Краткие теоретические сведения

1 2 3 4 5

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Томский государственный университет

Систем управления и радиоэлектроники

(ТУСУР)

ИСПЫТАНИЕ ВИТЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРУЖИН НА СЖАТИЕ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

по прикладной механике

для студентов всех специальностей

Томск

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Томский государственный университет

систем управления и радиоэлектроники

(ТУСУР)

Кафедра механики и графики (МиГ)

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой МГ

________ Люкшин Б.А.

Механика

ИСПЫТАНИЕ ВИТЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРУЖИН НА СЖАТИЕ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

по механике и прикладной механике

для студентов всех специальностей

Указания рассмотрены и

одобрены на методическом

семинаре кафедры МиГ,

протокол.

Разработчик

Доцент кафедры

механики и графики

_________ Реутов А.И.

"___"____________ 2012 г.

Томск

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.......... 4

1.Цель работы.......... 4

2. Краткие теоретические сведения....... 4

3. Устройство и принцип работы........ 8

4. Указания мер безопасности....... 9

5. Подготовка к работе......... 10

5. Порядок выполнения работы...... 10

6. Содержание отчета......... 11

7. Контрольные вопросы....... 12

8. Литература.......... 12

ВВЕДЕНИЕ

В механических узлах РЭC и ЭВC широко применяются упругие элементы. Пружины являются одними из наиболее распространенными упругими элементами. Они используются в качестве амортизаторов для смягчения ударов и толчков, для аккумулирования энергии и приведения в движение отдельных механизмов и узлов.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомление с основными характеристиками винтовых пружин, исследование деформирования витых цилиндрических пружин при их сжатии, построения упругих характеристик пружин, теоретическое определение осадки пружин, сопоставление экспериментально полученной осадки пружины с расчетной.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Расчетная схема витой цилиндрическая пружина представляет собой пространственно-изогнутый стержень, ось которого имеет винтовую линию.

Основными геометрическими параметрами цилиндрических винтовых пружин растяжения-сжатия являются (рис.1): D_ср – средний диаметр (средний радиусом витка R_ср), d – диаметр проволоки, H – длина пружины в свободном состоянии, t – шаг витка (t = H/n), угол подъема витков α = arctg (t/πD_ср). Обычно a < 5⁰, в этом случае, т.е. при малых углах подъема, tga» a и

cosa»1.

Конструктивными параметрами являются: n – число рабочих витков, c = D₀ / d – индекс пружины, характеризующий кривизну ее витка.

Рис.1.

К силовым и упругим параметрам можно отнести: характеристику пружины, жесткость пружины К, жесткость одного витка пружины К₁, минимальную рабочую P₁, максимальную рабочую P₂ и предельную P₃ силы пружины, величину деформации пружины λ под действием приложенной силы.

С увеличением индекса (с) жесткость пружины снижается.

Характеристикой называется зависимость перемещения λ пружины от нагрузки P, вызвавшей эту деформацию, т.е. график зависимости осадки l от сжимающей силы Р - λ=λ(P).

Жесткостью пружины K называется предел отношения приращения силы нагрузки ΔP к приращению перемещения Δλ, т.е. К = lim ΔP / Δλ Н/мм.

Жесткость зависит от типа винтовой пружины, ее размеров и свойств материала пружины. Жесткость пружины равна величине нагрузки, необходимой для деформации всей пружины на единицу длины.

Жесткость пружины равна величине нагрузки, необходимой для деформации всей пружины на единицу длины, т.е. жёсткость – это сила, соответствующая единичному перемещению. Экспериментальная жесткость пружины определяется по формуле К = P / λ.

Связь между жесткостью цилиндрической винтовой пружины с модулем упругости, геометрическими и конструктивными параметрами выражается формулой

где G – модуль сдвига материала пружины.

Характеристика пружины имеет высокую чувствительность к геометрическим параметрам. Малые отклонения диаметральных размеров D_ср и d от номинальных значений вызывают значительные изменения податливости и жёсткости пружины.

Для измерительных упругих элементов применяется понятие чувствительности (податливости). Чувствительность S величина, обратная жесткости, и показывает деформацию, которая получается при изменении силы нагрузки P, равном единице.