Розрахунок і виготовлення пружин своїми руками опис, креслення, відео

В даний час в магазинах можна без проблем придбати практично будь-які необхідні в домашньому господарстві вироби. У той же час увагу і творчі зусилля самодіяльних конструкторів все більше спрямовуються на технічно складні об'єкти: трактори, всюдиходи, легкові автомобілі та навіть літаки. Змінюється і підхід самодельщиков до реалізації задуманих проектів; їх не лякає необхідність самостійного виготовлення складних і точних деталей, до яких до того ж можуть пред'являтися жорсткі вимоги по міцності. Одним з таких типових елементів, присутніх практично у всіх енергоємних конструкціях, є гвинтові циліндричні пружини розтягування або стиснення. У зв'язку з цим багатьом нашим Новомосковсктелям буде цікаво і, сподіваємося, корисно ознайомитися з методикою, розробленою українським інженером В.В.Вініченко, яка допоможе виготовлення відповідальних пружин з необхідною якістю і точністю.

Пропонований спосіб навивки гвинтових циліндричних пружин реалізується на токарно-гвинторізний верстаті за допомогою спеціального пристосування, що складається з оправлення і копіра. У патроні верстата кріпиться оправлення з зачепом у вигляді отвору в торці фланця для фіксування початку пружинного дроту. У резцедержатель встановлюється державка з копіром. Копір - це вал з нарізаною гвинтовий канавки змінного кроку, який вільно обертається в двох підшипниках. Канавки на початку і в кінці копіра забезпечують навивку підібганих витків пружини, а центральна частина - навивку робочих витків з необхідними кроком і діаметром.

Держак копіра являє собою конструкцію, зварену з 40-мм сталевий пластини, посилену ребром з 10-мм смуги, і двох корпусів підшипників. Правий корпус приварений до пластини, а лівий кріпиться болтами М12 (для забезпечення можливості заміни копіра>. Конкретні креслення на державка не представлені, оскільки вони диктуються типом токарно-Гвинторіз-ного верстата і розмірами навиваються пружини. Виготовлення пружини проводиться в такій послідовності. Спочатку заготовка - мірний відрізок дроту відігнутим під 90 ° кінцем довжиною 4 - 5 d пропускається знизу під копіром і встановлюється в отвір-зачіп оправлення. Потім копір повертається вручну до збігу початку канавки з по ложением дроту. Її натяг і постійний контакт з гвинтовою канавкою копіра забезпечуються значним опором вигину пружинної стали заготовки. Процес формування пружини починається включенням шпинделя верстата на мінімальних обертах. Дріт навивается на оправлення, а крок задається гвинтовий канавки обертового в підшипниках копіра.
Нижче наводиться методика розрахунку параметрів оправлення і копіра, що забезпечують необхідні розміри пружини.

Прийняті позначення при проведенні розрахунків

Початкові дані
п - число робочих витків;
п. - повне число витків;
t - крок робочої частини;
Do - внутрішній діаметр;
Dcp - середній діаметр.
Параметри копіра:
I - довжина робочої частини;
DKon - внутрішній діаметр канавки;
DHJ1 - діаметр нейтральної лінії витків, навиваються на оправлення;
до - ОіпЮкоп - поправочний коефіцієнт;
Т - крок гвинтової лінії робочої частини;
Т - крок гвинтової лінії заходная і вихідний частин.
оправлення:
d-діаметр.
Проміжні розрахункові величини;
L - довжина одного витка пружини без урахування кроку;
D - середній діаметр витків пружини, навитих на оправлення;
X - табличний коефіцієнт для визначення нейтральної лінії при згині;
B - коефіцієнт, що враховує пружинні властивості дроту;
поправоч число робочих витків пружини, навиваються на оправлення з урахуванням пружності дроту;
L1-довжина дроту, що проходить по робочої частини копіра;
L2 - довжина дроту робочих витків пружини, навитих на оправлення;
L3 - довжина дроту, навитої на оправлення з урахуванням підібганих витків;
Lч - довжина дроту пружини згідно з кресленням.

Вирішальне значення при розрахунку має величина, що враховує пружність дроту при вигині. Вона використовується при визначенні діаметра оправки і кількості витків поп. Для визначення значення цієї величини рекомендується наступна послідовність. У першому наближенні виготовляється оправлення діаметром D. На токарно-гвинторізний верстаті на оправлення навивается 5 - 10 витків дроту з кроком подачі, приблизно рівним кроку пружини. При цьому в резцедержатель встановлюється спеціальний ролик з канавкою. Після навивки визначається кут розкручування всіх витків пружини а обчислюється кут, що припадає на один виток А.1 і на закінчення - коефіцієнт В = а1 / 360 ° /, що враховує пружність дроту із заданого матеріалу.

Нижче наведено методику на прикладі розрахунку розмірів копіра і оправлення для намотування пружини зі сталі 60С2А-В-1-ХН ГОСТ 14963-78 з параметрами: п = 9; nt = 11; t = 14 мм; Do = 42 ± 0,9 мм; d = 8 мм; Dср = 50 мм.

При заданих розмірах пружини за вищеописаною методикою експериментально встановлено збільшення дуги окружності одного витка на 30 ° після зняття з оправлення діаметром 42 мм, що відповідає збільшенню довжини витка в 1,083 рази (В = 30 ° 360 ° = 0,083). Виходячи з цього,
Dcp.onp. = (L - ВL / тт = L (1 - В) / тт = 157x0,917 / 3,14 = 46 мм,
де L = тт Dcp = 3,14x50 = 157 мм;
d опр. = Dcp.onp.- d = 46 - 8 = 38 мм
nопр = 1,083п + 0,25 = 1,083 + 0,25 =

10
де 0,25 - додаткова частина витка з урахуванням допуску числа робочих витків.
Діаметр нейтральної лінії витка на оправці (рис. 2) обчислюється за формулою:
D нл. = D опр + 2d X.
X - визначається по таблиці [1] в залежності від співвідношення donp / 2d (в нашому випадку 38 / (2x8) = 2,375)
Методом інтерполяції і обчислюємо X = 0,458 і округляємо до 0,46.
Тоді Dнл.45,36 мм.
DKOn в першому наближенні приймається рівним Do = 42 мм.
Тоді коефіцієнт до = Dіл / Dкоn -45,36 / 42 = 1,08.
Довжина робочої частини копіра: = t-n = 14x9 = 126 мм.

Розрахунковий крок робочої частини копіра:
Т = | / (поправоч к) = 126 / (10x1,08) = 11,67 мм.
Отриманий розрахунковий крок робочої частини копіра округляється до найближчого кроку подачі токарно-гвинторізного верстата (Т = 12 мм), щоб забезпечити можливість нарізки гвинтової канавки. Для збереження заданого кроку пружини внутрішній діаметр канавки копіра перераховується з умови обраного кроку копіра:
k = l / (Tnonp) = 126 / (12x10) = 1,05.
Тоді DКОП. = Dн л / н = 45,36 / 1,05 = 43,2 мм.

Число витків заходная і вихідний частин копіра вибрано рівним 1,5. Крок канавки цих частин визначається за експериментально встановленою формулою:
Tn = 0,875d = 0,875x8 = 7 мм, і приймається рівним найближчому кроці подачі на верстаті (7 мм).
Заходная і вихідна частини приварюються до осі копіра або кріпляться двома штифтами діаметром 8 мм і двома гвинтами М8. Сполучення канавок заходная і вихідний частин копіра з канавкою робочої частини обробляється вручну відповідним напилком, забезпечуючи плавність переходу. Матеріал копіра - сталь 45, термічна обробка - гарт до твердості HRC38. 42.
Для перевірки розрахунків визначається довжина дроту:

L1 = DKon тт 1 / Т = 43,2x3,14x126 / 12 = 1425 мм і порівнюється з довжиною дроту:
L2 = D нл. тт п опр. = 45,36x3,14x10 = 1425 мм.
Також порівнюється довжина дроту:
L3 = D нл. тт (п опр. + 2x1,083) = 45,36x3,14 (10 + 2x1,083) = 1733 мм

з довжиною дроту:
Lч = (Do + 2d X) тт n = (42 + 2x8x0,46) хз, 14х11 = 1705 мм.
При правильному розрахунку похибка Лямда не повинна перевищувати 2,5%. У нашому випадку:
Лямда = (L3 - Lч) 100% / L4 = (1733 - 1705) 100/1705 = 1,6%.

Креслення навивки пружіні за допомогою копіра

супер але делов дохрена можна простіше що нибуть

А де малюнки 2,3,4

Дякую за креслення верстата дуже допомогли.

Дякую за майстер-клас! Я для дочки робила світловий стіл з великого пластикового контейнера з кришкою. Дуже простий у виготовленні бюджетний варіант.

Надішліть запит на емейл в кінці статті.