Расчет тарельчатых пружин для рельсовых стыков

Тарельчатая пружина (рис. 4) представляет собой малоподъемную коническую обмотку, которая в процессе деформации получает значительные перемещения. При расчете тарельчатых пружин определяют величину сжимающей силы при заданной осадке и геометрических размерах и Затем определяют напряжения в кромках пружины и

Рис. 4. Тарельчатая пружина

Рис. 5. Рельсовые стыки с одной (а) или двумя (б) тарельчатыми пружинами

Зависимость между и перемещением пружины в любой точке характеристики:

где

=1,8 – отношение наружного диаметра тарельчатой пружины к внутреннему диаметру;

=75000 Н – усилие, воспринимаемое пружиной;

E =2100 Н/мм² – модуль нормальной упругости;

S – толщина пружины, мм;

f – осевое перемещение пружин, мм;

h – высота нагружаемой пружины, мм;

=0,3 – коэффициент Пуассона;

D – наружный диаметр тарельчатой пружины, см.

При осевом перемещении пружин f=0:

При осевом перемещении пружин f=0,5:

При осевом перемещении пружин f=1:

При осевом перемещении пружин f=1,5:

При осевом перемещении пружин f=2:

При осевом перемещении пружин f=2,5:

По полученным данным строим график зависимости, усилия воспринимаемой пружины и перемещением пружины f, рисунок 6.

Рис. 6. График зависимости, усилия воспринимаемой пружины и перемещением пружины f.

Вывод: Из рисунка 6 видно, что чем больше усилие на тарельчатую пружину, тем больше она перемещается.

Толщина пружины:

где =1,8 мм – наибольший изгиб;

- усилие, воспринимаемое пружиной, Н;

- допустимое напряжение.

Наружный диаметр пружины:

где - наибольший изгиб, мм;

E =2100 Н/мм² – модуль нормальной упругости;

S – толщина пружины, мм;

- допустимое напряжение.

Высота нагруженной пружины:

где - наибольший изгиб, мм;

S – толщина пружины, мм.

Объем металла в тарельчатой пружине:

где S – толщина стенки пружинs, мм;

D – наружный диаметр тарельчатой пружины, см;

d – внутренний диаметр тарельчатой пружины, см.

Масса тарельчатой пружины:

,

где r = 7,85 г/см³ – плотность стали;

S – толщина пружины, мм;

D – наружный диаметр тарельчатой пружины, см;

d – внутренний диаметр тарельчатой пружины, см.

При нагружении в кромках тарельчатой пружины возникают напряжения растяжения и сжатия, которые определяются по следующим уравнениям.

При уменьшении осадки пружины (сплющивании) в её четырех кромках возникают напряжения, от правильного выбора которых зависит долговечность пружин. Эти напряжения определяются по следующим формулам:

I – верхняя кромка отверстия:

,

где S – толщина стенки пружины, мм;

D – наружный диаметр тарельчатой пружины, см;

m = 0,3 - коэффициент Пуассона;

f – осевое перемещение пружины, мм.

Значения коэффициентов b и g, зависящие от отношения D/d, определяются графиком (рис. 2.2 [3]), b = 1,13, g =1,26.

При осевом перемещении пружин f=0:

При осевом перемещении пружин f=0,5:

При осевом перемещении пружин f=1:

При осевом перемещении пружин f=1,5:

При осевом перемещении пружин f=2:

При осевом перемещении пружин f=2,5:

II – нижняя кромка отверстия:

;

При осевом перемещении пружин f=0:

При осевом перемещении пружин f=0,5:

При осевом перемещении пружин f=1:

При осевом перемещении пружин f=1,5:

При осевом перемещении пружин f=2:

При осевом перемещении пружин f=2,5:

III – нижняя кромка наружного диаметра

,

где - внутренний диаметр тарельчатой пружины.

При осевом перемещении пружин f=0:

При осевом перемещении пружин f=0,5:

При осевом перемещении пружин f=1:

При осевом перемещении пружин f=1,5:

При осевом перемещении пружин f=2:

При осевом перемещении пружин f=2,5:

IV – верхняя кромка наружного диаметра

,

При осевом перемещении пружин f=0:

При осевом перемещении пружин f=0,5:

При осевом перемещении пружин f=1:

При осевом перемещении пружин f=1,5:

При осевом перемещении пружин f=2:

При осевом перемещении пружин f=2,5:

По полученным данным строим график зависимости, напряжения растяжения и сжатия , от перемещением пружины f, рисунок 7.

Рис. 7. График зависимости, напряжения растяжения и сжатия , от перемещением пружины f.

Вывод: Из рисунка 7 видно, что кромки пружины работают по парно. Верхняя кромка отверстия – I, и верхняя кромка наружного диаметра – IV тарельчатой пружины работают на сжатие, а нижняя кромка отверстия – II, и нижняя кромка наружного диаметра – III работают на растяжение.

Дата добавления: 2015-07-18