Программа испытания пружин

Содержание

 

Введение. . . .  . . . . .  . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  2

1 Нормативные ссылки . . . . . . .  . . . . .  . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1 Общая характеристика пружин. . . .  . . . . .  . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2Технические требования к пружинам. . . . .  . . . . .  . . .  . . . . . . . . . . . . . . 8

1. Общие технические требования. . . .  . . . . .  . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

2.2Специальные требования. . . .  . . . . .  . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.3Параметры качества пружин, подлежащие испытаниям . . . .  . . . . .  11

3 Разработка методики испытаний пружин. . . .  . . . . .  . . .  . . . . . . . . . . 14

3.1 Классификация испытаний. Программа испытаний. . . .  . . . . .  . . .  14

3.2 Оборудование и приборы для испытаний. Средства измерений. . .  15

3.3 Методика испытаний изделия . . . .  . . . . .  . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  19

3.4 Обработка результатов испытаний. . . .  . . . . .  . . .  . . . . . . . . . . . . . . 24

Заключение. . . .  . . . . .  . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  27

Список   использованных    источников. . . .  . . . . .  . . .  . . . . . . . . . . . . . 28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В данной курсовой работе будет рассмотрена  разработка конструкции установки  и методики для испытания пружин.

Пружина – деталь машины или механизма, служащая для временного накопления энергии  за счет упругой деформации под влиянием нагрузки. По прекращении действия  нагрузки пружина отдает накопленную  энергию и восстанавливает свою первоначальную форму.

Актуальность  данной работы заключается в том, что пружина является широко распространенной и незаменимой деталью во всех отраслях машиностроения. Пружины широко применяются в железнодорожном транспорте, автомобилестроении, машиностроении, приборостроении и других отраслях.

Необходимо  проводить испытания пружин, так  как от качества пружин зависит надежность и устойчивость работы механизмов.

Повышение качества пружин в целях наиболее полного удовлетворения возрастающих потребностей народного хозяйства требует внедрения продукции, основывающейся на испытаниях. Необходимым условием повышения качества является проведение всех видов испытаний на стадиях проектирования и производства в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным. При этом большая роль принадлежит лабораторным испытаниям, реализуемым с помощью средств испытаний, воспроизводящих воздействие внешних факторов.

 Испытанием  называется экспериментальное определение  количествен-ных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как ре-зультата воздействия на него при функционировании, а также моделировании объекта и (или) воздействий.

Цели  курсовой работы:

• раскрыть предназначение пружин;
• описать основные технические требования к пружинам;   
• раскрыть параметры качества пружин, подлежащие испытаниям;
• разработать методику испытаний пружин;
• описать оборудование и приборы для испытаний;
• описать процесс обработки результатов испытаний.

 Для  достижения целей курсовой работы  необходимо решить ряд задач:

• выбрать объект испытаний;
• определить необходимую для выполнения курсового проекта нормативно-техническую документацию;
• определить цель испытаний;
• разработать методику испытаний выбранного объекта.

 

 

 

1 Нормативные ссылки

 

В данной курсовой работе используются следующие  нормативные документы:

1. ГОСТ 13764-86 Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения I класса из стали круглого сечения.
2. ГОСТ 13765-86 Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения II класса из стали круглого сечения.
3. ГОСТ 15.309 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Межгосударственный стандарт
4. ГОСТ 16118-70 Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения.
5. ГОСТ 18751-80 Пружины кручения к опорам. Конструкция и размеры.
6. ГОСТ 18793-80 Пружины сжатия. Конструкция и размеры.
7. ГОСТ 18794-80 Пружины растяжения. Конструкция и размеры. Конструкция и размеры пружин растяжения.
8. ГОСТ 2.401-68 Правила выполнения чертежей пружин. ЕСКД.
9. ГОСТ 25.502 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов.
10. ГОСТ 25.507 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы испытания на усталость при эксплуатационных режимах нагружения. Общие требования.
11. ГОСТ 3057-90 Пружины тарельчатые..
12. ГОСТ 9389-75 Проволока стальная углеродистая пружинная. Технические условия
13. ГОСТ Р 50753-95 Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из специальных сталей и сплавов.
14. СТ ЦКБА 030-2006 Пружины винтовые цилиндрические.

 

 

1.1 Общая характеристика пружин

 

Пружина — упругий элемент, предназначенный для накапливания и поглощения механической энергии. Пружина может быть изготовлена из любого материала, имеющего достаточно высокие прочностные и упругие свойства (сталь, пластмасса, дерево, фанера, даже картон).

Стальные  пружины общего назначения изготавливают  из высокоуглеродистых сталей (У9А-У12А, 65, 70), легированных марганцем, кремнием, ванадием (65Г, 60С2А, 65С2ВА). Для пружин, работающих в агрессивных средах, применяют нержавеющую сталь (12Х18Н10Т), бериллиевую бронзу (БрБ-2), кремнемарганцевую  бронзу (БрКМц3-1), оловянноцинковую бронзу (БрОЦ-4-3).

 Небольшие  пружины можно навивать из  готовой проволоки, в то время  как мощные изготавливаются из  отожжённой стали и закаляются  уже после формовки.

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.

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.

Упругие элементы в машинах и  механизмах могут выполнять следующие  функции:

• создавать постоянно действующие усилия (моменты), необходимые для силового замыкания кинематических пар (кулачковые механизмы, муфты фрикционные, кулачковые и др., стопоры, защелки и т.п.);
• обеспечивать беззазорность в кинематических парах ме­ханизмов с целью повышения их кинематической точности (например, в составных зубчатых колесах приборов);
• предохранять механизмы от воздействия чрезмерных нагрузок при ударах и вибрациях (рессоры, пружины, амортизаторы);
• 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);
• выполнять преобразование силы в перемещение при использовании в качестве чувствительных элементов приборов (весоизмерительные приборы, приборы измерения давления, вакуумметры и т.п.)

Классификация пружин:

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);
• 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);
• нелинейные (график нагрузка-деформация непрямолинеен).

5. В зависимости от формы и конструкции:

• цилиндрические;
• конические;
• бочкообразные винтовые;
• тарельчатые;
• спиральные (ленточные и круглые);
• плоские;
• рессоры (многослойные пружины изгиба);
• одно- и многожильные;
• торсионы (пружинные валы);
• фигурные.

6. В зависимости от способа изготовления:

• витые;
• точеные;
• штампованные;
• наборные.

 

 

Рисунок 1.1 –  Виды пружин

 

На рисунке  1.1 показаны следующие виды пружин:

а – винтовая цилиндрическая пружина сжатия;

б – винтовая цилиндрическая пружина сжатия;

в – коническая пружина сжатия;

г – коническая пружин асжатия;

д – цилиндрическая пружина растяжения;

е – пружина  кручения;

ж – спиральная пружина;

з – листовая пружина.

Цилиндрические пружины с круглым  сечением прутка имеют наибольшее применение в рессорном подвешивании вагонов. По сравнению с листовыми рессорами они позволяют получить необходимые упругие характеристики при меньших габаритах и массе, а в сочетании с гасителями колебаний могут обеспечить более спокойный ход вагона. Кроме того, пружины смягчают горизонтальные толчки и удары, а также проще и дешевле в изготовлении и ремонте, чем листовые рессоры.

Конические пружины применяют в тех случаях, когда необходимо получить нелинейную силовую характеристику пружины с жёсткостью, возрастающей по мере сжатия. Увеличение жёсткости пружины при сжатии объясняется неодинаковой податливостью витков, зависящей от их диаметра. С приложением нагрузки прежде всего деформируются витки наибольшего диаметра. Первый опорный виток ложится на опорную плоскость, затем на него ложится следующий виток и т. д. Сомкнувшиеся витки выключаются из работы. Жёсткость пружины непрерывно возрастает по мере сжатия вследствие как уменьшения числа свободных витков, так и постепенного уменьшения их диаметра.

Спиральные пружины, предназначенные для восприятия больших усилий при ограниченных габаритах, навиваются из полосовой стали прямоугольного сечения с большим отношением сторон так, что каждый виток входит внутрь соседнего витка, образуя в плане спираль. Такие пружины применялись в неразрезной упряжи винтовых сцепных устройств вагонов.

Пружины растяжения — рассчитаны на увеличение длины под нагрузкой. В ненагруженном состоянии обычно имеют сомкнувшиеся витки. На концах для закрепления пружины на конструкции имеются крючки или кольца.

Пружины сжатия — рассчитаны на уменьшение длины под нагрузкой. Витки таких пружин без нагрузки не касаются друг друга. Концевые витки поджимают к соседним и торцы пружины шлифуют. Длинные пружины сжатия, во избежание потери устойчивости, ставят на оправки или стаканы.

Также пружина Бурдона — трубчатая пружина в манометрах для измерения давления, играющая роль чувствительного элемента.