Алгоритм расчета плоских спиральных заневоленных пружин

Спиральная пружина – это металлическое изделие, которое предназначено для передачи поступательного или вращательного движения различным механизмам в конструкциях, и для того, чтобы уменьшить или целиком погасить колебания конструкций, произведённых из металла [1].

Рисунок 1 – Плоские спиральный пружины

Широкое применение спиральные пружины нашли в станкостроение, су-достроении, машиностроении, приборостроении, автомобилестроении и для производства сельскохозяйственной техники.
Спиральные пружины используются в контрольно-измерительных приборах, таких как спидометры. Спидометры указывают скорость движения автомобиля и одновременно отсчитывают пройденный путь. Спидометр состоит из двух механизмов, объединенных общим кожухом и основанием: указателя скорости (скоростной узел) и счетного узла (счетчик).
На отдельной оси 8, свободно вращающейся в двух подшипниках, укреплена картушка-колпачок 2 из немагнитного материала (алюминия), которая с некоторым зазором охватывает магнит с таким расчетом, чтобы как можно больше силовых линий поля магнита, рассеиваемого вне его тела, пронизывали материал картушки. Для того чтобы через картушку проходила большая часть магнитного потока, снаружи ее также с некоторым зазором размещают экран 1 из магнитомягкой стали, который концентрирует магнитное поле в рабочем направлении.

Рисунок 2 – Схема скоростного узла магнитоиндукционного спидометра в автомобилях МАЗ, КрАЗ и КамАЗ: 1 – экран; 2 – картушка; 3 – приводной вал; 4 – магнит; 5 – шкала; 6 – стрелка; 7 – спиральная пружина; 8 – ось

При вращении вала поле магнита наводит в теле картушки вихревые токи, создающие в свою очередь магнитное поле картушки. Взаимодействие поля магнита и поля картушки вызывает крутящий момент, стремящийся повернуть картушку в направлении вращения магнита. Величина этого момента пропорциональна частоте вращения магнита.
Повороту оси картушки препятствует спиральная пружина (волосок) 7, закручивающаяся при увеличении крутящего момента и...

В ходе выполнения курсовой работы был произведен расчет плоской спиральной заневоленной пружины, установленной в спидометре автомобилей МАЗ, КрАЗ, КамАЗ. В ходе реализации алгоритма определяются нормальные напряжения при заневолевании, при снятии нагрузки, остаточные напряжения и напряжения в заведенной пружине.
На основе полученных данных были построены соответствующие эпюры, по которым видно, что наибольшие нормальные напряжения возникают в крайних волокнах сечения, причем напряжения растяжения возникают в наружных слоях, а напряжения сжатия – во внутренних слоях по толщине ленты. В центре сечения напряжения отсутствуют ( = 0 МПа).
По эпюре остаточных напряжений видно, что они трижды меняют свой знак – при y = 0,12 мм и y = 0 мм. Поэтому их следует учитывать при определении напряжения в заведенной пружине.