Лекция №20
Упругие элементы
Основные определения
Упругие элементы (пружины) – детали, упругие деформации которых используются в работе различных механизмов и приборных устройств.
По геометрическим признакам упругие элементы делятся на стержневые и оболочковые.
Стержневые делятся на плоские, спиральные, винтовые.
Оболочковые делятся на мембраны (мембранные коробки и их наборы), сильфоны и трубчатые пружины.
Простейшей конструкцией мембраны является круглая плоская, которую условно называют «хлопающей», такие мембраны используют в контактных группах.
Мембранные коробки разделяют на: манометрические, которые используют для измерения давления внутренних сред (масло, вода, газ) и анероидные, которые используют для измерения давления внешней среды; принцип действия такой коробки состоит в измерении разности давления внутри коробки, из которой откачен воздух и внешним давлением.
Сильфоны – тонкостенная цилиндрическая трубка с поперечной кольцевой гофрировкой. Используют два конструктивных варианта: из цельнотянутой цилиндрической заготовки и сконструированные путем пайки (сварки) отдельных гофров.
По назначению упругие элементы делятся на следующие группы:
Измерительные пружины применяются в измерительных приборах, таких как манометры, динамометры, термометры и прочие. Основные требования - стабильность зависимости деформации от приложенного усилия и линейность рабочей характеристики.
Натяжные пружины обеспечивают силовой контакт между деталями. Основное требование - усилие прижатия должно быть постоянно.
Заводные пружины используются в часах и лентопротяжных механизмах. Основное требование - способность запасать необходимую энергию упругих деформаций.
Пружины кинематический устройств – пружины упругих опор. Основное требование – гибкость и прочность.
Пружины амортизаторов должны выдерживать переменные нагрузки, удары и большие перемещения.
Пружины фрикционных и храповых муфт - винтовые пружины кручения. Основное требование – высокая износостойкость.
Токоведущие упругие элементы - тонкие винтовые или спиральные пружины, которые одновременно совмещают и функцию измерителя. Основное требование – малое электрическое сопротивление.
Разделители сред обеспечивают возможность передачи усилия или перемещение от одной среды к другой посредством одинарных мембран или сильфонов.
Материалы упругих элементов
Материалы упругих элементов должны обладать следующими свойствами:
- высокой упругостью;
- высокой пластичностью;
- прочностью и выносливостью;
а также в особых условиях эксплуатации - электропроводимостью, немагнитностью, коррозионной стойкостью и термостойкостью).
К таким материалам относятся:
- нержавеющие и легированные стали У8A, У10A, 65Г,
- бронзы БркМцЗ-1; Бр ОЦ 4-3,
- латуни Л62; Л80,
- фторопласты, резина.
Основные параметры стержневых упругих элементов
1.Упругая (рабочая) характеристика – зависимость деформации от приложенного усилия (сила, момент):
| 
|
2. Жесткость – предел отношения приложенной нагрузки к деформации:
| 
|
3. Чувствительность - предел отношения приложенной деформации к нагрузке:
В измерительных пружинах при расчетах удобнее пользоваться чувствительностью S, в силовых – жесткостью K.
В приборах также используются различные сочетания соединения пружин.
Виды соединения пружин