«ВВЕДЕНИЕ Динамическое поведение цилиндрических винтовых пружин@, включающих как пружины растяжения/сжатия, так и пружины кручения@, чрезвычайно сложно рассчитать, поскольку ее геометрическая форма представляет собой кривую в трехмерном пространстве. Чтобы сделать расчеты управляемыми@, требуются простые, но репрезентативные математические модели. "Простейшей из таких моделей является прямой упругий стержень, так называемый "эквивалентный стержень", который, очевидно, должен иметь те же упругие свойства, что и винтовая пружина, которую он представляет. Довольно удивительно@, но удачно@, что использование этого очень простого стержня математическая модель должна давать такие разумные результаты@, безусловно, достаточно точные для большинства практических целей. Первый элемент данных в этой серии о пружинах@ № 06024@ определяет допущения и ограничения, которые применяются к процедуре расчета для оценки динамических характеристик пружин@ вместе с предписанными условиями нагружения, которые предполагаются применимыми к пружине.Пункт также обеспечивает получение деформационных напряжений и поперечной нагрузки на пружину, а также расчет формы концов пружины, которые будут влиять на нагрузочные характеристики. Рассмотрена упругая устойчивость пружин сжатия и кручения и приведены формулы обеспечения устойчивости. Второй элемент данных @ № 08015 @ расширяет объем предыдущего элемента @, представляя вибрационные характеристики цилиндрических винтовых пружин. В статье обсуждается осевая вибрация винтовых пружин сжатия/растяжения на основе приближения «эквивалентного стержня», рассматривающего как свободную, так и вынужденную осевую вибрацию. Для свободных колебаний@ рассматриваются случаи, когда оба конца стержня свободны@, один конец стержня зажат, другой конец свободен и оба конца стержня зажаты@. Для вынужденной вибрации также обсуждается случай, когда один конец пружины вынужден совершать циклическое движение, и напряжения, вызванные циклическим движением. ESDU 08015 далее рассматривает свободные и вынужденные колебания системы пружинных масс @, рассматривая два случая, когда масса системы велика по сравнению с массой пружины и когда она имеет сопоставимый размер. Обсуждается также влияние различных видов демпфирования@ Кулоновского и вязкого трения@ гистерезиса материала@ и т.д. В связи с вынужденной вибрацией явление резонанса рассматривается в ряде разделов. Хотя важным принципом проектирования является по возможности избегать резонанса в высокоскоростных приложениях, иногда неизбежно, что упругая система во время своей нормальной работы должна пройти через область резонанса. В таких случаях единственная практическая возможность — попытаться избежать устойчивого резонанса. Учитывая инженерную важность этой проблемы, обсуждению перехода через резонанс посвящен отдельный раздел. Настоящий пункт расширяет сферу применения предыдущих пунктов с точки зрения воздействия на нагрузку. В большинстве машин@, особенно тех, которые совершают попеременное движение@, удары возникают во время их нормальной работы. Часто воздействия смещения являются небольшими@, например, зазоры в подшипниках или шарнирах@, в других случаях удары являются неотъемлемой частью нормального функционирования машин или механизмов@, например, в системах подвески транспортных средств@ клапанах двигателей внутреннего сгорания@ кузнечного молота@ огнестрельного оружия @ и т. д. В последних случаях обычно используются пружины для поглощения или накопления энергии удара. При проектировании компонентов машин для ударных нагрузок необходимо учитывать напряжения и деформации в компонентах. Необходимо также выяснить, какое влияние эти напряжения и деформации оказывают на задействованные материалы. Классическая теория удара рассматривает вовлеченные тела как твердые, а удар - мгновенный, поэтому она пригодна только для определения кинетических последствий удара. Когда необходимо исследовать сам процесс удара, то есть его продолжительность, а также возникающие при этом силы и напряжения деформаций@, необходимо использовать гораздо более продвинутые теории. Однако@, когда предметом исследования является динамическое поведение только пружинной системы после удара, а не поведение самой пружины@, классическая теория удара оказывается очень полезной. Что касается процесса удара, то существуют два крайних идеализированных случая: совершенно неэластичный удар и совершенно упругий удар. Реальность лежит где-то посередине между этими двумя крайностями. Соответственно@ в практических расчетах вводится так называемый "коэффициент удара"@, обозначаемый k@, который имеет значения в диапазоне от 0 меньше или равно до to меньше или равно 1. Значение должно определяться экспериментальным путем. В случае совершенно неупругого воздействия его значение равно нулю@, т.е. k = 0@, а в случае совершенно упругого воздействия@ k = 1. В первой части настоящего пункта@ воздействие на пружинные системы исследуется с помощью классическая теория воздействия. Во второй части п.@ рассматривается задача об ударе по упругому стержню. Эта последняя проблема имеет особое практическое значение, поскольку упругий стержень может быть использован в качестве «эквивалентного стержня», представляющего собой винтовую пружину».
ESDU 09003-2009 История
2009ESDU 09003-2009 Динамические характеристики цилиндрических винтовых пружин. Часть 3: Ударная нагрузка на пружины сжатия