на три класса, а внутри каждого класса на три группы. Помимо характеристик, описывающих статистическое состояние пружины, существует величина, характеризующая динамическую составляющую. Эта величина - критическая скорость нагружения пружины. Если скорость, с которой пружина сжимается, во время работы превысит критическую, то будет наблюдаться т.н. динамическое соударение витков, что резко осложнит жизнь пружине. В этом случае к статистическим напряжениям от скручивания будут прибавляться еще и ударные нагрузки.

Начнем расчет с определения напряжений кручения τ3 max, кг/мм2:

; кг/мм2, где (4)

Определим наличие динамического соударения витков.

Отношение свидетельствует об отсутствии соударений.

; м/сек, где (5)

; м/сек, где S - темп стрельбы, выстрелов/мин (6)

После нахождения этих значений, пользуясь табл. 1 и 2, отнести пружину к определенному классу и разряду не составит труда.

Выводы