EoW July 2014

Техническая статья

проектирования пружин натяжения заключается в том, что крюки абсолютны твердые и не подвержены упругой или пластической деформации до их максимальной расчетной нагрузки. Предположение является неверным, но для пружин натяжения с более 20 пружинами в корпусе допущенная ошибка при неучтенной деформации крюка действительно небольшая. Большинство пружин натяжения сделаны либо из тянутой углеродистой стали (иногда с покрытием из цинка или цинка/алюминия) по EN 10270‐1 или тянутой нержавеющей стали по EN 10270‐3, марки 1.4310 или типа 302. Таким образом, здесь рассмотрены два данных материала. 2 Пружины Пружины для данного исследования были предоставлены благодаря компании «Advanex» в Великобритании, Ноттингеме. Они были навиты на автоматическом станке, которые сформировали оба крюка, и вскоре после навивки автор собрал забрал пружины, чтобы провести теплообработку при четко контролируемых условиях без излишней задержки после навивки. Пружины были изготовлены из проволоки 0,71 мм, а их номинальный наружный диаметр составлял 6,03 мм, 19,5 витков, довольно большое количество начального натяжения и имели английские или переходные крюки на конце. Предел прочности при растяжении углеродистой стали был 2465МПа, а у нержавеющей стали 2465MПа. Проектирование пружин из углеродистой стали, как представлено в SCP (3) , при использовании EN13906‐2 в качестве метода проектирования, как показано на рисунке 3. 3 Термообработка Пружины прошли теплообработку в печи благодаря «IST (4) что удалось провести при температуре ±5°C, а общее время теплообработки составляло всегда 20 минут. Между пружин была помещена термопара, показывающая, что температура пружин достигла температуры, установленной в печи за две минуты нахождения внутри печи. Образцы 20 пружин прошли теплообработку – углеродистая сталь при 150, 200, 250, 300 и 350°C, а нержавеющая сталь – при 200, 250, 300, 350, 400 и 450°C. 4 Нагрузочные испытания Пружины прошли нагрузочные испытания в соответствии со следующим режимом благодаря «IST (4) ». Свободная длина пружин была измерена на приборе нагрузочных испытаний (фактическая длина при нагрузке 0,1 Н), и затем была измерена нагрузка при 30мм. Было проверено, что нагрузка до 30 мм не влияет на свободную длину, и затем пружины прошли нагрузочное испытание при поступательно увеличивающихся длинах, каждый раз при этом вновь измерялась свободная длина, которая не изменилось значительно, а затем была повторно измерена нагрузка при 30 мм. Испытания были продолжены, пока потеря нагрузки при 30 мм была минимум два процента. Типичный ряд результатов показан в таблице 1. От двух до пяти пружин прошли испытания при каждой температуре теплообработки, ибыливзятысредниерезультаты. Результаты подытожены в таблице 2 для углеродистой стали. Сразу становится очевидным, что теплообработка чрезвычайно положительно влияет на эксплуатационные показатели пружины натяжения, таким образом, верно, что в мировых стандартах проектирования всегда предположено, что тепловая обработка была выполнена после навивки. Дальнейшее рассмотрение данных результатов показывает, что так как наружный диаметр становился меньше при более

Идентификатор: Номер части:

Advanex

Исследуемые пружины

Тип пружины: натяжения из круглой проволоки Спроектированы по:

EN 13906-2: 2001 DIN 2097: 1973

Стандарт допустимого предела:

Материал EN 10270-1 Тянутая Модуль Юнга (E) Модуль жесткости (G)

206000 Н/мм 2 81500 Н/мм 2 .00000785Кг/мм 3

Плотность

Отсутствие предварительного напряжения:

0-45

%

Тип конца

Переходная петля

Выбор петли

Равная диаметру корпуса

Наружный диаметр петли

6.03

мм

Расчетные параметры Диаметр проволоки Наружный диаметр Коэффициент упругости Начальное натяжение Всего витков

0.710 мм

6.03

мм

19.50

0.880 N/мм (Вычисленные данные)

4.92

N

Свободная длина

25.00 мм

Данные по натяжению

Рабочие положения

Нижнее

% натяжения

натяжение Нет данных

I T

1

2

SL

SM DM SH DH

2070 2070 2330 2330 2465

9 U 17 U 48 O 9 U 17 U 48 O 8 U 15 U 42 U 8 U 15 U 42 U

Specified

8 U 14 U

40 U

Эксплуатационные данные

Рабочие положения 1 2

Длина (мм) Нагрузка (N)

30.00 48.95

9.32 5.00 353

26.00 23.95

Деформация (мм)

Напряжение корпуса (N/мм 2 ) Напряжение петли (N/мм 2 ) Допуск по нагрузке марка 1 (N) Допуск по нагрузке марка 2 (N) Допуск по нагрузке марка 3 (N) Вычисленные данные Приблизительная свободная длина: Начальное напряжение натяжения:

985

807.07 2252.3 0.891 1.05

1.41 2.26

1.67 2.66

23.78 мм 186.33 N/мм 2 14.55 мм 14.76 мм

Длина корпуса:

Длина корпуса (макс): Фактор напряжения: Индекс пружины: Внутренний диаметр: Диаметр среднего витка: Внутренний диаметр петли:

1.19 7.50 4.61 5.32 4.61

мм мм мм

Длина проволоки:

361.06 мм 0.112 Кг N/A мм 22.35 мм 22.35 мм 25.86 мм 25.86 мм

Вес/100:

Естественная частота:

27958 ОБ/МИН

Имеющаяся деформация (SL): Имеющаяся деформация (SM): Имеющаяся деформация (DM): Имеющаяся деформация (SH): Имеющаяся деформация (DH):

Авторское право на ПО © 2002-2011 Institute of Spring Technology, Шеффилд, Великобритания (V1.0.15)

▲ ▲ Рисунок 3: Номинальное проектирование пружины из углеродистой стали с учетом теплообработки пружин

51

www.read-eurowire.com

июль 2014 г.