Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Обозначение параметров, методика определения размеров

УДК 669.14-272.272:006.354 Группа Г11 -
ГОСУДАР СТВрНЫИ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ и РАСТЯЖЕНИЯ ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ.
Обозначение параметров, методика определения размеров
Cylindrical helical compression (tension) springs
made of round steel.
Design' Hon of parameters, methods
for d._ ermination of dimensions
Срок действия с 01.07,88 до 01.07.98
1. Обозначения параметров пружин, расчетные формулы и зна­чения должны соответствовать указанным в табл. 1 и 2 и на черт. 1—7, основные параметры витков пружин — указанным в ГОСТ 13765-86 — ГОСТ 13776-86.
Таблица 1
1. Сила пружины при пред­варительной деформации, н
2. Сила пружины при рабо­чей деформации (соответствует наибольшему принудительно­му перемещению подвижного звена в механизме), Н
Г1
Принимаются в зависимости от нагрузки пружины

F2

3. Рабочий ход пружины, мм
h
V іпах

4. Наибольшая скорость пе­ремещения подвижного конца пружины при нагружении или разгрузке, м/с

5. Выносливость пружины — число циклов до разрушения
NF.

6. Наружный диаметр пру­жины, мм
'Di
Предварительно принимаются с учетом конструкции узла. Уточ­няются по таблицам

(ГОСТ 13766-86—ГОСТ

13'776-86

Издание официальное
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта СССР
Наименование параметра
Обозначения
Расчетные формулы и значения
7. Относительный инерцион­ный зазор пружины сжатия. Для пружин растяжения слу­жит ограничением максималь­ной деформации •
6
Г,
6 = 1-/- ... (1)
г3
Для пружин сжатия I и II клас­сов
6 = 0,05 до О,25_
Для пружин растяжения
6 = 0,05 до 0,10
Для одножильных пружин
III класса -
6=0,10 до 0,40
Для трехжильных III класса
6 = 0,15 до 0,40
8. Сила пружины при макси­мальной деформации, Н
Рз
Рз - i — g (2)
Уточняется по таблицам

ГОСТ 13766-86—

ГОСТ 13776-в&
9. Сила предварительного на­пряжения (при навивке из хо­лоднотянутой и термообрабо­танной проволоки), Н
Fa
(0,1—0,25)f3
10. Диаметр проволоки, мм
d
Выбирается по таблицам

ГОСТ 13764-86—

ГОСТ 13776-861

11. Диаметр трехжильного троса, мм
dt
Cl

12. Жесткость одного витка пружины, Н/мм,

13. Максимальная деформа­ция одного витка пружины мм
«3 (при До = О s3' (при F0>0)
Выбирается по таблицам

ГОСТ 13764-86—

ГОСТ 13776-86

4=4 (3)
14. Максимальное касатель­ное напряжение пружины, МПа
Тз
Назначается по табл. 2

ГОСТ 13764—86

При проверке
8F.D
(4)
Для трехжильных пружин
>82 ^2 (4а)
Продолжение табл. 1
Наименование параметра
Обозначения
Расчетные формулы н значения
15. Критическая скорость пружины сжатия, м/с
Ок
)
Uk“ V^GplO-3 Для трехжильных пружин
Тз(1 рз )
v*~ /Гдао-3 (5а)
16. Модуль сдвига, МПа
G
Для пружинной стали G = 7,85-104
17. Динамическая (гравита­ционная) плотность материа­ла, Нс2/м<
Р
V р= Т
где g — ускорение свободного падения, м/с2
•у — удельный вес, Н/м3 Для пружинной стали
р = 8-103
18. Жесткость пружины, Н/мм
С
F%—F і F 2 с— Л - s2 ~
F3 Gdl
“ s3 “ 8£>3n Для пружин с предварительным напряжением
Рз~~Р<> ,
с= —~— (6а)
ь3 Для трехжильных пружин с= = = _ Sj $2 Ss
SGd1
= 8£)3П k (66)
19. Число рабочих витков пружины
п
«= (7)
20. Полное число витков пружины
Пі
п^п-^п-г (8;
где n2 — число опорных витков
21. Средний диаметр пружи­ны
D
D = Di— d—D2+d (9)
Для трехжильных пружин
D = Dl~dt=D2 + dl (9а>
Наименование параметра
Обозначение
Расчетные формулы и значения
22. Индекс пружины
і
‘= 4
Для трехжильных пружин D
1= (10а)
Рекомендуется назначать от 4 до
12
23. Коэффициент расплющи­вания троса в трехжильной пружине учитывающий увели­чение сечения витка вдоль оси пружины после навивки
А
Для трехжильного троса с углом свивки 3 = 24° определяется по табл. 2
24. Предварительная дефор­мация пружины, мм
Si
+= ± (П)
25. Рабочая деформация
пружины, мм
s2
F2 s2=V (12)
26. Максимальная деформа­ция, пружины, мм
s3
«з='дг (13)
27. Длина пружины при мак­симальной деформации, мм
G
h = («1 + 1— n3)d (14)
где — число обработанных вит­ков
Для трехжильных пружин
/3= )^1Д (14а)
Для пружин растяжения с заце­пами
(146)
28. Длина пружины в сво­бодном состоянии, мм
/0
^o = 4+s3 (15)
29. Длина пружины растя­жения без зацепов в свободном состоянии, мм
[о
;o=(«i+l)d (15а)
30. Длина пружины при предварительной деформации, мм
Ц
/,=Z0—s, (16)
Для пружин растяжения
Л = ^o+si (16а)
31і. Длина пружины при ра­бочей деформации, мм
4
7>=Z0-—s2 (17)
Для пружин растяжения ^2=+o+s2 (17а)
Продолжение табл. 1
Наименование параметра
Обозначение
Расчетные формулы и значения
32. Шаг пружины в свобод­ном состоянии, мм
t
^=s3 (18)
Для трехжильных пружин
t=s3 +<ііД (18а)
Для пружин растяжения t=d - (186)
33. Напряжение в пружине при предварительной дефор­мации, МПа
Т)
+= &- Ъ (19)
г 3
34. Напряжение в пружине при рабочей деформации, МПа
т2
т2= -т3 (20)
35. Коэффициент учитыва­ющий кривизну витка пружи­ны
k
- ЙД + <->
Для трехжильных пружин 1+0,333sin22₽ , k- cosp <21а>
0,445 • і где р—arctg
36. Длина развернутой пру­жины (без пружин, растяже­ния — без зацепов), мм
1
Z^3,2£>ni (22)
37. Масса пружины (для пружин растяжения — без за­цепов), кг
m
19,25-10-6£>d2n1 (23)
38. Объем, занимаемый пру­жиной (без учета зацепов пру­жины), мм3
V
0,785-0 (24)
39. Зазор между концом опорного витка и соседним ра­бочим витком пружины сжа­тия, мм
X
Устанавливаются в зависимости от формы опорного витка (черт. 3—7)
40. Внутренний диаметр пру­жины, мм
Di
2d (25)
41. Временное сопротивление проволоки при растяжении, МПа
R m
Устанавливается при испытаниях проволоки или по ГОСТ 9389—75 и ГОСТ 1071—81
Наименование параметра
Обозначение
Расчетные формулы и значения
42. Максимальная энергия, накапливаемая пружиной или работа деформации, мДж
и'
Для пружин сжатия и растяже­ния без предварительного напря­жения
и =-^Y~ (26)
для пружин растяжения с пред­варительным напряжением
— (F3+F0)s3
U = 3 '2 07 3 (26а)
Таблица 2
Значения коэффициента расплющивания трехжильного троса
Индекс пружины
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
7,0 и более
Коэффициент расплющивания для трехжильного троса с уг­лом свивки 24° Д
1,029
1 ,021
1,015
1 ,010
1 ,005
1,000
Пружина сжатия

Крайний виток пружины сжатия, полностью поджатый, зашлифованный на 3/4 Дуги окружности

Крайний виток пружины сжатия, поджатый на '/г и зашлифованный на '/2 дуги окружности '
Крайний виток трехжильной
пружины сжатия

(Измененная редакция, Изм. № 1).
2. Для пружин I и II классов, а также в тех случаях, когда под­жатию подвергают более чем по одному витку с одного или обоих концов пружины, форма опорных витков должна соответствовать указанной на черт. 3 и 4.
Для пружин III класса форма опорных витков должна соответ­ствовать указанной на черт. 5—7.
Примечание. При выборе формы витков по черт. 5 и 6 следует учиты­вать преимущества меньшей массы и длины пружины в предельно сжатом сос­тоянии,, а также повышенной прочности опорных витков при динамических режи­мах нагружения.
3. Методика определения размеров пружин
3.1. Исходными величинами для определения размеров пружин являются силы Fi и Г2, рабочий ход h, наибольшая скорость пе­ремещения подвижного конца пружины при нагружении или при разгрузке Цщах, выносливость N г и наружный диаметр пружины Di (предварительный).
Если задана только одна сила Е2, то вместо рабочего хода h для подсчета берут величину рабочей деформации s2, соответству­ющую заданной силе.
3.2. По величине заданной выносливости N f предварительно определяют принадлежность пружины к соответствующему классу по ГОСТ 13764—86.
3.3. По заданной силе С2 и крайним значениям инерционного зазора д вычисляют по формуле (2) значение силы F$.
3.4. По значению Ез, пользуясь табл. 2 ГОСТ 13764—86, пред­варительно определяют разряд пружины.
3.5. По ГОСТ 13766-86—ГОСТ 13776-86 находят строку, в которой наружный диаметр витка пружины наиболее близок к предварительно заданному значению Д. В этой же строке находят соответствующие значения силы Гз и диаметра проволоки d.
3.6. Для пружин из закаливаемых марок сталей максимальное касательное напряжение т3 находят по табл. 2 ГОСТ 13764—86, для пружин из холоднотянутой и термообработанной т3 вычисля­ют с учетом значений временного сопротивления Rm . Для холод­нотянутой проволоки Rm определяют по ГОСТ 9389—75, для тер­мообработанной — по ГОСТ 1071—81.
3.7. По полученным значениям Fz и т3, а также по заданному значению F2 по формулам 5 и 5а вычисляют критическую скорость ,vk и отношение VтахД k, подтверждающее или отрицающее при­надлежность пружины к предварительно установленному классу.
При несоблюдении условий Vтах Д 1 пружины I и II клас­сов относят к последующему классу или повторяют расчеты, изме­нив исходные условия. Если невозможно изменение исходных ус­ловий, работоспособность обеспечивается комплектом запасных пружин.
3.8. По окончательно установленному классу и разряду в соот­ветствующей таблице на параметры витков пружин, помимо ранее найденных величин F3, Di и d, находят величины q и s3, после че­го остальные размеры пружины и габариты узла вычисляют по соответствующим формулам 6—25.
Дополнительные пояснения и примеры определения размеров пружин приведены в приложениях 1—3 к ГОСТ 13764—86 и в при­ложении к ГОСТ 13765—86.
Примечание. При проверочных расчетах установленные табл. 2 в ГОСТ 13764—86 нормативы допускаемых максимальных напряжений пружин т3 долж­ны совпадать с расчетными в пределах ±10 %.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ПРИМЕРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ПРУЖИН

Пример 1.
Пружина сжатия
Дано: fi = 20H; Гг=80Н; Л=30 мм; £[=10—12 мм; vmax=5 м/с; Af>1-107 Пользуясь ГОСТ 13764—86, убеждаемся, что при заданной выносливости пружину следует отнести к 1 классу.
По формуле (2), пользуясь интервалом значений б от 0,05 до 0,25 (фор­мула 1), находим граничные значения силы F3, а именно:
^81^107 н-
В интервале от 84 до 107 Н в ГОСТ 13766—86 пружин I класса, разряда 1 имеются следующие силы F3: 85; 90; 95; 100 и 106 Н.
Исходя из заданных размеров диаметра и стремления обеспечить наиболь­шую критическую скорость, останавливаемся на витке со следующими данными (номер позиции 355):
F3=106 Н; d=l,80 мм; Е>! = 12 мм;
с1=97,05 Н/мм; 5з=1,092 мм.
Учитывая, что для пружин I класса норма напряжений 13=0,3 R т (ГОСТ