Чертеж пружины сжатия, растяжения, кручения. Чертежи деталей Чертеж пружины кручения образец

ЧЕРТЕЖИ ДЕТАЛЕЙ. ЧЕРТЕЖИ ПРУЖИН .

Пружины используются для создания необходимого усилия в приборах, аппаратах, станках и механизмах машин.

В рабочем положении пружина деформируется - сжимается или растягивается; возникающие при этом внутренние силы упругости, стремящиеся придать прежнюю форму пружине, создают требуемое усилие.

На рисунке " а" представлен демпфер с пружиной сжатия. При ударе какой-либо движущейся детали о головку стержня пружина подвергается воздействию силы Р и воспринимает часть кинетической энергии движущейся детали. На рисунке " б" представлена пружина растяжения, закрепленная своим зацепом на конце рычага, подвергающегося воздействию силы Р. По форме пружины можно разделить на винтовые цилиндрические (а, б, г, д), винтовые конические (в, е), пластинчатые (ж), спиральные, тарельчатые; по условиям действия - на пружины сжатия (а, б, в, е), растяжения (г), кручения (д) и изгиба (ж). Поперечное сечение витка винтовой пружины может быть круглым (а, в, г, д), квадратным (б), прямоугольным (I).

Пружины выполняют с правой или левой навивкой.

ГОСТ 2.401-68 (СТ СЭВ 285-76, СТ СЭВ 1185-78) устанавливает условные изображения и правила выполнения чертежей пружин.

При изучении курса «Черчение» в основном приходится выполнять чертежи цилиндрических винтовых пружин с круглым сечением. Такие пружины навиваются из проволоки или прутка. Некоторые пружины имеют стандартные размеры. Например, цилиндрические винтовые пружины с витками круглого сечения изготовляют по ГОСТ 13771-86. Изображение винтовых пружин на рабочих чертежах располагается горизонтально.
Схематичные изображения пружин применяются только на сборочных чертежах.

Примеры выполнения учебных рабочих чертежей пружин приведены на рисунках ниже.

Рабочий чертёж пружины сжатия .

Рабочий чертёж пружины растяжения.

Все пружины на чертежах изображаются в свободном состоянии, т. е. исходя из условия, что пружина не испытывает внешних усилий.

Для обеспечения центрирования пружины сжатия и ликвидации перекосов в работе на ее концах выполняют плоские опорные поверхности (путем поджатия по целому витку или по 3/4 витка, которые затем шлифуют на 3/4 окружности по торцу пружины). Поэтому пружина, помимо рабочих витков, имеет 2 или 1,5 поджатых витка, называемых опорными или нерабочими витками.

Наиболее распространены пружины, имеющие 1,5 опорных витка (рис. 378, а).

Расчетом обычно устанавливаются следующие параметры пружины: диаметр проволоки d, наружный диаметр D , шаг t и число рабочих витков n . Число рабочих витков обычно округляется до величины, кратной 0,5. Если принять, что пружина должна иметь 1,5 опорных витка, то для нее могут быть подсчитаны:

1) длина (высота) в свободном состоянии H 0 = n*t + d ;
2) полное число витков n 1 = n + 1,5.

Когда винтовая пружина имеет более четырех рабочих витков, то с каждого конца пружины изображают один или два рабочих витка, помимо опорных. Остальные витки не изображают, а по всей длине пружины проводят осевые линии через центры сечений витков (см. рис. 376 и 377),
В связи с тем, что некоторые параметры пружины (шаг, число витков и длина пружины) связаны между собой определенными соотношениями, на чертежах пружин отдельные размеры приводятся как справочные.

Учитывая, что сортамент материала (например, проволока диаметром 6 мм), указанного в основной надписи, вполне определяет форму и размер поперечного сечения витка пружины, на чертежах этот размер не указывается или приводится как справочный (см. рис. 376 и 377).

В отличие от пружин сжатия, у которых в свободном состоянии между витками имеются зазоры, пружины растяжения выполняются без зазоров между витками (см. рис. 377), т. е. они в свободном состоянии имеют шаг /, равный диаметру проволоки d.

Чертёж " б" иллюстрирует построение витков пружины растяжения.

Чертёж витков пружины.

Эти витки пружины растяжения (за исключением зацепов) являются рабочими.

Длина пружины растяжения (без зацепов) H 0 =d* (n+1 ), где n - число витков пружины. Для пружин с зацепами, представленными на рис. 377, можно подсчитать длину пружины в свободном состоянии между зацепами: H o "=H0+2* (D-d), где D - наружный диаметр пружины; d - диаметр проволоки.

Радиус изгиба зацепов:

R = (D + 2*d)/2

Расстояние между торцом зацепа и ближайшим вит ком пружины можно принимать равным D I 3.

На чертежах пружины (за исключением пружин кручения) изображаются только с правой навивкой,
направление же навивки указывается в технических требованиях.

В технических требованиях указывается также число рабочих витков п, а для пружин сжатия и полное число витков пх.

На производственных чертежах некоторые параметры пружин записывают в технические требования в определенной последовательности.

Если к изготовленной пружине предъявляется требование в отношении развиваемых ею усилий, то на производственном чертеже пружины помещают диаграмму испытаний, на которой показывают зависимость нагрузки от деформации (или наоборот).

Винтовые пружины в зависимости от характера работы разделяются на пружины сжатия (фиг. 554, а), растяжения (фиг. 554, б) и скручивания (фиг. 554, в), а в зависимости от формы - цилиндрические (фиг. 554, г) и конические (фиг. 554, д).

Пружины изготовляют из высокоуглеродистой стали следующих марок: Ст. 7 , 50Г , 60Г , 55С и др. При конструировании нельзя допускать, чтобы винтовая пружина сжатия с боков плотно прилегла к окружающим поверхностям детали, так как при сжатии пружины ее диаметр несколько увеличивается, следствием чего может быть «заедание» пружины. В машиностроительных чертежах изображение пружин следует выполнять упрощенно согласно ГОСТ 3461 - 59. Контур витков винтовых пружин следует вычерчивать прямыми линиями (фиг. 555, а - г).

Если винтовую пружину вычерчивают отдельно, то предпочтительно изображать ее продольный разрез по оси (фиг. 555, а - b, е - з). Если у винтовой пружины больше четырех витков, то рекомендуется изображать с обоих концов пружины один-два витка (не считая опорных), среднюю же часть пружины изображают штрих-пунктирной линией, проходящей через центры сечений витков (фиг. 555, а, в, г, д, з). У пружин сжатия рабочими витками называются витки, имеющие полное сечение проволоки; крайние витки нижней и верхней частей пружины специально сжимают и стачивают для того, чтобы получить плоские опорные поверхности. Длину L развернутой цилиндрической пружины можно определить по формуле:

Где:
D - Наружный диаметр.
D 1 - Внутренний диаметр.
D 2 - Средний диаметр.
п 1 - Число витков полное.
t - Шаг пружины (фы. 555, а).

При грубом, приближенном, подсчете длины L развернутой пружины можно воспользоваться формулой L = n 1 πD 2 (т. е. длина проволоки равна полному числу витков, умноженному на длину средней окружности пружины). Если диаметр или толщина сечения витка на чертеже равна или меньше 2 мм, то изображения сечений витков следует зачернять (фиг. 555, д - з). Для спиральной пружины следует изображать только начальный и конечный витки, продолженные утолщенными штрих-пунктирными линиями (фиг. 556, а).

На сборочных чертежах многослойные пластинчатые пружины типа рессор надо изображать по внешнему контуру пакета пружин (фиг. 556, б). Конические пружины некруглого сечения следует изображать, как показано на фиг. 556, в. На фиг. 557, а - е показано изображение пружин на сборочных чертежах. При изображении пружин на сборочном чертеже следует придерживаться перечисленных ниже правил. Допускается ограничиваться вычерчиванием сечений витков винтовой пружины (фиг. 557, б и в), не соединяя их прямыми линиями.

Рекомендуется вычерчивать винтовые пружины, сечение витков которых меньше 2 мм, утолщенной линией (фиг. 557, г). Спиральные пружины в сборе (фиг. 558, пример 4) следует изображать согласно указаниям, данным к фиг. 556, а. Тонкая пластинчатая пружина с толщиной пластины 2мм и менее изображается утолщенной сплошной линией (фиг. 557, д). Тарельчатые пружины следует изображать, как показано на фиг. 557, е. При оформлении рабочих чертежей пружин необходимо придерживаться следующих указаний:
а) в правом верхнем углу чертежа размещают таблицу параметров;
б) вместо наружного диаметра D допускается указывать на чертежах винтовых пружин внутренний диаметр D 1
в) выбор исходных и контролируемых параметров для силовых испытаний, указываемых на диаграмме, устанавливается проектирующей организацией; для неответственных пружин указания параметров для силовых испытаний, а следовательно, и диаграммы необязательны;
г) для указания параметров приняты следующие обозначения: высота (длина) пружины в свободном состоянии - H 0 . Высота (длина) пружины под нагрузкой - Н 1 , H 2 , H 3 . Осевая нагрузка пружины - Р 1 , P 2 , P 3 . Линейная деформация пружины - F 1 F 2 , F 3 . угловая деформация пружины - φ 1 , φ 2 , φ 3 ; крутящий момент - М 1 , М 2 , М 3 . Обозначения параметров с индексом 1 применяются для указания величин, соответствующих наименьшей (предварительной) нагрузке, с индексом 2 - для наибольшей рабочей нагрузки и с индексом 3 - для наибольшей испытательной нагрузки.
д) технические требования помещают под таблицей параметров и в них указывают все необходимые данные для изготовления и контроля пружины, которые не указаны на чертеже. Примеры изображения пружин на рабочих чертежах показаны на фиг. 558: пример 1 - пружина сжатия; пример 2 - пружина растяжения; пример 3 - пружина кручения и пример 4 - спиральная пружина.

Функции, выполняемые пружинами, весьма разнообразны. Их применяют: в тормозах, фрикционных передачах; для аккумулирования энергии с последующим использованием пружины как двигателя (например, часовые); для амортизации ударов и вибраций (рессоры, буферы); для возвратных перемещений клапанов, кулачковых механизмов и др.

Во всех этих случаях используют основное свойство пружины - по окончании действия на нее внешней силы возвращаться под действием внутренних сил упругости к своей первоначальной форме.По виду нагружения пружины подразделяют на пружины сжатия, растяжения, кручения и изгиба; по форме (рис. 8.112, а-г) - на винтовые цилиндрические (а, б) и конические (в, г), сжатия с различной формой сечения витка; цилиндрические растяжения (д); кручения (е); спиральные (ж); листовые (з); тарельчатые (и) и др., см. ГОСТ 2.401-68* (СТ СЭВ 285-76.и 1185-78).Витки винтовой цилиндрической или конической пружины изображают прямыми линиями, касательными к соответствующим участкам контура (рис. 8.112, а, в, д, е). Допускается в разрезе изображать только сечения витков. Если диаметр проволоки или толщина сечения материала на черте-же 2 мм и менее, то пружину изображают линиями толщиной 0,5...1,4 мм (рис. 8.113).Пружины изображают с правой навивкой, с указанием направления на-вивки в ТТ.

При вычерчивании винтовых пружин с числом витков более четырех показывают с каждого конца пружины один-два витка, кроме опорных (рис. 8.112), проводя осевые линии через центры сечений витков по всей длине пружины. Пружины изображают с осью, параллельной основной надписи чертежа.Как правило, на рабочем чертеже помещают диаграмму испытаний, показывающую зависимость деформации (растяжения, сжатия) от силы F1 - при предварительной деформации в Н (кгс), F2, обеспечивающей предусмотренные рабочие деформации, и F3, вызывающей максимальную деформацию (рис. 8.114). Деформации указывают или изменение высоты пружины (рис. 8.115, где l - высота пружины при предварительной деформации, l2 - то же, при рабочей и l/3 - при максимальной деформации; l0 - высота пружины в свободном состоянии), или удлинение под соответствующей нагрузкой (рис. 8.116), величины l2 и l3; l0 - длина пружины без зацепов в свободном состоянии;

В технических требованиях, располагаемых под изображением пружины, указывают:

1. номер стандарта на пружину (если таковой имеется);
2. направление навивки;
3. n - число рабочих витков (у пружин растяжения все витки рабочие, кроме зацепов);
4. полное число витков Л|, обычно равное n+1,5...2 (см рис. 8.115);
5. твердость HRCЭ (при необходимости, на учебных чертежах не указывают); 6) длину L развернутой пружины, вычисляемой по формуле: L=3,2D0n1 (без учета зацепов), где D - средний диаметр пружины;
6. размеры для справок;
7. другие технические требования (на учебных чертежах их не помещают).

В ответственных случаях указывают диаметры контрольной гильзы (Dг) и стержня (Dс) для контроля кривизны оси пружины.

Для образования опорных витков поджимают или целый виток (рис. 8.117,а,6), или 3/4 (рис. 8.117, в), причем, как правило, в случаях б, в их шлифуют на 3/4 дуги окружности для предупреждения перекоса оси пружины (см. рис. 8.115). Радиус гиба зацепов принимают равным D-2d.В зависимости от условий эксплуатации пружины (требуемая сила пружины, перепад температур и др.) изготавливают из проволоки класса I (высокой прочности) или классов II и IIА (менее прочной), выпускаемой по ГОСТ 9389-75* (-60... + 120°С), из более дешевой проволоки, из стали марки 65Г, из стали марки 50ХФА, применяемой для изготовления пружин I класса в условиях перепада температур от -180 до +250 °С и требуемой силы Р3=140...6000 Н (14...600 кгс), из пружинной бронзовой проволоки, например БрОЦ4-3, и других материалов.Пример записи в графе 3 (материал) основной надписи: Проволока 4-1 ГОСТ 9389-75, где 4 - диаметр проволоки первого класса из стали марки 45 по ГОСТ 1050-88.Правила оформления чертежей пружин конических, спиральных, листовых и других см. в ГОСТ 2.401-68* (СТ СЭВ 285-76 и 1185-76).

9.2.8. Чертежи пружин и упругих деталей

Типовые пружины показаны на рисунке 9.20. На чертежах пружин применяют условные изображения, например, при изображении винтовых (цилиндрических и конических) пружин на плоскость, параллельную оси пружины, проекции винтовых линий заменяют прямыми.

Рабочие чертежи пружин должны быть выполнены в соответствии с требованиями стандартов Единой системы конструкторской документации.

Изображения винтовых пружин на рабочих чертежах располагают горизонтально. Пружины изображают только с правой навивкой. Направление навивки указывают в технических требованиях.

Рисунок 9.20 - Пружины

На рабочем чертеже пружины с контролируемыми силовыми параметрами помещают диаграмму испытаний, на которой показывают зависимость нагрузки от деформации или деформации от нагрузки.

Если заданным параметром является высота или деформация (линейная или угловая), то указывают предельные отклонения нагрузки - силы или момента. Если заданным параметром является нагрузка, то указывают предельные отклонения высоты или деформации. Для пружины растяжения с межвитковым давлением на диаграмме указывают величину силы P H . Если для характеристики пружины достаточно задать только один исходный зависимый от него параметр (например, P 2 и F 2 , φ 2 и M 2 ), то допускается диаграмму на чертеже не приводить, а указывать эти параметры в технических требованиях.

Если у пружины контролируют две нагрузки, то предельные отклонения высоты (длины) пружины не устанавливают. Если контролируют только одну нагрузку или на чертеже не приводят диаграмму, то указывают предельное отклонение высоты (длины) пружины в свободном состоянии.

При ограничении размеров только по внутреннему или наружному диаметрам винтовой пружины на чертеже указывают одно из требований контроля по стержню или гильзе (D c или D r ). На чертеже указывают как справочные значения силы P 3 , момента M 3 , деформации пружины осевой F 3 и угловой φ 3 , угла между зацепами пружины α 3 , числа оборотов барабана спиральной пружины ψ 3 , высоты пружины под нагрузкой H 3 , модуля сдвига G , модуля упругости E , максимального напряжения при кручении τ 3 и при изгибе σ 3 .

На чертеже пружины стандартизованной конструкции значения величин G , E , τ 3 , σ 3 допускается не указывать, при этом в технических требованиях чертежа должна быть приведена ссылка на стандартизованную пружину.

Величину твёрдости указывают при необходимости только на чертеже пружины, подвергающейся после навивки термической обработке.

Сортамент материала пружины, полностью определяющий размеры и предельные отклонения поперечного сечения, указывают в графе «материал» основной надписи чертежа.

Когда необходимо учитывать изменение формы и размеров сечения на чертеже показывают форму и размеры сечения витка готовой пружины. На чертеже пружины основные технические требования рекомендуется приводить в следующей последовательности записями по типу:

G = . . . кгс/мм 2

E = . . . кгс/мм 2

τ 3 = . . . кгс/мм 2

σ 3 = . . . кгс/мм 2

Пружина . . . ГОСТ . . .

Направление навивки пружины . . .

Направление свивки троса . . .

i = . . .

n = . . .

n 1 = . . .

HRC . . .

D r = . . . мм

D c = . . . мм

• Размеры для справок
• Параметры для справок

На рисунке 9.21 представлен пример чертёжа пружины сжатия.

Рисунок 9.21 - Рабочий чертёж пружины сжатия

Детали машин и механизмов, служащие для накопления энергии за счет упругой деформации, называются пружинами.

По форме они подразделяются на следующие: винтовые цилиндрические (рис. 8.1, а, б, в); винтовые конические (рис. 8.1, г, д); спиральные (рис. 8.1, е); пластинчатые (рис. 8.1, з); тарельчатые (рис. 8.1, ж).

По виду деформации и условиям работы они подразделяются на следующие: пружины сжатия (рис. 8.1, а, б, г, д, ж); растяжения (рис. 8.1, в); кручения (рис. 8.1, е, и, к); изгиба (рис. 8.1, в).

По форме поперечного сечения витков пружины бывают круглого сечения (рис. 8.1, а, в, г, и, к); квадратного (рис. 8.1, б); прямоугольного (рис. 8.1, д, з).

Рис. 8.1. Виды пружин

По направлению навивки различают пружины с правой и левой навивкой.

8.2. Правила выполнения рабочих чертежей пружин

Рабочие чертежи пружин должны быть выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ 2.401-68.

пружины всех типов изображают в свободном состоянии, когда на пружину не действуют внешние силы. Винтовые пружины на рабочих чертежах изображают горизонтально и только с правой навивкой. Действительное направление навивки указывают в технических требованиях.

Если пружина имеет более четырех рабочих витков, то на рабочем чертеже пружины показывают 1–2 витка с каждого ее конца. Вместо изображения остальных витков через центры сечений витков проводят штрихпунктирные осевые линии.

Опорные витки цилиндрических винтовых пружин сжатия бывают поджаты или на длине целого витка, или на 3/4 длины витка. На опорных витках шлифовкой создают плоскую опорную поверхность, перпендикулярную оси пружины. Это предупреждает перекосы пружины при воздействии на нее осевых сил.

На рабочем чертеже поджатие и торцовку опорных витков показывают сближением крайних витков пружины с плоскими торцами. Такие пружины имеют несколько рабочих витков и 1,5…2 нерабочих (опорных) витка.

Приняты обозначения:

n – число рабочих витков, имеющих полное сечение, определяется расчетом и округляется до 0,5 витка;

n 1 – полное число витков, n 1 = n + 1,5.

На рис. 8.2 показаны варианты построения поджатых опорных витков пружин и приведены следующие параметры: S k – толщина конца опорного витка; – зазор между концом опорного витка и соседним рабочим витком;– опорная поверхность, соответствующая углу зашлифовки;H 3 – длина пружины при максимальной нагрузке.

Вариант “б” от варианта “а” отличается наименьшим весом пружины. Наличие зазора не оказывает влияния на работу пружины.

Длину развернутой пружины сжатия (заготовки) можно подсчитать по формуле

,

где D – наружный диаметр пружины; d – диаметр проволоки; t – шаг в свободном состоянии.

Подкоренное выражение можно определить графически (рис. 8.2, в).

Рис. 8.2. Построение поджатых опорных витков пружины: а) поджато 3/4 витка и зашлифовано 3/4 окружности;

б) поджат целый виток и зашлифовано 3/4 окружности; в) схема определения длины развернутой пружины

Винтовые пружины растяжения отличаются от пружин сжатия тем, что в свободном состоянии их витки плотно, без зазоров прилегают друг к другу так, что их шаг t равен диаметру проволоки d . Все витки пружины растяжения, за исключением кольцевых зацепов, являются рабочими (рис. 8.3).

В основной надписи чертежа (графа 3) указывается материал из которого навивается пружина, например:

Проволока ll – 4.0 ГОСТ 9389-75,

где ll – класс изготовления проволоки (нормальная);

4.0 – диаметр проволоки.

Проволоку изготовляют из стали марок 65Г, 50 х А и др. Выбор материала зависит от параметров пружины по ГОСТ 13.766-68.

Рис. 8.4. Пример выполнения рабочего чертежа пружины