УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ МАШИН

Упругими элементами называют детали машин, работа которых основана на способности изменять свою форму под воздействием внешней нагрузки и восстанавливать ее в первоначальном виде после снятия этой нагрузки.

В технических устройствах используется большое число различных упругих элементов, но наиболее распространены следующие три типа элементов, выполненных как правило из металла:

Пружины(рис. 53, а…м)– упругие элементы, предназначенные для создания (восприятия) сосредоточенной силовой нагрузки.

Торсионы(рис. 53, н) - упругие элементы, выполненные обычно в форме вала и предназначенные для создания (восприятия) сосредоточенной моментной нагрузки.

Мембраны - упругие элементы, предназначенные для создания (восприятия) распределенной по их поверхности силовой нагрузки (давления).

Упругие элементы в машинах и механизмах могут выполнять следующие функции:

1) создавать постоянно дей_­ствующие усилия (моменты), необходимые для силового замыкания кинематических пар (кулачковые механизмы, муфты фрикционные, кулачковые и др., стопоры, защелки и т.п.);

2) обеспечивать беззазорность в кинематических парах ме­ханизмов с целью повышения их кинематической точности (например, в составных зубчатых колесах приборов);

3) предохранять механизмы от воздействия чрезмерных нагрузок при ударах и вибрациях (рессоры, пружины, амортизаторы);

4) накапливать энергию в процессе деформации под действием внешней нагрузки и отдавать ее для работы механизмов в процессе восстановления исходной формы (часовая пружина в механических часах, боевая пружина стрелкового оружия);

5) Выполнять преобразование силы в перемещение при использовании в качестве чувствительных элементов приборов (весоизмерительные приборы, приборы измерения давления, вакуумметры и т.п.)

Рис. 53. Некоторые упругие элементы машин: винтовые пружины - а) растяжения, б)сжатия, в) коническая сжатия, г) кручения; д)телескопическая ленточная пружина сжатия; е)наборная тарельчатая пружина; ж, з) кольцевые пружины; и) составная пружина сжатия; к)спиральная пружина; л) пружина изгиба; м)рессора (наборная пружина изгиба); н)торсионный валик.

Классификация упругих элементов:

1) По виду создаваемой (воспринимаемой) нагрузки: силовые(пружины, амортизаторы, демпферы) - воспринимают сосредоточенную силу; моментные(моментные пружины, торсионы) – сосредоточенный крутящий момент (пару сил); воспринимающие распределенную нагрузку (мембраны давления, сильфоны, трубки Бурдона и т.п.).

2) По виду материала, использованного для изготовления упругого элемента: металлические(стальные, стальные нержавеющие, бронзовые, латунные пружины, торсионы, мембраны, сильфоны, трубки Бурдона) и неметаллические, изготовленные из резин и пластмасс (демпферы и амортизаторы, мембраны).

3) По виду основных напряжений, возникающих в материале упругого элемента в процессе его деформации: растяжения-сжатия (стержни, проволоки), кручения(винтовые пружины, торсионы), изгиба(пружины изгиба, рессоры).

4) В зависимости от взаимосвязи нагрузки, действующей на упругий элемент, с его деформацией: линейные(график нагрузка-деформация представляет прямую линию) и нелинейные (график нагрузка-деформация непрямолинеен).

5) В зависимости от формы и конструкции: пружины, цилиндрические винтовые, одно- и многожильные, конические винтовые, бочкообразные винтовые, тарельчатые, цилиндрические прорезные, спиральные(ленточные и круглые), плоские, рессоры (многослойные пружины изгиба), торсионы (пружинные валы), фигурные и т.п.

6) В зависимости от способа изготовления:витые, точеные, штампованные, наборные и т.п.