Чертеж пружины сжатия, растяжения, кручения

Плоские пружины — все виды:

По форме плоские пружины делятся на прямые и спиральные.

По способам крепления и местам приложения нагрузок плоские пружины делятся на работающие в качестве:

• Консольной балки. Нагрузка на свободном конце.
• Балки на двух опорах. Нагрузка на опоры.
• Балки с закрепленным концом и вторым свободно лежащим. Нагрузка на вторую опору.
• Балки с шарнирно закрепленным концом, и вторым свободно лежащим на опоре. Нагрузка на вторую опору.
• Круглые пластины, с закрепленными краями и нагрузкой посредине (мембраны)

Конструирование и изготовление плоских пружин:

При конструировании листовых плоских пружин желательно осуществлять выбор наиболее простых форм, облегчающих их расчеты. Установка плоских пружин предусматривает предварительное их натяжение.

Плоские спиральные пружины:

Действие этого типа пружин основывается на возникновении в плоскости нормальной к оси пружины изгибающего момента. Применение – часовые, механизмы, самописцы и аналогичные приборы в качестве заводных пружин — аккумулятора энергии. Размещаются в барабанах для обеспечения смазки и фиксации внешних размеров.

Коэффициент полезного действия:

КПД спиральных плоских пружин называют отношение работы пружины, совершаемой при развертывании к величине работы затраченной на заводку. КПД лежит в диапазоне от 0,7 до 0,85, предельная величина до 0,9.

Изготовление

Производство пружин кручения требует специального оборудования, тщательных расчётов. Для получения качественного результата используют уже готовые типовые проекты или создают новые, в соответствии с индивидуальными критериями заказчика. Изготовление пружины – несложный процесс, при условии заранее разработанных проектов, наличия чертежей и современного оборудования на производстве. Все операции на сегодняшний день автоматизированы и практически не требуют постоянного контроля со стороны операторов.

После производства первой партии продукцию обязательно тестируют на соответствие заявленным свойствам и общим стандартам для этого типа продукции и только после этого готовый заказ отгружают клиенту.

Для производства пружин используют нержавеющую и стальную проволоку, легированную сталь, различные высокотемпературные и коррозионностойкие сплавы.

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ ПРУЖИН

Издание официальное

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

Я. Г. Старожилец, Ю. И. Степанов, В. Р. Верченко, Н. Т. Башкирова, Р. Ф. Рязанов

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР от 05.06.68 № 835

Изменение № 4 Принято Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 12—97 от 21 ноября 1997 г.)

За принятие проголосовали

3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 285—76, СТ СЭВ 1185—78 и стандарту ИСО 2162 в части изображения пружин

4. ВЗАМЕН ГОСТ 3461—59 и ГОСТ 4444—60

5. Переиздание (октябрь 1998 г.) с Изменениями № 1, 2, 3, 4, утвержденными в феврале 1980 г., марте 1981 г., июле 1990 г., мае 1998 г. (ИУС 4—80, 6—81, 11—90, 9—98)

УДК 62(084.11):006.354

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ ПРУЖИН

ГОСТ 2.401—68 Дата введения 01.01.71

Настоящий стандарт устанавливает условные изображения и правила выполнения чертежей пружин всех отраслей промышленности

Стандарт соответствует СТ СЭВ 285—76 и СТ СЭВ 1185—78 (Измененная редакция, Изм. № 1).

1. УСЛОВНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРУЖИН НА СБОРОЧНЫХ ЧЕРТЕЖАХ

1 При вычерчивании вида винтовой цилиндрической или конической пружины витки изображают прямыми линиями, соединяющими соответствующие участки контуров

2 В разрезе витки изображают прямыми линиями, соединяющими сечения. Допускается в разрезе изображать только сечения витков

3 Пружина сжатия с поджатыми по одному витку с каждого конца и шлифованными на 3/₄ окружности опорными поверхностями

4. Пружина сжатия с прямоугольным сечением витка с поджатыми по 3/₄ витка с каждого конца и шлифованными на ‘/₄ окружности опорными поверхностями

5 Пружина сжатия трехжильная с поджатыми по 3/₄ витка с каждого конца

6 Пружина сжатия коническая из проволоки круглого сечения с поджатыми по У₄ витка с каждого конца и шлифованными па У₄ окружности, опорными поверхностями

7 Пружина сжатия коническая (телескопическая) из заготовки прямоугольного сечения с шлифованными на У₄ окружности опорными поверхностями

8 Пружина растяжения из проволоки круглого сечения с зацепами, открытыми с одной стороны и расположенными в одной плоскости

9 Пружина растяжения из проволоки круглого сечения с зацепами, открытыми с противо-ложных сторон и расположенными в одной плоскости

10 Пружина растяжения из проволоки круглого сечения с зацепами, расположенными под углом 90°

11 Пружина кручения из проволоки круглого сечения с прямыми концами, расположенными под углом 90°

12 Пружина кручения с прямыми концами, расположенными вдоль оси пружины

13 Пружина спиральная плоская с отогнутыми зацепами

13 а Пружина ленточная

14 Пружина тарельчатая с наклонными кромками

15 Пружина тарельчатая с прямыми кромками

1.4 Основная надпись

Чертеж оформляется рамкой, которая проводится сплошной основной линией на расстоянии 5 мм от правой, нижней и верхней сторон внешней рамки чертежа. С левой стороны оставляется поле шириной 20 мм, служащее для подшивки и брошюровки чертежей

Рисунок – Примеры оформления чертежа
Основная надпись помещается в правом нижнем углу конструкторских документов. На листах формата А4 основную надпись располагают вдоль короткой стороны листа, на листах формата А3 и более допускается располагать основную надпись как вдоль длинной, так и вдоль короткой стороны листа. Основные надписи, дополнительные графы к ним выполняют сплошными основными и сплошными тонкими линиями по ГОСТ 2.303 – 68* (Рисунок 1.3).
Основная надпись по форме 1 используется в чертежах приборов и машиностроения.
Основная надпись по форме 2 используется в спецификации и других текстовых документах — первый лист, по форме 3 — последующие листы.


Рисунок – Примеры основных надписей графических и текстовых документов
В графах основной надписи указывают:

• в графе 1 — наименование изделия;
• в графе 2 — обозначение документа;
• в графе 3 — обозначение материала детали;
• в графе 4 — литеру, присвоенную данному документу;
• в графе 5 — массу изделия;
• в графе 6 — масштаб;
• в графе 7 — порядковый номер листа (на документах, состоящих из одного листа, графу не заполняют);
• в графе 8 — общее количество листов документа (графу заполняют только на первом листе);
• в графе 9 — наименование предприятия, выпускающего документ;
• в графе 10 — указываются функции исполнителей: «Разработал», «Проверил»;
• в графе 11- фамилии лиц, подписавших документ;
• в графе 12 — подписи лиц, фамилии которых указаны в графе 11;
• в графе 13 — дата;
• графы 14-18 заполняются на производственных чертежах.

Виды пружин и их обозначение на чертежах

Выделяют довольно очень много самых разных видов детали, ни по-разному отображаются на документе. Распространение получили такие:

Винтообразные самый популярный вид, который используется на данное время при разработке самых разных устройств. Примером можно назвать автомобильную подвеску. Такой способ выполнения делается в цилиндрическом и коническом виде. Такой чертеж пружины очень распространен, может отображаться в упрощенном и другом варианте.
Торсионные варианты выполнения напоминают предыдущий, но при этом как правило будут работать одновременно на кручение и изгиб. Данный тип детали применяется при разработке подвески тяжёлых автомобилей, измерительных и множества прочих приборов. На документе такой вариант изображается двери гладкие немного по другому, все будет зависеть от отдельной разновидности.
Спиральные используются при разработке довольно различных механизмов, например, наручных часов. Главная характерность состоит в том, что проволока конкретного диаметра навинчивается по спирали. Распространение изделие можно связать с возможностью накопления и сохранения возможной энергии.
Тарельчатые только от части напоминают вариант в классическом стиле выполнения, но используются очень часто. Они представлены несколькими дисками, которые размещены между собой

Важное преимущество этого предложения состоит в незначительной деформации конструкции при влиянии значительного усилия. Очень часто тарельчатые используются при разработке предохранительных клапанов и Используют и волновые конструкции, которые отличаются собственными некоторыми основными характерностями

Примером можно назвать то, что витки имеют сильное искривление, благодаря чему значительно уменьшается размеры устройства.

Классификация также проходит по назначению изделия. Выделяют следующие главные группы:

1. Растяжения. В данном случае соседние кольца находятся без зазора по отношению друг к другу.
2. Сжатия. Во время изготовления оставляется специальный зазор, который дает возможность сближать оба последних кольца по отношению друг к другу.
3. Кручения и изгиба.

Многие варианты выполнения отображаются на документе с учетом установленных параметров. При этом необходимо помнить про то, что разные детали отличаются собственными некоторыми рабочими характеристиками.

1.5. Шрифты

ГОСТ 2.304-81* определяет начертание, размеры и правила выполнения надписей на чертежах и других конструкторских документах.

Наклон букв и цифр к основанию строки должен быть около 75°.

Размер шрифта  (h) — величина, равная высоте прописных букв в мм.

Высота прописных букв h измеряется перпендикулярно основанию строки. Высота строчных букв с определяется из отношения их высоты (без отростков k) к размеру шрифта h, например, с=7/10*h.

Ширина буквы (q) — наибольшая ширина буквы определяется по отношению к размеру шрифта h, например, q=6/10 h, или по отношению к толщине линии шрифта d, например, q=6d.

Толщина линии шрифта (d) — толщина, определяемая в зависимости от типа и высоты шрифта.

Вспомогательная сетка — сетка, образованная вспомогательными линиями, в которые вписываются буквы. Шаг вспомогательных линий сетки определяется в зависимости от толщины линий шрифта d (Рисунок 1.4).

При оформлении чертежей и других конструкторских документов рекомендуется применять шрифт типа Б с наклоном 75° (d=1/10h) с параметрами, приведенными в Таблице 5.

Таблица 5 — Шрифты

Устанавливаются следующие размеры шрифта:  (1.8); 2,5; 3,5; 5; 7; 10; 14; 20; 28; 40.
Рисунок 1.4 – Шрифт типа Б с наклоном

По вопросам репетиторства по инженерной графике (черчению), вы можете связаться любым удобным для вас способом в разделе Контакты. Возможно очное и дистанционное обучение по Skype: 1000 р./ак.ч.

Виды

Пружинные элементы, рассчитанные на скручивание, применяются в различных сферах – от бытовой до многих видов промышленности (в механизмах и агрегатах). Пружины разделяют на типы и виды, исходя из разных критериев:

• по направлению намотки – левые и правые;
• по конструктивным особенностям – торсионные и витые пружины;
• одинарные и двойные.

Также многообразие пружин включает в себя изделия, произведённые из разных марок упругих сталей, покрытых слоем различных металлов для предотвращения коррозии и прочих повреждений.

Основными типами можно считать витые и торсионные пружины, спиральные и винтовые используются реже.

Виды пружин и их обозначение на чертежах

Выделяют довольно большое количество различных видов детали, ни по-разному отображаются на документе. Распространение получили следующие:

1. Винтовые наиболее известный тип, который применяется на сегодняшний день при создании самых различных устройств. Примером можно назвать автомобильную подвеску. Подобный вариант исполнения выполняется в цилиндрическом и коническом виде. Такой чертеж пружины весьма распространен, может отображаться в упрощенном и другом варианте.
2. Торсионные варианты исполнения напоминают предыдущий, однако при этом могут работать одновременно на кручение и изгиб. Этот тип детали применяется при создании подвески тяжелых автомобилей, измерительных и многих других приборов. На документе этот вариант изображается несколько иначе, все зависит от конкретной разновидности.
3. Спиральные применяются при создании самых различных механизмов, к примеру, наручных часов. Ключевая особенность заключается в том, что проволока определенного диаметра накручивается по спирали. Распространение изделие можно связать с возможностью накопления и сохранения потенциальной энергии.
4. Тарельчатые лишь от части напоминают классический вариант исполнения, но применяются довольно часто. Они представлены несколькими дисками, которые расположены между собой. Главное преимущество этого предложения заключается в несущественной деформации конструкции при воздействии большого усилия. Чаще всего тарельчатые применяются при создании предохранительных клапанов и
5. Могут применяться и волновые конструкции, которые характеризуются своими определенными ключевыми особенностями. Примером можно назвать то, что витки имеют сильное искривление, за счет чего существенно снижается габариты устройства.

Классификация также проводится по предназначению изделия. Выделяют следующие основные группы:

1. Растяжения. В этом случае соседние кольца находятся без зазора относительно друг друга.
2. Сжатия. При изготовлении оставляется определенный зазор, который позволяет сближать оба последних кольца относительно друг друга.
3. Кручения и изгиба.

Многие варианты исполнения отображаются на документе с учетом установленных стандартов. При этом не стоит забывать о том, что различные детали характеризуются своими определенными эксплуатационными характеристиками.

Расчёт

При изготовлении пружин первым делом производят расчёт. Если сделать вычисления неверно, элемент не будет справляться с нагрузкой или преждевременно выйдет из строя.

Для расчёта используют следующие значения:

1. наибольший крутящий момент;
2. угол закручивания;
3. диаметр проволоки и пружины;
4. прочность материала – номинальная и предельная.

Самостоятельный расчёт пружин кручения, если вы не инженер, проводить не стоит – слишком велика вероятность ошибки. Но для облегчения расчётных работ на вебсайтах можно найти специальные калькуляторы.

Чаще всего для изготовления пружин используют типовые проекты, чертежи для которых уже имеются, но, если необходимо сделать партию по индивидуальному заказу, в дело вступают специалисты и разрабатывают новую документацию.

Чертёж пружины кручения включает в себя следующую информацию:

• направление навивки (в технических требованиях);
• зависимость нагрузки от деформации и наоборот;
• величину твёрдости (для изделий с дальнейшей термической обработкой).

Если количество витков более 4, то возможно неполное их отображение на чертежах, вся необходимая информация в сопровождающей документации и технических требованиях.

Технология холодной навивки без закалки

Сначала необходимо сделать подготовительные операции. Перед тем, как из проволоки навивать заготовку, ее подвергают процедуре патентирования. Она заключается в нагреве материала до температуры пластичности. Такая операция готовит проволоку к предстоящему изменению формы.

В ходе операции навивки должны быть выдержаны следующие параметры:

• Внешний диаметр изделия (для некоторых деталей нормируется внутренний диаметр).
• Число витков.
• Шаг навивки.
• Общая длина детали с учетом последующих операций.
• Соблюдение геометрии концевых витков.

Холодная навивка без отпуска

Далее проводится стачивание концевых витков до плоского состояния. Это необходимо сделать для обеспечения качественного упора в другие детали конструкции, предотвращения их разрушения и выскальзывания пружины.

Следующий этап технологического процесса — термообработка. Холодная навивка пружин предусматривает только отпуск при низких температурах. Он позволяет усилить упругость и снять механические напряжения, возникшие в ходе навивки.

После термообработки необходимо сделать испытательные и контрольные операции.

Пружины сжатия

Важно отметить, что они имеют те же параметры, что и стальные пружины. Эти пружины более устойчивы к коррозии и дешевле нержавеющей стали

Параметры пружин сжатия

Физические параметры

• d (Диаметр проволоки) : данный параметр указывает толщину проволоки, используемой для изготовления пружины.
• S (Стержень) : данный параметр соответствует максимальному диаметру стержня, который может вставляться в пружину. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 2 % (для сведения).
• Di (Внутренний диаметр) : внутренний диаметр пружины может вычисляться путем вычитания из значения внешнего диаметра пружины величины диаметра проволоки, умноженной на два. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 2 % (для сведения).
• De (Внешний диаметр) : внешний диаметр пружины может вычисляться путем прибавления к значению внутреннего диаметра пружины величины диаметра проволоки, умноженной на два. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 2 % (для сведения).
• H (Расточка) : это минимальный диаметр отверстия для хода пружины. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 2 % (для сведения).
• P (Шаг) : среднее расстояние между двумя последовательно идущими рабочими витками пружины. Допустимое отклонение для этого параметра составляет (для сведения).
• Lc (Длина в сжатом состоянии) : максимальная длина пружины после полной блокировки. Данный параметр указан справа на схеме. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 15 % (для сведения).
• Ln (допустимая длина): максимально допустимая длина пружины после установки. Если прогиб больше, это может вызвать неупругую деформацию (необратимое изменение формы под воздействием прилагаемой силы). В большинстве случаев, не существует никакой опасности деформации пружины. Таким образом,Ln = Lc + Sa , где Sa это сумма минимально допустимых расстояний между рабочими витками
• L0 (Свободная длина) : свободная длина измеряется, когда пружина находится не в сжатом положении после первой блокировки (при необходимости). Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 2 % (для сведения).
• К-во витков : общее количество витков пружины (на схеме, представленной выше, их шесть). Чтобы подсчитать количество рабочих витков, достаточно вычесть два крайних витка.
• R (Коэффициент упругости) : данный параметр определяет противодействие пружины при ее сжатии. Он измеряется следующим образом: 1 даН/мм = 10 Н/мм. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 15 % (для сведения).
• L1 & F1 (Длина под нагрузкой F) : нагрузка F1 при длине L1 может вычисляться по следующей формуле:F1 = (L0-L1) * R , из которой можно вывести формулу, позволяющую рассчитать длину L1L1 : L1 = L0 — F1/R .
• Шлифовка : указывается, если края пружины отшлифованы.
• Артикул: все пружины имеют уникальный артикул:тип . (De * 10) . (d * 100) . (L0 * 10) . материал . Для пружин сжатия типу соответствует букваC . материалы обозначаются следующими буквами:A ,I ,N etS . Например: артикулC.063.090.0100.A — это пружина сжатия внешним диаметром 6,3 мм, из стальной проволоки диаметром 0,9 мм и свободной длиной 10 мм.

Материалы

• A (Рояльная проволока) : сталь, соответствующая стандарту EN 10270-1 klass класс SH
• I (Нержавеющая сталь) : нержавеющая сталь 18/8, соответствующая стандарту Z10 CN 18.09.
• N (Оцинкованная проволока) : оцинкованная стальная пружинная проволока.

Характеристики

• Торцы : все пружины сжатия представляют собой витки, соединенные с торцами.
• Коэффициент упругости : Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 15 % (для сведения).

Форматы

Чертежи выполняют на листах определенного формата (размера).

Форматы листов определяются размерами внешней рамки чертежа, выполненной тонкой линией.

Согласно ГОСТ 2.301- 68* размеры основных форматов получаются последовательным делением формата А0, с размерами сторон 841х1189 мм, площадь которого равна 1 м2, на две равные части параллельно меньшей стороне (Рисунок 1.1). Число в обозначении показывает, сколько раз совершалось это действие.

Обозначения и размеры основных форматов должны соответствовать указанным в Таблице 1.

Таблица 1 — Основные форматы

Рисунок Образование основных форматов

Допускается применение дополнительных форматов, образуемых увеличением сторон основных форматов на величину, кратную их размерам. При этом коэффициент увеличения должен быть целым числом.

Размеры производных форматов, как правило, следует выбирать из Таблицы 2. Обозначение производного формата составляется из обозначения основного формата и его кратности согласно данных в Таблице  2: например, А0х2, А4х8 и т.д.

Таблица 2 — Дополнительные форматы

Суть метода холодной навивки

В зависимости от того, какая задача ставится перед пружиной, изготовитель выбирает цепочку последовательных действий для ее производства. Учитываются следующие обязательные характеристики готового изделия:

• показатель упругости;
• максимальная воспринимаемая нагрузка;
• коэффициент усталости.

Стоит отметить, что метод холодной навивки подходит для небольших пружин, диаметр проволоки у которых не превышает 16 мм. Эта технология не требует особого оборудования – достаточного навивочного станка с двумя валиками, один из которых будет регулировать натяжение и задавать направление.

Процесс изготовления состоит из следующих действий:

• подготовка сырья. Материал для изготовления пружины тщательно осматривается на предмет сколов, зазубрин;
• проведение рихтовки и правки. Этот этап необходим для исключения расслаивания проволоки в процессе обработки;
• фиксация заготовки на станке зажимом;
• установка необходимого натяжения через верхний валик;
• определение правильной скорости вращения. На этот показатель влияет требуемый диаметр изделия;
• наматывание пружины на валик;
• обрезание проволоки после достижения необходимого числа витков.

Не зависимо от вида пружины, формируются и обрабатываются концы, или зацепы. Если этого требуют условия эксплуатации, на партию наносится антикоррозийное покрытие.