Классы и разряды пружин

Ниже рассматриваются винтовые цилиндрические пружины сжатия и растяжения из стали

круглого сечения с индексами i = D/d от 4 до 12.

Приводимые данные распространяются на пружины для работы при температурах от

-60 до +120° С в неагрессивных средах. Пружины разделяют на классы, виды и разряды (табл. 1 и 2).

Класс пружин

характеризует режим нагружения и выносливости, а также определяет основные требования к материалам и технологии изготовления.

Разряды пружин

отражают сведения о диапазонах сил, марках применяемых пружинных сталей, а также нормативах по допускаемым напряжениям.

Отсутствие соударения витков у пружин сжатия определяется условием vmax / vk < 1,

где vmax - наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или при разгрузке, м/с; vk - критиче

ская скорость пружин сжатия. м/с (соответствует возникновению соударения витков пружины от сил инерции).

При определении размеров пружин необходимо учитывать, что при vmax> vk  , помимо касательных напряжений кручения, возникают контактные напряжения от соударения витков, движущихся по инерции после замедления и остановок сопрягаемых с пружинами деталей. Если соударение витков отсутствует, то лучшую выносливость имеют пружины с низкими напряжениями τ3, т. е. пружины класса I по табл.1, промежуточную - циклические пружины класса II и худшую - пружины класса III.

При наличии интенсивного соударения витков выносливость располагается в обратном порядке, т. е. повышается не с понижением, а с ростом τ3 . В таком же порядке располагается и стойкость, т. е. уменьшение остаточных деформаций или осадок пружин в процессе работы.

Средствами регулирования выносливости и стойкости циклических пружин в рамках каждого класса при неизменных заданных значе

ниях рабочего хода служат изменения разности между максимальным касательным напряжением при кручении

τ3

и касательным напряжением при рабочей деформации

τ2.

 

1. Классы пружин (ГОСТ 13764-86)

 

Примечание. Указанная выносливость не распространяется на зацепы пружин растяжения.

 

2. Разряды пружин (по ГОСТ 13764-86)

 

Примечания: 1. Максимальное касательное напряжение при кручении приведено с учетом кривизны витков. 
2. Rm - предел прочности пружинных материалов

 

Возрастания разности τ3 ~ τ2 обусловливают увеличение выносливости и стойкости циклических пружин всех классов при одновременном возрастании размеров узлов. Уменьшение разностей τ3- τ2 сопровождается обратными изменениями служебных качеств и размеров пространств в механизмах для размещения пружин.

Для пружин I класса расчетные напряжения и свойства металла регламентированы так, что при vmax / vk < 1 обусловленная выносливость пружин при действии силы F1 (сила пружины при предварительной деформации) не менее 0,2 F3 (сила пружины при максимальной деформации) обеспечивается при всех осуществимых расположениях и величинах рабочих участков на силовых диаграммах разности напряжений τ3 - τ2 и τ2 - τ1 (касательное напряжение при предварительной деформации). 
Циклические пружины II класса при

vmax / vk < 1

в зависимости от расположения и размера рабочих участков могут быть поставлены в условия как неограниченной, так и ограниченной выносливости. 
Циклические пружины III класса при всех отношениях vmax / vk и относительном инерционном зазоре пружин d не более 0,4 характеризуются ограниченной выносливостью, поскольку они рассчитаны на предельно высокие касательные напряжения кручения, к которым при vmax / vk > 1 добавляются контактные напряжения от соударения витков.

Все статические пружины, длительно пребывающие в деформированном состоянии и периодически нагружаемые со скоростью vmax / vk относятся ко II классу. Вводимые ограничения расчетных напряжений и свойств проволоки (см. табл. 2) обеспечивают неограниченную стойкость статических пружин при остаточных деформациях не более 15 % максимальной деформации s3. 

Допустимые остаточные деформации статических пружин регламентируются координацией сил пружины при рабочей деформации s3 на силовых диаграммах, причем увеличение разности F3 - F2 способствует уменьшению остаточных деформаций. Технологические средства регулирования выносливости и стойкости пружин определяются документацией на технические требования.