Пружины и упругие элементы широко используют в конструкциях в качестве виброизолирующих, амортизирующих, аккумулирующих, натяжных, динамометрических и других устройств.
Классификация пружин. По виду воспринимаемой нагрузки различают пружины растяжения, сжатия, кручения и изгиба. По геометрической форме их называют винтовыми, спиральными, прямыми и др.
В машиностроении распространены винтовые цилиндрические пружины растяжения (рис. 8.1, а), сжатия (рис. 8.1, б) и кручения (рис. 8.1, в), а также фасонные пружины сжатия (рис. 8.1, г – е).
Их изготавливают из проволоки круглого сечения путем навивания на оправке.
Рис. 8.1. Эскизы пружин:
а – растяжения, б – сжатия, в – кручения, г-е – фасонные
В конструкциях применяют реже специальные пружины: тарельчатые и кольцевые (рис. 8.2, а, б) – сжатия; спиральные (рис. 8.2, в) и стержневые (рис. 8.2, г) – кручения; листовые и рессоры (рис. 8.2, д) – изгиба.
Рис. 8.2. Специальные пружины:
а – тарельчатая, б – кольцевая, в – спиральная, г – стержневая, д – рессора
Пружины растяжения навивают без просветов между витками и даже с начальным надавливанием витков, компенсирующим частично внешнюю нагрузку.
Пружины сжатия навивают с просветом между витками, который должен на 10…20 % превышать осевые упругие перемещения каждого витка при наибольшей внешней нагрузке.
Пружины кручения навивают с малым углом подъема и небольшими зазорами между витками (0,5 мм).
Основным материалом пружин являются высокопрочная специальная пружинная проволока I, II и III классов диаметром 0,2-5 мм, а также высокоуглеродистые стали 65, 70, марганцовистая сталь 65Г, кремнистая сталь 60С2А, хромованадиевая сталь 50ХФА и др.
Пружины, предназначенные для работы в химически активной среде, изготовляют из цветных сплавов.
Для защиты поверхностей витков от окисления пружины ответственного назначения покрывают лаком или промасливают, а пружины особо ответственного назначения оксидируют, а также наносят цинковое или кадмиевое покрытие.
Резиновые упругие элементы применяют в конструкциях упругих муфт, вибро- и шумоизолирующих опорах и других устройствах для получения больших перемещений. Такие элементы обычно передают нагрузку через металлические детали (пластины, трубки и т.п.) (рис. 8.3).
Рис. 8.3. Резинометаллические опоры
с гасителем колебаний
Преимущества резиновых упругих элементов следующие:
- электроизолирующая способность;
- высокая демпфирующая способность (рассеяние энергии в резине достигает 30…80 %);
- способность аккумулировать большее количество энергии на единицу массы, чем пружинная сталь (до 10 раз).
Материал элементов – техническая резина с пределом прочности σВ ≥ 8 МПа; модуль сдвига G = 500…900 МПа.
