Расчет нажимных пружин

Усилие цилиндрической нажим­ной пружины определяют по формуле:

, (3.27)

где – деформация пружины; – модуль упругости; d – диаметр проволоки пружины; – число рабочих вит­ков; – средний диаметр витка пружины.

Допустимое усилие пружины – [ ] = 800 Н.

Жесткость пружины рассчитывают по формуле:

. (3.28)

Напряжение кручения пружины определяют по формуле:

. (3.29)

Допустимое напряжение кручения пружины – [ ] = 700 ¸ 900 МПа.

Упругие характеристики двух цилинд­рических пружин разной жесткости, сжатых до получения одинаковых нажимных усилий , приведены на рисунке. При уменьшении де­формации пружин на одну и ту же величину , соответствующую одинаковому изнашиванию фрикционных накладок ведомого дис­ка, пружина, имеющая меньшую жесткость, сохраняет большее нажимное усилие – > .

Од­нако для размещения одной пружины малой жесткости, обеспечивающей не­обходимое нажимное усилие, необходимо значительно увеличивать размеры сцепле­ния. В этом случае предпочтительно при­менять несколько периферийно распо­ложенных пружин малой жесткости, в сумме обеспечивающих заданное на­жимное усилие

Двойные цилиндрические пружины могут располагаться парами (одна внутри другой) или по двум концентрическим окружностям.

При расчете двой­ных цилиндрических пружин исходят из следующих условий:

1. общее усилие всех пружин должно быть равно сумме усилий пружин наружного и внутреннего рядов – ;

2. при одинаковой деформации пружин наружного и внутренне­го рядов напряжения в них должны быть одинаковыми – = , = .

Вследствие указанных условий соотношения между параметра­ми пружин наружного и внутреннего рядов должны быть равны:

. (3.30)

С учетом этого равенства и определяют необходимые параметры двойных цилиндрических пружин.

Нажимное усилие центральной диафрагменной пружины рассчитывают по формуле:

, (3.31)

где ; – модуль упругости 1-го рода; – коэффициент Пуассона; – толщина пружины; , b, – размеры диафрагменной пружины; – прогиб пру­жины; – высота сплошной части пружины.

Усилие при выключении сцепления определяют по формуле:

. (3.32)

Прогиб пружины рассчитывают по формуле:

, (3.33)

где – угловое перемещение; – жесткость лепестков пружи­ны.

Наибольшие напряжения возникают в пружине в момент вы­ключения сцепления со стороны ее малого торца (в основании лепестков), когда пружина выпрямляется (становится плоской).

Суммарные напряжения можно определить по формуле:

, (3.34)

где – напряжения растяжения лепестков; – напряжения изгиба.

Напряжения растяжения лепестков определяют по формуле:

, (3.35)

где – угол подъема лепестков пружины в свободном состоянии; – число лепестков пружины.

Напряжения изгиба лепестков рассчитывают по формуле:

, (3.36)

где – момент сопротивления изгибу в опасном сечении.

Напряжения в диафрагменных пружинах составляют около 1000 МПа.