¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

30 апрел€ 2020

T-FLEX ѕружины Ц Ѕиблиотека параметрических пружин со встроенными расчетами дл€ T-FLEX CAD

ѕЄтр Ќагорнов, инженер отдела “ехнической поддержки «јќ Ђ“оп —истемыї

Ќагорнов

—тать€ опубликована в журнале —јѕ– и √рафика є4, 2020
ќригинал публикации на сайте Ђ“оп —истемї
T-FLEX ѕружины

¬ материале рассказываетс€ о встроенной в T-FLEX CAD библиотеке параметрических пружин, предназначенной дл€ расчета разных типов пружин, создани€ 3D-моделей и чертежей в соответствии с ≈— ƒ по выполненным расчетам.

ѕружины относ€тс€ к классу упругих элементов, основным рабочим свойством которых €вл€етс€ способность существенно деформироватьс€ под нагрузкой.  ак правило, эти деформации упругие, и после сн€ти€ нагрузки элемент восстанавливает свои размеры.

ќсновными рабочими характеристиками пружин €вл€ютс€ те, которые определ€ют их способность деформироватьс€ под действием нагрузки.   ним относ€тс€ упруга€ характеристика (зависимость между перемещением определенной точки упругого элемента и приложенной нагрузкой) и жесткость.

¬ зависимости от вида нагрузки пружины подраздел€ютс€ на пружины сжати€, раст€жени€, кручени€ и изгиба. ѕо форме конструкции пружины подраздел€ютс€ на винтовые, тарельчатые, спиральные и пластинчатые.

T-FLEX ѕружины представл€ет из себ€ набор библиотечных элементов типовых конструкций пружин, интегрированных в библиотеку стандартных изделий, разработанных штатными средствами параметризации системы T-FLEX CAD (рис. 1). Ќа данный момент в библиотеке представлены следующие типы пружин:

1. ¬интовые цилиндрические пружины сжати€;

2. ¬интовые цилиндрические пружины раст€жени€;

3. ¬интовые цилиндрические пружины кручени€;

4. ¬интовые конические пружины сжати€;

5. “арельчатые пружины.

T-FLEX ѕружины

–ис.1. Ѕиблиотека пружин с расчетами в ћеню документов

ќсновное назначение библиотеки заключаетс€ в автоматизации расчета параметров типовых конструкций пружин и подготовке конструкторской документации в соответствии с правилами ≈— ƒ.

ќсновной целью расчета €вл€етс€ определение геометрических параметров пружины, соответствующих заданным нагрузкам и услови€м работы. ¬ результате расчета система предлагает р€д решений, удовлетвор€ющих исходным данным, среди которых пользователь может выбрать оптимальное по одному или нескольким критери€м. ѕри проектировании пружин используетс€ отечественна€ база сортамента пружинных проволок и материалов пружинных сталей, типова€ классификаци€ которых изложена в √ќ—“ 13764-86.

¬ ходе выполнени€ расчета система проводит проверку по допускаемым напр€жени€м в заданном материале при максимальных нагрузках.

Ќа основе выбранного решени€ формируетс€ 3D модель, котора€ затем может непосредственно использоватьс€ при создании трехмерных моделей сборочных конструкций.

ќдним из преимуществ €вл€етс€ возможность управлени€ конфигурацией 3D модели, что позвол€ет выставить пружину в сборке в рабочем или промежуточном состо€нии.

Ќар€ду с 3D моделью формируетс€ параметрический чертеж пружины, предназначенный дл€ оформлени€ в соответствии с правилами ≈— ƒ либо дл€ использовани€ в качестве 2D фрагмента при создании сборочных чертежей.

¬интовые цилиндрические пружины сжати€

¬интовые цилиндрические пружины сжати€ характеризуютс€ значительным рассто€нием между витками, которое уменьшаетс€ под воздействием продольно-осевой нагрузки (рис. 2).  райние витки, как правило, имеют специально обработанную опорную поверхность дл€ равномерного распределени€ усили€ по оси пружины.
T-FLEX ѕружины

–ис. 2. ѕружина сжати€ Ц 3D модель и чертеж

¬ основе расчета данного типа пружин лежит методика, изложенна€ в √ќ—“ 13765-86.

»сходными данными дл€ проектировани€ пружин сжати€ €вл€ютс€ нагрузки при предварительной и рабочей деформации, а также рабочий ход пружины.

¬интовые цилиндрические пружины раст€жени€

¬интовые цилиндрические пружины раст€жени€ в отличие от пружин сжати€ имеют плотно прилегающие витки и увеличивают свою длину под воздействием продольно-осевой нагрузки (рис. 3). ќтличительным признаком данного типа пружин €вл€етс€ наличие специально сформированных зацепов разнообразной формы дл€ приложени€ нагрузки.
T-FLEX ѕружины

–ис. 3. ѕружина раст€жени€ Ц 3D модель и чертеж

¬ основе расчета данного типа пружин лежит методика, изложенна€ в √ќ—“ 13765-86.

ѕомимо нагрузок и рабочего хода дл€ пружин раст€жени€ в качестве исходного параметра допускаетс€ задавать силу предварительного напр€жени€, увеличивающую несущую способность пружины вследствие более плотного прилегани€ витков.

¬интовые цилиндрические пружины кручени€

¬интовые цилиндрические пружины кручени€ имеют конструкцию, схожую с ранее описанными типами, при этом нагрузка прикладываетс€ в плоскост€х, перпендикул€рных оси (рис. 4). ¬озникающий в таком случае крут€щий момент скручивает пружину. ћежду витками пружины предусматриваютс€ зазоры во избежание их трени€ в процессе скручивани€, а на концах Ц специальные зацепы, предназначенные дл€ приложени€ нагрузки.
T-FLEX ѕружины

–ис. 4. ѕружина кручени€ Ц 3D модель и чертеж

¬ основе расчета данного типа пружин лежит методика, изложенна€ в ќ—“ 3-2561-91.

»сходными данными дл€ данного типа пружин €вл€ютс€ крут€щие моменты при предварительной и рабочей деформации и рабочий угол закручивани€. ¬ случае если не задан крут€щий момент при предварительной деформации, вместо рабочего угла закручивани€ необходимо задать угол рабочей деформации.

 онические винтовые пружины

 онические винтовые пружины €вл€ютс€ частным случаем пружин сжати€ (рис. 5). ќтличительной особенностью €вл€етс€ получение нелинейной упругой характеристики за счет размещени€ оси витков на конической поверхности.
T-FLEX ѕружины

–ис. 5.  оническа€ пружина Ц 3D модель и чертеж

¬ основе расчета данного типа пружин лежит методика, изложенна€ в книге ѕономарева —.ƒ., јндреевой Ћ.≈. Ђ–асчет упругих элементов машин и приборовї.

ƒанный библиотечный элемент предусматривает возможность проектировани€ конических пружин с посто€нным шагом, проекци€ которых в плане имеет вид архимедовой спирали, либо с посто€нным углом наклона витков, проекци€ которых в плане имеет вид логарифмической спирали.

“аким образом, исходными данными дл€ данного типа пружин €вл€ютс€ наружные диаметры крайних витков, нагрузки при предварительной и рабочей деформации, а также рабочий ход пружины.   особенност€м также относитс€ возможность задани€ погрешности фактического рабочего хода пружины, получаемого в процессе расчета.

“арельчатые пружины

“арельчатые пружины представл€ют собой пластинчатый тип пружин, примен€ющихс€ дл€ прогиба и удержани€ больших нагрузок в услови€х малых деформаций (рис. 6). ќсновное преимущество данного типа пружин заключаетс€ в повышенной надежности, больших коэффициентах жесткости, низких показател€х ползучести.
T-FLEX ѕружины

–ис. 6 “арельчата€ пружина Ц 3D модель и чертеж

¬ основе расчета данного типа пружин лежит методика, изложенна€ в √ќ—“ 3057-90.

»сходными данными дл€ данного типа пружин €вл€етс€ нагрузка при рабочей деформации и рабочий ход. ќтличительной особенностью данного библиотечного элемента €вл€етс€ возможность проектировани€ не только одинарной тарельчатой пружины, но и целого пакета пружин, образующего составной упругий элемент.

ѕри последовательной компоновке пакета нагрузочна€ способность эквивалентна нагрузочной способности одной пружины, а рабочий ход пропорционален количеству пружин в пакете. ѕри параллельной компоновке пакета возникает обратный эффект Ц рабочий ход эквивалентен рабочему ходу одной пружины, а нагрузочна€ способность возрастает пропорционально количеству пружин в пакете.

»спользование элементов библиотеки пружин

–ассмотрим общий пор€док работы с элементами библиотеки пружин на примере цилиндрической пружины кручени€. ѕри вставке элемента как 3D фрагмента из библиотеки напр€мую в сборку по€вл€етс€ типовой диалог расчета пружины (рис. 7).

T-FLEX ѕружины

–ис. 7. ƒиалог расчета пружины

ѕервым этапом проектировани€ €вл€етс€ заполнение атрибутов чертежа пружины. ѕо умолчанию пружины изготавливаютс€ на основании сопроводительных конструкторских документов, вследствие чего при составлении спецификации на сборочную единицу они попадают в раздел Ђƒеталиї.

ѕосле ввода исходных данных необходимо обратитьс€ к параметру Ђ¬ыбор основных параметров пружиныї и в по€вившемс€ диалоге выбрать оптимальное решение по одному или нескольким критери€м, предлагаемым системой (рис. 8).

T-FLEX ѕружины

–ис. 8. ¬ыбор основных параметров пружины

≈сли выбранное решение не удовлетвор€ет теории прочности (напр€жение изгиба при максимальной деформации превышает предельно допустимое значение), система выдает соответствующее уведомление. ¬ таком случае рекомендуетс€ выбрать другое решение среди предложенных системой.

—ледующим этапом проектировани€ €вл€етс€ определение конструктивных особенностей пружины Ц направление навивки, а также выбор типов и размеров крайних витков (рис. 9).

T-FLEX ѕружины

–ис. 9. ќпределение конструктивных особенностей пружины

Ќа основе заданного класса пружины, а также выбранного разр€да система предлагает перечень возможных материалов дл€ изготовлени€ пружины в соответствии с √ќ—“ 13764-86. “акже при необходимости пользователь может назначить нанесение покрыти€ пружины.

»нструменты оформлени€ чертежа, а также параметры выбора конфигурации 3D модели представлены в отдельном диалоге Ђќтрисовкаї (рис. 10).

T-FLEX ѕружины

–ис. 10. ѕараметры оформлени€ чертежа и выбора конфигурации 3D модели

Ѕлок параметров Ђќтрисовка чертежаї содержит набор переключателей между различными компоновками чертежа пружины:

  •  омпоновка ЂЅез размеровї предназначена дл€ использовани€ в качестве 2D фрагмента в сборочных чертежах;
  •  омпоновка Ђ— размерамиї представл€ет собой чертеж с геометрическими размерами спроектированной пружины, оформленный в соответствии с правилами ≈— ƒ (примен€етс€ дл€ внутренних нужд предпри€ти€);
  •  омпоновка Ђ— диаграммойї представл€ет собой чертеж с диаграммой нагружени€, техническими требовани€ми и геометрическими параметрами, оформленный в соответствии с правилами ≈— ƒ. явл€етс€ основным сопроводительным конструкторским документом.
Ѕлок параметров Ђ“ехнические требовани€ї предназначен дл€ задани€ основных требований, предъ€вл€емых к чертежу пружины.

Ѕлок параметров Ђ3Dї представл€ет собой набор переключателей конфигураций 3D модели.

–езультаты расчета пружины сведены в одноименном диалоговом окне (рис. 11).

T-FLEX ѕружины

–ис. 11. –езультаты расчета пружины

ƒл€ определени€ промежуточного положени€ пружины при заданной нагрузке либо определени€ нагрузки пружины в определенном деформированном состо€нии предусмотрен специальный диалог Ђѕараметры промежуточного положени€ї.
T-FLEX ѕружины

–ис. 12. ќпределение промежуточного положени€ пружины

Ќа рисунках 13, 14 представлены примеры использовани€ пружин кручени€ и тарельчатых пружин в сборках с выполненными расчетами:
T-FLEX ѕружины

–ис. 13. »спользовани€ пружины кручени€ в сборке

T-FLEX ѕружины

–ис. 14. »спользовани€ тарельчатых пружин в сборке

ѕодобным образом выполн€ютс€ расчеты пружин других типов, вход€щих в библиотеку.

—тоит отметить, что описываемое решение по расчету пружин €вл€етс€ бесплатным и доступно как пользовател€м коммерческой версии T-FLEX CAD и T-FLEX CAD 2D+, так и пользовател€м ”чебной версии.



¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: ¬рем€ покупать —јѕ–-компании
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2020 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.