Cơ Cấu Trong Khí Cụ Điện, CHƯƠNG 4c

Lò xo xoắn hình trụ quấn bằng dây hoặc thanh được sử dụng khi cần có khoảng lún ( tương tự như độ võng, độ uốn ở lò xo tấm phẳng ) lớn. Đối với loại lò xo này, tuỳ theo kích thước của chúng mà lực gây ra từ vài gam đến hàng tấn. Vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi trong khí cụ điện. 1/- Đặc tính: Sự phụ thuộc của lực vào khoảng lún của lò xo chịu nén được biểu diễn ở hình 4-4b và lò xo chịu kéo ở hình 4-4c. 2/- Tính toán:...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ Cấu Trong Khí Cụ Điện, CHƯƠNG 4c TÍNH TOÁN LÒ XO XOẮN HÌNH TRỤ Lò xo xoắn hình trụ quấn bằng dây hoặc thanh được sử dụngkhi cần có khoảng lún ( tương tự như độ võng, độ uốn ở lò xo tấmphẳng ) lớn. Đối với loại lò xo này, tuỳ theo kích thước của chúngmà lực gây ra từ vài gam đến hàng tấn. Vì vậy chúng được sử dụngrộng rãi trong khí cụ điện. 1/- Đặc tính: Sự phụ thuộc của lực vào khoảng lún của lò xo chịu nén đượcbiểu diễn ở hình 4-4b và lò xo chịu kéo ở hình 4-4c. 2/- Tính toán: Trên cơ sở lý thuyết biến dạng của lò xo xoắn được quấn bằngdây hoặc thanh tiết diện tròn, chịu tải kéo hoặc nén hướng trục, lòxo được tính về xoắn của dây hoặc thanh. Vì khi lò xo bị nén hoặcbị kéo dọc trục thì các tiết diện ngang của dây hoặc thanh quấn lòxo chịu xoắn. Khi đó sử dụng các công thức sau: x = 16.F .D = 8.F .C ( 2 .d 3  .d 24-28) f = 8.F .D 3.W = 8.F .C 3.W ( G.d 4 G.d4-29) F= f .G.d 4 = f .G.d =  .d 3 x =  .d 2 x ( 4- 8.D3.W 8.C3.W 8.D 8.C30) Trong đó: x - ứng suất xoắn cho phép ( giới hạn mỏi ) (N/mm2 ) F - lực kéo hoặc nén hướng trục ( N ) f - khoảng lún của lò xo ( mm ) d - đường kính dây hoặc thanh quấn lò xo ( mm ) D - đường kính trung bình của lò xo ( mm ) C - chỉ số của lò xo C=-D d C = 16  8 khi d < 0,4 mm C = 10  4 khi d > 2 mm W - số vòng làm việc của lò xo - Ở lò xo chịu kéo W bằng số vòng toàn phần của lòxo. - Ở lò xo chịu nén, do có các vòng chống nghiêng ởhai đầu lò xo, số vòng toàn phần bằng W + 1,5. G - modul chống truợt ( modul đàn hồi khi xoắn ) ( 2N/mm ). 3/- Xác định các thông số của lò xo: Các số liệu ban đầu để tính toán lò xo thường là: - Lực cần thiết F do lò xo tạo ra. - Khoảng lún ( với lò xo chịu nén ), khoảng kéo ( với lò xochịu kéo ) f. - Ngoài ra cần chọn vật liệu theo bảng 4-1 để xác định modulchống trượt G và ứng suất xoắn cho phép. Trước hết cần chọn chỉ số lò xo C, nó đặc trưng cho độ congcủa các lò xo, xác định ứng suất tập trung trong vật liệu lò xo.Không nên chọn C < 4, vì ứng suất tập trung lúc này quá giới hạncho phép. Khi đường kính dây quấn lò xo d nhỏ, lấy chỉ số C lớnvà ngược lại. Đường kính d của dây hoặc thanh quấn và số vòng lò xo đượcxác định theo: d= 8.F.C = 1,6. F.C ( 4-   x  x31) W= G.d 4. f = G.d . f ( 4- 8.D 3 F 8.C 3 F32) bước lò xo chịu kéo tK và chịu nén tn : tK = d tn = d + f ( 4- W33) Chiều dài tự do của lò xo chịu kéo ( không kể vòng móc ) lK vàlò xo chịu nén ln lK = W. tK = W.d ln = W. tn + 1,5.d (4-34) Theo lực làm việc cần thiết Flv và lực kéo hoặc nén ban đầu Fd,theo các kích thước và số vòng đã tính ở trên, sẽ xác định đượckhoảng lún ( hoặc khoảng kéo ) tương ứng với lực tác dụng theocông thức ( 4-29 ) Độ cứng của lò xo j _ là lực do lò xo gây ra khi bị kéo hoặcnén một khoảng 1mm: j = F = Gd 4 = Gd ( 4- f 8.D3.W 8.C 3.W35) Độ đàn hồi của lò xo f là khoảng lún ( khoảng kéo ) của 1vòng trên một đơn vị lực: f = f = 8.D3 = 8.C 3 ( 4- F .W G.d 4 G.d36) 4/- Tính toán kiểm tra: Với các kích thước và số vòng đã tính xác định trị số ứng suấtxoắn x khi có lực tác dụng theo công thức ( 4-28 ) và so sánh vớitrị số ứng suất xoắn cho phép thoả mãn: x  [ x ] Ví dụ: Hãy xác định kích thước, số vòng và các thông số của lò xoxoắn hình trụ, làm việc chịu nén, được quấn bằng dây tròn, lò xosinh lực bằng 300N ( 30,3 kG ) ở trong khoảng lún 100mm. Vậtliệu lò xo : thép lò xo cacbon độ bền bình thường có ứng suất xoắnxho phép [ x ] = 362 N/mm2, modul chống trượt G = 78.500N/mm2. Giải: Chọn chỉ số lò xo C = 8. Theo công thức ( 4-31) đường kính dây quấn lò xo bằng d = 1,6. F.C = 1,6. 300.8 = 4,1  4 mm.  x 362 Đường kính trung bình của lò xo: D = C.d = 8.4 32 mm Số vòng xác định theo ( 4 ...