Упругие элементы.

В каждой машине есть специфические детали, принципиально отличающиеся от всех остальных. Их называют упругими элементами. Упругие элементы имеют разнообразные, весьма непохожие друг на друга конструкции. Поэтому можно дать общее определение.

Упругие элементы– детали, жёсткость которых намного меньше, чем у остальных, а деформации выше.

Благодаря этому своему свойству упругие элементы первыми воспринимают удары, вибрации, деформации.

Упругие элементы находят широчайшее применение:

- для амортизации;

- для создания постоянных сил;

- для силового замыкания кинематических пар, чтобы исключить влияние зазора на точность перемещения, например в распределительном кулачковом механизме двигателя внутреннего сгорания;

- для аккумуляции (накопления) механической энергии (часовые пружины, пружина оружейного бойка, дуга лука, резина рогатки и т.д.);

- для измерения сил (пружинные весы основаны на связи веса и деформации измерительной пружины по закону Гука);

- для восприятия энергии удара, например буферные пружины, применяемые в железнодорожных составах, артиллерийских орудиях;

Обычно упругие элементы выполняются в виде пружин различных конструкций (рис. 91).

Рис. 91. Конструкции пружин

Основное распространение в машинах имеют упругие пружины растяжения (а), сжатия (б) и кручения (в) с различным профилем сечения проволоки. Применяются также фасонные (г), многожильные (д) и составные пружины (е) имеющие сложную упругую характеристику применяющиеся при сложных и высоких нагрузках. Цилиндрическая или коническая форма пружин удобна для размещения их в машинах.

В упругих пружинах сжатия и растяжения витки подвержены кручению. Цилиндрическая форма пружин удобна для размещения их в машинах.

Разработано множество конструкций специальных пружин (рис.92).

Рис. 92. Специальные пружины

Наиболее часто используемые – тарельчатые (а), кольцевые (б), спиральные (в), стержневые (г) и листовые рессоры (д), обладающие кроме амортизирующих свойств высокой способностью гасить (демпфировать) колебания за счёт трения между пластинами. Кстати, такой же способностью обладают и многожильные пружины (рис. 92.д).

Тарельчатые пружины применяют при больших нагрузках, малых упругих перемещениях и стесненных габаритах по оси приложения нагрузки.

Широко применяются неметаллические упругие элементы (рис.93), выполненные, как правило, из резины или полимерных материалов.

Рис.93. Типовые резиновые упругие элементы

Такие резиновые упругие элементы применяются в конструкциях упругих муфт, виброизолирующих опор (рис.100), мягких подвесок агрегатов и ответственных грузов. При этом компенсируются перекосы и несоосности. Для защиты резины от износа в них применяют металлические детали – трубки, пластины и т.п. материал элементов – техническая резина с пределом прочности ³ 8 МПа, модуль сдвига G = 500…900 МПа. В резине, из-за малого модуля упругости, рассеивается от 30 до 80 процентов энергии колебаний, что примерно в 10 раз больше, чем у стали.

Рис. 100. Упругая опора вала

Пружины и резиновые упругие элементы применяются в конструкциях некоторых ответственных зубчатых колёс, где они сглаживают пульсации передаваемого вращающего момента, заметно увеличивая ресурс изделия (рис.11).

Рис.101. Упругие элементы в зубчатых колёсах

а – пружины сжатия, б – пластинчатые пружины

Здесь упругие элементы встраиваются в конструкцию зубатого колеса.

Для больших нагрузок при необходимости рассеяния энергии вибрации и ударов применяют пакеты упругих элементов (пружин).

Kонтрольные вопросы

1. К какому виду соединений относятся резьбовые соединения?
2. Как классифицируют резьбы в зависимости от формы поверхности, на которой образуется резьба?
3. Как классифицируют резьбы в зависимости от формы профиля резьбы?
4. Как классифицируют резьбы в зависимости от назначения?
5. Где применяют резьбы?
6. Назовите достоинства и недостатки резьбовых соединений.
7. Что понимают под профилем резьбы, шагом резьбы, углом профиля и углом подъема резьбы?
8. Где применяется метрическая резьба? Какие различают виды метрической резьбы?
9. Где применяют трубную, дюймовую, трапецеидальную, круглую и упорную резьбы? Какой профиль они имеют?
10. В каких случаях применяют резьбу с мелким шагом?
11. Почему крепежные детали имеют резьбу треугольного профиля?
12. Почему в грузовых винтах применяется упорная однозаходная резьба?
13. С помощью каких деталей осуществляются резьбовые соединения?
14. Какие крепежные детали относятся к деталям общего назначения?
15. Какие виды винтов и гаек вам известны?
16. Какими бывают болты и шпильки в зависимости от их назначения?
17. Что является основным критерием работоспособности резьбовых соединений?
18. Какие напряжения возникают в стержне болта, в теле гайки, в витках резьбы?
19. По какому критерию работоспособности производят расчет на прочность болтов, винтов и шпилек?
20. По какой формуле определяется расчетный диаметр стержня болта?
21. По какой формуле определяется наружный диаметр резьбы? 22. Каковы достоинства и недостатки шпоночных соединений?
23. Какие виды шпонок известны?
24. В каких случаях устанавливают призматические шпонки?
25. Какие достоинства имеют соединения сегментными шпонками? Где их применяют?
26. В каких случаях применяют клиновые и тангенциальные шпонки?
27. Что является основным критерием работоспособности шпоночного соединения?
28. По какому условию рассчитываются шпонки на прочность?
29. Назовите достоинства и недостатки шлицевых соединений.
30. По каким признакам различают шлицевые соединения?
31. Назовите способы центрирования шлицевых соединений.
32. Что является основным критерием работоспособности шлицевых соединений?