Винтовые пружины в зависимости от характера работы разделяются на пружины сжатия (фиг. 554, а), растяжения (фиг. 554, б) и скручивания (фиг. 554, в), а в зависимости от формы - цилиндрические (фиг. 554, г) и конические (фиг. 554, д).

Пружины изготовляют из высокоуглеродистой стали следующих марок: Ст. 7 , 50Г , 60Г , 55С и др. При конструировании нельзя допускать, чтобы винтовая пружина сжатия с боков плотно прилегла к окружающим поверхностям детали, так как при сжатии пружины ее диаметр несколько увеличивается, следствием чего может быть «заедание» пружины. В машиностроительных чертежах изображение пружин следует выполнять упрощенно согласно ГОСТ 3461 - 59. Контур витков винтовых пружин следует вычерчивать прямыми линиями (фиг. 555, а - г).

Если винтовую пружину вычерчивают отдельно, то предпочтительно изображать ее продольный разрез по оси (фиг. 555, а - b, е - з). Если у винтовой пружины больше четырех витков, то рекомендуется изображать с обоих концов пружины один-два витка (не считая опорных), среднюю же часть пружины изображают штрих-пунктирной линией, проходящей через центры сечений витков (фиг. 555, а, в, г, д, з). У пружин сжатия рабочими витками называются витки, имеющие полное сечение проволоки; крайние витки нижней и верхней частей пружины специально сжимают и стачивают для того, чтобы получить плоские опорные поверхности. Длину L развернутой цилиндрической пружины можно определить по формуле:

Где:
D - Наружный диаметр.
D 1 - Внутренний диаметр.
D 2 - Средний диаметр.
п 1 - Число витков полное.
t - Шаг пружины (фы. 555, а).

При грубом, приближенном, подсчете длины L развернутой пружины можно воспользоваться формулой L = n 1 πD 2 (т. е. длина проволоки равна полному числу витков, умноженному на длину средней окружности пружины). Если диаметр или толщина сечения витка на чертеже равна или меньше 2 мм, то изображения сечений витков следует зачернять (фиг. 555, д - з). Для спиральной пружины следует изображать только начальный и конечный витки, продолженные утолщенными штрих-пунктирными линиями (фиг. 556, а).

На сборочных чертежах многослойные пластинчатые пружины типа рессор надо изображать по внешнему контуру пакета пружин (фиг. 556, б). Конические пружины некруглого сечения следует изображать, как показано на фиг. 556, в. На фиг. 557, а - е показано изображение пружин на сборочных чертежах. При изображении пружин на сборочном чертеже следует придерживаться перечисленных ниже правил. Допускается ограничиваться вычерчиванием сечений витков винтовой пружины (фиг. 557, б и в), не соединяя их прямыми линиями.

Рекомендуется вычерчивать винтовые пружины, сечение витков которых меньше 2 мм, утолщенной линией (фиг. 557, г). Спиральные пружины в сборе (фиг. 558, пример 4) следует изображать согласно указаниям, данным к фиг. 556, а. Тонкая пластинчатая пружина с толщиной пластины 2мм и менее изображается утолщенной сплошной линией (фиг. 557, д). Тарельчатые пружины следует изображать, как показано на фиг. 557, е. При оформлении рабочих чертежей пружин необходимо придерживаться следующих указаний:
а) в правом верхнем углу чертежа размещают таблицу параметров;
б) вместо наружного диаметра D допускается указывать на чертежах винтовых пружин внутренний диаметр D 1
в) выбор исходных и контролируемых параметров для силовых испытаний, указываемых на диаграмме, устанавливается проектирующей организацией; для неответственных пружин указания параметров для силовых испытаний, а следовательно, и диаграммы необязательны;
г) для указания параметров приняты следующие обозначения: высота (длина) пружины в свободном состоянии - H 0 . Высота (длина) пружины под нагрузкой - Н 1 , H 2 , H 3 . Осевая нагрузка пружины - Р 1 , P 2 , P 3 . Линейная деформация пружины - F 1 F 2 , F 3 . угловая деформация пружины - φ 1 , φ 2 , φ 3 ; крутящий момент - М 1 , М 2 , М 3 . Обозначения параметров с индексом 1 применяются для указания величин, соответствующих наименьшей (предварительной) нагрузке, с индексом 2 - для наибольшей рабочей нагрузки и с индексом 3 - для наибольшей испытательной нагрузки.
д) технические требования помещают под таблицей параметров и в них указывают все необходимые данные для изготовления и контроля пружины, которые не указаны на чертеже. Примеры изображения пружин на рабочих чертежах показаны на фиг. 558: пример 1 - пружина сжатия; пример 2 - пружина растяжения; пример 3 - пружина кручения и пример 4 - спиральная пружина.

9.2.8. Чертежи пружин и упругих деталей

Типовые пружины показаны на рисунке 9.20. На чертежах пружин применяют условные изображения, например, при изображении винтовых (цилиндрических и конических) пружин на плоскость, параллельную оси пружины, проекции винтовых линий заменяют прямыми.

Рабочие чертежи пружин должны быть выполнены в соответствии с требованиями стандартов Единой системы конструкторской документации.

Изображения винтовых пружин на рабочих чертежах располагают горизонтально. Пружины изображают только с правой навивкой. Направление навивки указывают в технических требованиях.

Рисунок 9.20 - Пружины

На рабочем чертеже пружины с контролируемыми силовыми параметрами помещают диаграмму испытаний, на которой показывают зависимость нагрузки от деформации или деформации от нагрузки.

Если заданным параметром является высота или деформация (линейная или угловая), то указывают предельные отклонения нагрузки - силы или момента. Если заданным параметром является нагрузка, то указывают предельные отклонения высоты или деформации. Для пружины растяжения с межвитковым давлением на диаграмме указывают величину силы P H . Если для характеристики пружины достаточно задать только один исходный зависимый от него параметр (например, P 2 и F 2 , φ 2 и M 2 ), то допускается диаграмму на чертеже не приводить, а указывать эти параметры в технических требованиях.

Если у пружины контролируют две нагрузки, то предельные отклонения высоты (длины) пружины не устанавливают. Если контролируют только одну нагрузку или на чертеже не приводят диаграмму, то указывают предельное отклонение высоты (длины) пружины в свободном состоянии.

При ограничении размеров только по внутреннему или наружному диаметрам винтовой пружины на чертеже указывают одно из требований контроля по стержню или гильзе (D c или D r ). На чертеже указывают как справочные значения силы P 3 , момента M 3 , деформации пружины осевой F 3 и угловой φ 3 , угла между зацепами пружины α 3 , числа оборотов барабана спиральной пружины ψ 3 , высоты пружины под нагрузкой H 3 , модуля сдвига G , модуля упругости E , максимального напряжения при кручении τ 3 и при изгибе σ 3 .

На чертеже пружины стандартизованной конструкции значения величин G , E , τ 3 , σ 3 допускается не указывать, при этом в технических требованиях чертежа должна быть приведена ссылка на стандартизованную пружину.

Величину твёрдости указывают при необходимости только на чертеже пружины, подвергающейся после навивки термической обработке.

Сортамент материала пружины, полностью определяющий размеры и предельные отклонения поперечного сечения, указывают в графе «материал» основной надписи чертежа.

Когда необходимо учитывать изменение формы и размеров сечения на чертеже показывают форму и размеры сечения витка готовой пружины. На чертеже пружины основные технические требования рекомендуется приводить в следующей последовательности записями по типу:

G = . . . кгс/мм 2

E = . . . кгс/мм 2

τ 3 = . . . кгс/мм 2

σ 3 = . . . кгс/мм 2

Пружина . . . ГОСТ . . .

Направление навивки пружины . . .

Направление свивки троса . . .

i = . . .

n = . . .

n 1 = . . .

HRC . . .

D r = . . . мм

D c = . . . мм

• Размеры для справок
• Параметры для справок

На рисунке 9.21 представлен пример чертёжа пружины сжатия.

Рисунок 9.21 - Рабочий чертёж пружины сжатия

ЧЕРТЕЖИ ДЕТАЛЕЙ. ЧЕРТЕЖИ ПРУЖИН .

Пружины используются для создания необходимого усилия в приборах, аппаратах, станках и механизмах машин.

В рабочем положении пружина деформируется - сжимается или растягивается; возникающие при этом внутренние силы упругости, стремящиеся придать прежнюю форму пружине, создают требуемое усилие.

На рисунке " а" представлен демпфер с пружиной сжатия. При ударе какой-либо движущейся детали о головку стержня пружина подвергается воздействию силы Р и воспринимает часть кинетической энергии движущейся детали. На рисунке " б" представлена пружина растяжения, закрепленная своим зацепом на конце рычага, подвергающегося воздействию силы Р. По форме пружины можно разделить на винтовые цилиндрические (а, б, г, д), винтовые конические (в, е), пластинчатые (ж), спиральные, тарельчатые; по условиям действия - на пружины сжатия (а, б, в, е), растяжения (г), кручения (д) и изгиба (ж). Поперечное сечение витка винтовой пружины может быть круглым (а, в, г, д), квадратным (б), прямоугольным (I).

Пружины выполняют с правой или левой навивкой.

ГОСТ 2.401-68 (СТ СЭВ 285-76, СТ СЭВ 1185-78) устанавливает условные изображения и правила выполнения чертежей пружин.

При изучении курса «Черчение» в основном приходится выполнять чертежи цилиндрических винтовых пружин с круглым сечением. Такие пружины навиваются из проволоки или прутка. Некоторые пружины имеют стандартные размеры. Например, цилиндрические винтовые пружины с витками круглого сечения изготовляют по ГОСТ 13771-86. Изображение винтовых пружин на рабочих чертежах располагается горизонтально.
Схематичные изображения пружин применяются только на сборочных чертежах.

Примеры выполнения учебных рабочих чертежей пружин приведены на рисунках ниже.

Рабочий чертёж пружины сжатия .

Рабочий чертёж пружины растяжения.

Все пружины на чертежах изображаются в свободном состоянии, т. е. исходя из условия, что пружина не испытывает внешних усилий.

Для обеспечения центрирования пружины сжатия и ликвидации перекосов в работе на ее концах выполняют плоские опорные поверхности (путем поджатия по целому витку или по 3/4 витка, которые затем шлифуют на 3/4 окружности по торцу пружины). Поэтому пружина, помимо рабочих витков, имеет 2 или 1,5 поджатых витка, называемых опорными или нерабочими витками.

Наиболее распространены пружины, имеющие 1,5 опорных витка (рис. 378, а).

Расчетом обычно устанавливаются следующие параметры пружины: диаметр проволоки d, наружный диаметр D , шаг t и число рабочих витков n . Число рабочих витков обычно округляется до величины, кратной 0,5. Если принять, что пружина должна иметь 1,5 опорных витка, то для нее могут быть подсчитаны:

1) длина (высота) в свободном состоянии H 0 = n*t + d ;
2) полное число витков n 1 = n + 1,5.

Когда винтовая пружина имеет более четырех рабочих витков, то с каждого конца пружины изображают один или два рабочих витка, помимо опорных. Остальные витки не изображают, а по всей длине пружины проводят осевые линии через центры сечений витков (см. рис. 376 и 377),
В связи с тем, что некоторые параметры пружины (шаг, число витков и длина пружины) связаны между собой определенными соотношениями, на чертежах пружин отдельные размеры приводятся как справочные.

Учитывая, что сортамент материала (например, проволока диаметром 6 мм), указанного в основной надписи, вполне определяет форму и размер поперечного сечения витка пружины, на чертежах этот размер не указывается или приводится как справочный (см. рис. 376 и 377).

В отличие от пружин сжатия, у которых в свободном состоянии между витками имеются зазоры, пружины растяжения выполняются без зазоров между витками (см. рис. 377), т. е. они в свободном состоянии имеют шаг /, равный диаметру проволоки d.

Чертёж " б" иллюстрирует построение витков пружины растяжения.

Чертёж витков пружины.

Эти витки пружины растяжения (за исключением зацепов) являются рабочими.

Длина пружины растяжения (без зацепов) H 0 =d* (n+1 ), где n - число витков пружины. Для пружин с зацепами, представленными на рис. 377, можно подсчитать длину пружины в свободном состоянии между зацепами: H o "=H0+2* (D-d), где D - наружный диаметр пружины; d - диаметр проволоки.

Радиус изгиба зацепов:

R = (D + 2*d)/2

Расстояние между торцом зацепа и ближайшим вит ком пружины можно принимать равным D I 3.

На чертежах пружины (за исключением пружин кручения) изображаются только с правой навивкой,
направление же навивки указывается в технических требованиях.

В технических требованиях указывается также число рабочих витков п, а для пружин сжатия и полное число витков пх.

На производственных чертежах некоторые параметры пружин записывают в технические требования в определенной последовательности.

Если к изготовленной пружине предъявляется требование в отношении развиваемых ею усилий, то на производственном чертеже пружины помещают диаграмму испытаний, на которой показывают зависимость нагрузки от деформации (или наоборот).

Чертежи пружин выполняют по ГОСТ 2.401-68. Винтовые пружины сжатия и растяжения изображают с правым направлением навивки. Левое направление навивки указывают в технических требованиях.

Пружины кручения изображают с требуемым направлением навивки.

Для параметров пружин установлены следующие основные обозначения:

Высота (длина) пружины в свободном состоянии - # 0 ; то же между зацепами - #" 0 ; высота тарельчатой пружины в свободном состоянии - /? 0 ; высота (длина) пружины под нагрузкой- Я, Н 2 , Ну деформация (прогиб) пружины осевая - Яр Р 2 , Р 3 , тарельчатой максимальная - / 3 , угловая -

Фг Ф 2 > ф 3 ;

• диаметр пружины наружный - /), внутренний - Д р диаметр конической пружины наружный малый - /У;
• диаметр контрольного стержня - Я с, гильзы - Я р;
• длина развернутой пружины - Я;
• длина пластинчатой пружины в свободном состоянии -

• зазор между концом опорного витка и соседним рабочим витком - X;
• момент силы - М р Му Му
• напряжение касательное при кручении - т., т? , т 3 , нормальное при изгибе - 0р
• сила пружины - Р { , Р 2 , Р 3 ;
• сила межвиткового давления - Р и;
• толщина (высота) сечения - 5;
• толщина конца опорного витка - 5 к;
• угол между зацепами пружины кручения под нагрузкой а р

• число жил в тросе - /;
• число рабочих витков или тарельчатых пружин в пакете - п
• число витков полное или число витков спиральной пружины В свободном СОСТОЯНИИ - Яр число оборотов барабана спиральной пружины - ц/р
• шаг троса - ^ р;
• ширина сечения - В
• ширина опорной плоскости тарельчатой пружины - Ь. Индекс 1 применяют для указания величин, соответствующих

предварительной деформации, индекс 2 - рабочей деформации, индекс 3 - максимальной деформации пружины.

Примеры чертежей пружин (сжатия) приведены на рис. 9.41 - 9.45.

На рис. 9.41 приведена пружина сжатия с поджатыми на у 4 витка концами и шлифованными на 3 / 4 окружности опорными поверхностями. На рис. 9.42 показана пружина сжатия с прямоугольным сечением витка с поджатыми на 3 / 4 витка концами и шлифованными на 3 / 4 окружности опорными поверхностями. На рис. 9.43 дана пружина сжатия трехжильная с поджатыми на 3 / 4 витка концами. На рис. 9.44 приведена пружина сжатия коническая из проволоки круглого сечения с поджатыми на 3 / 4 витка концами и шлифованными на 3 / 4 окружности опорными поверхностями. На рис. 9.45 пружина сжатия коническая (телескопическая) из заготовки прямоугольного сечения со шлифованными на 3 / 4 окружности опорными поверхностями. На рис. 9.46 концы витков пружин сжатия: а, 6 - поджатые на целый виток: нешлифованный (а ), зашлифованный на 3 А окружности (б); в - поджатые на 3 / 4 витка и зашлифованные на У 4 окружности.

На рабочем чертеже пружины с контролируемыми силовыми параметрами помещают диаграмму испытаний, на которой показывают зависимость нагрузки от деформации или деформации от нагрузки. Если заданным параметром является высота или дефор-

Сечение битко (М...)

пружины

р 2 =...±...

р, .... ±

Нопрабление набибки пружины - протиб чособой стрелки.

Нопрабление сбибки троса -по чособой стрелке.

* Размеры и параметры для спрабок

Зоготобка (М...)

мация (линейная или угловая), то указывают предельные отклонения нагрузки - силы или момента (см. рис. 9.41...9.45). Если заданным параметром является нагрузка, то указывают предельные отклонения высоты или деформации.

Для пружины растяжения с межвитковым давлением на диаграмме указывают значение силы Р н (рис. 9.47).

Если для характеристики пружины достаточно задать только один исходный и зависимый от него параметр (например, Р 2 и 7^, ср 2 и М 2), то диаграмму на чертеже можно не приводить, а эти параметры указывать в технических требованиях.

Для спиральной плоской пружины с контролируемыми силовыми параметрами кроме диаграммы на чертеже помещают схему закрепления пружины с указанием размеров вала и барабана (рис. 9.48), к которым крепятся концы пружины.

Для пакета тарельчатых пружин с контролируемыми силовыми параметрами на чертеже приводят кроме диаграммы схему расположения пружин в пакете (рис. 9.49).

Если в механизме используют одну тарельчатую пружину с контролируемыми силовыми параметрами, то диаграмму можно приводить и для одной пружины.

Для пластинчатой пружины с контролируемыми силовыми параметрами кроме диаграммы на чертеже приводят схему закрепления пружины и указывают размеры от точки приложения нагрузки до места закрепления (рис. 9.50).

Для ограничения размеров только по внутреннему или наружному диаметру винтовой пружины на чертеже указывают одно из требований по стержню или гильзе (?> с или /) г). Можно указать на чертеже предельные отклонения диаметра пружины, тогда требование о контроле по стержню и гильзе на чертеже не помещают.

На чертеже указывают справочные значения силы Р 3 , момента Му деформации пружины осевой Р 3 и угловой ср 3 , угла между за-

Схема закрепления пружины при измерении момента силы

Форма кониоб (М..)

Схема расположения пружин б пакете при силобых испытаниях

цепами пружины а 3 , числа оборотов барабана спиральной пружины |/ 3 , высоты пружины под нагрузкой # 3 , модуля сдвига С, модуля упругости Е, максимального напряжения при кручении т 3 и при изгибе а 3 .

На чертеже пружины стандартизованной конструкции значения величин С, Е, т 3 , а 3 можно не указывать, при этом в технических требованиях чертежа приводят ссылку на стандартизованную пружину.

Значение твердости указывают при необходимости только на чертеже пружины, подвергающейся после навивки термической обработке.

Сортамент материала пружины, полностью определяющий размеры и предельное отклонение поперечного сечения, указывают в графе Материал основной надписи чертежа.

Когда необходимо учитывать изменения формы и размеров сечения, на чертеже показывают форму и размеры сечения витка готовой пружины (см. рис. 9.42).

На чертеже пружины основные технические требования рекомендуется приводить в такой последовательности записями по типу:

С* = ...Па; т 3 = ...Па; Е* = ...Па; о 3 = ...Па.

Пружина... ГОСТ...

Направление навивки пружины...

Направление свивки троса...

/=...; п = п . = НЯС = Д. = ... мм; /) = ... мм.

• 1 1 С
• * Размеры для справок. Параметры для справок или размеры параметры для справок.

Пакет пружин маркировать на бирке и применять комплектно. Остальные технические требования по...

• шаг пружины - Г;

При создании точной технической документации различных устройств, часто требуется выполнить чертеж пружины. Не удивительно, ведь этот элемент является неотъемлемой частью многих приборов, станков, аппаратов и устройств.

Для того, чтобы грамотно перенести параметры конструкции на бумагу понадобятся следующие принадлежности:

• простой карандаш;
• калькулятор;
• лист бумаги требуемого формата;
• линейка;
• циркуль;
• ластик.

Ход работы

Прежде чем приступить к созданию чертежа, нужно определиться с видом пружины. Самыми распространенными считаются цилиндрические винтовые изделия с круглым сечением, которые обладают стандартными размерами. Следует учесть, что схематические наброски приемлемы на сборочных чертежах. В остальных случаях - изображение принято выполнять в подлинных размерах или в измененном виде с обязательным указанием принятого масштаба. Эти данные заносятся в соответствующую графу вместе с другой сопроводительной информацией.

Также к подготовительному этапу относятся измерительные процессы. Правильная постройка чертежа зависит от значений основных параметров: внутреннего и наружного диаметров проволоки, количества витков и их шага, общего размера.

Высчитать требуемые показатели можно так:

1. Полное количество витков находят по формуле n1 = n + 1,5. Число рабочих витков подсчитывается и округляется до числа, кратного 0,5.
2. Длина рассчитывается с помощью формулы H0 = n*t + d, где n - количество витков, t - шаг, а d - это диаметр проволоки.
3. H0" = H0 + 2*(D - d) - это формула, решение которой соответствует длине с зацепом.
4. R = (D + 2*d)/2 - это радиус изгиба.

Получив результаты вычислений, можно приступать к построению чертежа.

Пружинную конструкцию представляют в свободном состоянии, в котором деталь не находится под воздействием давления извне. Элемент располагается на листе в горизонтальном положении. Центрирование пружины сжатия отмечается изображением опорных поверхностей на ее концах. В большинстве случаев роль таких поверхностей выполняют два опорных витка. Их контуры передаются упрощенно прямыми линиями. Разрез винтовых элементов изображается сечением витков. Если толщина сечения составляет не более миллиметра, то оно изображается схематически. Если же толщина не превышает 2 мм., то сечение заполняется темным цветом.