Ressorts élastiques. Propriétés élastiques et principales caractéristiques des ressorts et ressorts à lames

Définition

La force qui résulte de la déformation d'un corps et tente de le ramener à son état d'origine est appelée force élastique.

Le plus souvent, il est noté $(\overline(F))_(upr)$. La force élastique n'apparaît que lorsque le corps est déformé et disparaît si la déformation disparaît. Si, après avoir supprimé la charge externe, le corps retrouve complètement sa taille et sa forme, alors une telle déformation est appelée élastique.

Le contemporain de I. Newton, R. Hooke, a établi la dépendance de la force élastique sur l'ampleur de la déformation. Hooke a longtemps douté de la validité de ses conclusions. Dans l’un de ses livres, il donne une formulation cryptée de sa loi. Ce qui signifiait : « Ut tensio, sic vis » traduit du latin : tel est l'étirement, telle est la force.

Considérons un ressort soumis à une force de traction ($\overline(F)$), dirigée verticalement vers le bas (Fig. 1).

Nous appellerons la force $\overline(F\ )$ la force déformante. La longueur du ressort augmente sous l’influence de la force de déformation. En conséquence, une force élastique ($(\overline(F))_u$) apparaît au printemps, équilibrant la force $\overline(F\ )$. Si la déformation est faible et élastique, alors l'allongement du ressort ($\Delta l$) est directement proportionnel à la force de déformation :

\[\overline(F)=k\Delta l\left(1\right),\]

où le coefficient de proportionnalité est appelé rigidité du ressort (coefficient d'élasticité) $k$.

La rigidité (en tant que propriété) est une caractéristique des propriétés élastiques d'un corps déformé. La raideur est considérée comme la capacité du corps à résister force externe, la capacité de conserver ses paramètres géométriques. Plus la raideur du ressort est grande, moins sa longueur change sous l'influence d'une force donnée. Le coefficient de rigidité est la principale caractéristique de la rigidité (en tant que propriété d'un corps).

Le coefficient de rigidité du ressort dépend du matériau dans lequel le ressort est fabriqué et de ses caractéristiques géométriques. Par exemple, le coefficient de rigidité d'un ressort cylindrique torsadé, enroulé à partir d'un fil circulaire soumis à une déformation élastique le long de son axe, peut être calculé comme suit :

où $G$ est le module de cisaillement (une valeur dépendant du matériau) ; $d$ - diamètre du fil ; $d_p$ - diamètre de la bobine du ressort ; $n$ - nombre de tours de ressort.

L'unité de mesure du coefficient de rigidité est Système international L'unité (Ci) est le newton divisé par le mètre :

\[\left=\left[\frac(F_(upr\ ))(x)\right]=\frac(\left)(\left)=\frac(N)(m).\]

Le coefficient de rigidité est égal à la force qui doit être appliquée au ressort pour modifier sa longueur par unité de distance.

Formule de rigidité de la connexion à ressort

Supposons que les ressorts $N$ soient connectés en série. La rigidité de l’ensemble de la connexion est alors :

\[\frac(1)(k)=\frac(1)(k_1)+\frac(1)(k_2)+\dots =\sum\limits^N_(\ i=1)(\frac(1) (k_i)\gauche(3\droite),)\]

où $k_i$ est la rigidité du $i-ème$ ressort.

À connexion série La rigidité du ressort du système est déterminée comme suit :

Exemples de problèmes avec solutions

Exemple 1

Exercice. Un ressort sans charge a une longueur de $l=0,01$ m et une rigidité égale à 10 $\frac(N)(m).\ $À quoi seront égales la rigidité du ressort et sa longueur si une force de $F$= 2 N est appliqué au ressort ? Considérez la déformation du ressort comme étant petite et élastique.

Solution. La raideur du ressort lors des déformations élastiques est une valeur constante, ce qui signifie que dans notre problème :

Pour les déformations élastiques, la loi de Hooke est satisfaite :

A partir de (1.2) on retrouve l’allongement du ressort :

\[\Delta l=\frac(F)(k)\left(1.3\right).\]

La longueur du ressort tendu est :

Calculons la nouvelle longueur du ressort :

Répondre. 1) $k"=10\ \frac(N)(m)$; 2) $l"=0,21$ m

Exemple 2

Exercice. Deux ressorts de raideurs $k_1$ et $k_2$ sont connectés en série. Quel sera l'allongement du premier ressort (Fig. 3) si la longueur du deuxième ressort augmente de $\Delta l_2$ ?

Solution. Si les ressorts sont connectés en série, alors la force de déformation ($\overline(F)$) agissant sur chacun des ressorts est la même, c'est-à-dire qu'on peut écrire pour le premier ressort :

Pour le deuxième printemps nous écrivons :

Si les côtés gauches des expressions (2.1) et (2.2) sont égaux, alors les côtés droits peuvent être assimilés :

De l'égalité (2.3) on obtient l'allongement du premier ressort :

\[\Delta l_1=\frac(k_2\Delta l_2)(k_1).\]

Répondre.$\Delta l_1=\frac(k_2\Delta l_2)(k_1)$

Des éléments métalliques et non métalliques sont utilisés comme dispositifs élastiques dans les suspensions des voitures modernes. Le plus répandu dispositifs métalliques reçus : ressorts, ressorts à lames et barres de torsion.

Ressort de suspension de voiture à rigidité variable

Le plus utilisé (notamment dans les suspensions de voitures particulières) ressorts hélicoïdaux, réalisé à partir d'une tige élastique en acier de section circulaire.
Lorsque le ressort est comprimé le long de l’axe vertical, ses spires se rapprochent et se tordent. Si le ressort a une forme cylindrique, alors lorsqu'il est déformé, la distance entre les spires reste constante et le ressort a une caractéristique linéaire. Cela signifie que la déformation d'un ressort hélicoïdal est toujours directement proportionnelle à la force appliquée et que le ressort a une rigidité constante. Si vous réalisez un ressort torsadé à partir d'une tige de section variable ou si vous donnez au ressort une certaine forme (en forme de tonneau ou de cocon), alors un tel élément élastique aura une rigidité variable. Lorsqu'un tel ressort est comprimé, les bobines les moins rigides se rapprochent initialement et, après leur contact, les bobines les plus rigides commencent à fonctionner. Les ressorts à rigidité variable sont largement utilisés dans les suspensions des voitures particulières modernes.
Les avantages des ressorts utilisés comme éléments élastiques de suspension incluent leur faible masse et leur capacité à assurer une grande douceur du véhicule. Dans le même temps, le ressort ne peut pas transmettre d'efforts dans le plan transversal et son utilisation nécessite un dispositif de guidage complexe dans la suspension.

Suspension arrière à ressorts à lames:
1 - œil à ressort;
2 - bague en caoutchouc ;
3 - support ;
4 - douille;
5 - boulon;
6 - rondelles ;
7 - doigt;
8 - bagues en caoutchouc ;
9 - rondelle élastique ;
10 - noix;
11 - support ;
12 - bague en caoutchouc ;
13 - douille ;
14 - plaque de boucle d'oreille;
15 - boulon;
16 - barre stabilisatrice ;
17 - feuille de racine;
18 - feuilles de printemps ;
19 - tampon de course de compression en caoutchouc ;
20 - escabeaux;
21 - superposition ;
22 - poutre d'essieu arrière ;
23 - amortisseur ;
24 - pince;
25 - longeron de cadre ;
26 - support stabilisateur ;
27 - boucle d'oreille stabilisatrice

Ressort à lames servait d'élément de suspension élastique sur les calèches et les premières voitures, mais il continue d'être utilisé aujourd'hui, bien que principalement sur les camions. Un ressort à lames typique se compose d'une série de feuilles de différentes longueurs fixées ensemble, en acier à ressort. Un ressort à lames a généralement la forme d’une demi-ellipse.

Méthodes de fixation des ressorts:
a - avec les oreilles tordues ;
b - sur coussins en caoutchouc ;
c - avec un œillet aérien et un support coulissant

Les tôles qui composent le ressort ont des longueurs et des courbures différentes. Plus la longueur de la feuille est courte, plus sa courbure doit être grande, ce qui est nécessaire pour un ajustement mutuel plus serré des feuilles dans le ressort assemblé. Avec cette conception, la charge sur la lame la plus longue (principale) du ressort est réduite. Les lames à ressort sont fixées ensemble avec un boulon central et des pinces. À l'aide de la lame principale, le ressort est articulé aux deux extrémités sur la carrosserie ou le châssis et peut transmettre les forces des roues de la voiture au châssis ou à la carrosserie. La forme des extrémités de la tôle principale est déterminée par la méthode de fixation au cadre (corps) et par la nécessité de compenser les changements de longueur de la tôle. Une extrémité du ressort doit pouvoir pivoter tandis que les autres extrémités tournent et bougent.
Lorsqu'un ressort se déforme, ses lames se plient et changent de longueur. Dans ce cas, les tôles frottent les unes contre les autres et nécessitent donc une lubrification, et des joints antifriction spéciaux sont installés entre les tôles des ressorts des voitures particulières. Parallèlement, la présence de frottements dans le ressort permet d'amortir les vibrations de la carrosserie et, dans certains cas, permet de se passer d'amortisseurs dans la suspension. La suspension à ressort a une conception simple, mais une masse importante, ce qui détermine sa plus grande répartition dans les suspensions des camions et de certaines voitures particulières tout-terrain. Pour réduire la masse des suspensions à ressorts et améliorer la douceur, elles sont parfois utilisées peu de feuilles Et à un seul vantail ressorts avec feuille de section de longueur variable. Assez rarement, des ressorts en plastique renforcé sont utilisés dans les suspensions.

Suspension à barre de torsion. La suspension arrière de la Peugeot 206 utilise deux barres de torsion reliées à des bras tirés. Le guide de suspension utilise des bras tubulaires montés en biais par rapport à l'axe longitudinal du véhicule

Torsion- un élément élastique métallique qui travaille en torsion. Typiquement, une barre de torsion est une tige métallique solide de section ronde avec des épaississements aux extrémités sur lesquels des fentes sont découpées. Il existe des suspensions dans lesquelles les barres de torsion sont constituées d'un ensemble de plaques ou de tiges (voitures ZAZ). Une extrémité de la barre de torsion est fixée au corps (châssis) et l'autre au dispositif de guidage. Lorsque les roues bougent, les barres de torsion se tordent, assurant une liaison élastique entre la roue et la carrosserie. Selon la conception de la suspension, les barres de torsion peuvent être situées soit le long de l'axe longitudinal de la voiture (généralement sous le plancher), soit transversalement. Les suspensions à barres de torsion sont compactes et légères et permettent de régler la suspension en pré-torsionnant les barres de torsion.
Non métallique éléments élastiques les pendentifs sont divisés en en caoutchouc, pneumatique Et hydropneumatique.
Eléments élastiques en caoutchouc sont présents dans presque toutes les conceptions de suspension, mais pas comme principales, mais comme supplémentaires, utilisées pour limiter le mouvement des roues de haut en bas. L'utilisation de butées supplémentaires en caoutchouc (tampons, pare-chocs) limite la déformation des principaux éléments élastiques de la suspension, augmentant sa rigidité lors de mouvements importants et évitant les chocs métal sur métal. DANS Dernièrement les éléments en caoutchouc sont de plus en plus remplacés par des dispositifs en matériaux synthétiques (polyuréthane).

Éléments élastiques des suspensions pneumatiques:
a - type de manchon ;
b- doubles cylindres

DANS éléments élastiques pneumatiques Les propriétés élastiques de l'air comprimé sont utilisées. L'élément élastique est un cylindre en caoutchouc renforcé, dans lequel de l'air est fourni sous pression par un compresseur spécial. La forme des cylindres pneumatiques peut être différente. Les cylindres à manchon (a) et les cylindres doubles (à deux sections) (b) se sont répandus.
Les avantages des éléments de suspension pneumatiques et élastiques incluent la grande douceur de roulement du véhicule, son faible poids et la capacité de maintenir un niveau constant du plancher de la carrosserie, quelle que soit la charge du véhicule. Les suspensions à éléments pneumatiques élastiques sont utilisées sur les bus, les camions et les voitures. Le niveau constant du plancher de la plate-forme de chargement assure la commodité du chargement et du déchargement d'un camion, et pour les voitures et les bus, la commodité lors de l'embarquement et du débarquement des passagers. Pour obtenir de l'air comprimé, les bus et les camions équipés d'un système de freinage pneumatique utilisent des compresseurs standards entraînés par le moteur, et des compresseurs spéciaux sont installés sur les voitures particulières, généralement à entraînement électrique (Range Rover, Mercedes, Audi).

Suspension pneumatique. Sur les nouvelles voitures Mercedes Classe E, des éléments élastiques pneumatiques ont commencé à être utilisés à la place des ressorts

L'utilisation d'éléments élastiques pneumatiques nécessite l'utilisation d'un élément de guidage complexe et d'amortisseurs dans la suspension. Les suspensions à éléments pneumatiques élastiques de certaines voitures particulières modernes ont une commande électronique complexe, qui garantit non seulement un niveau constant de la carrosserie, mais modifie également automatiquement la rigidité des ressorts pneumatiques individuels dans les virages et lors du freinage, pour réduire le roulis et la plongée, ce qui améliore généralement le confort de conduite et la sécurité.

Elément élastique hydropneumatique:
1 - gaz comprimé ;
2 - corps;
3 - liquide;
4 - à la pompe ;
5 - à la jambe de force de l'amortisseur

L'élément élastique hydropneumatique est une chambre spéciale divisée en deux cavités par une membrane élastique ou piston.
L'une des cavités de la chambre est remplie de gaz comprimé (généralement de l'azote) et l'autre de liquide (huile spéciale). Les propriétés élastiques sont fournies par le gaz comprimé, puisque le liquide est pratiquement incompressible. Le mouvement de la roue provoque le mouvement d'un piston situé dans un cylindre rempli de liquide. Au fur et à mesure que la roue monte, le piston déplace le liquide du cylindre, qui pénètre dans la chambre et agit sur la membrane de séparation, qui déplace et comprime le gaz. Pour maintenir la pression requise dans le système, une pompe hydraulique et un accumulateur hydraulique sont utilisés. En modifiant la pression du liquide entrant sous la membrane de l'élément élastique, vous pouvez modifier la pression du gaz et la rigidité de la suspension. Lorsque le corps oscille, le fluide traverse le système de valve et subit une résistance. La friction hydraulique fournit les propriétés d'amortissement de la suspension. Les suspensions hydropneumatiques offrent une conduite très douce, la possibilité d'ajuster la position de la carrosserie et un amortissement efficace des vibrations. Les principaux inconvénients d'une telle suspension sont sa complexité et son coût élevé.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n n 1. caractéristiques générales ressorts Les ressorts sont largement utilisés dans les structures comme dispositifs d'isolation des vibrations, d'absorption des chocs, d'alimentation en retour, de tension, de dynamomètre et autres. Types de ressorts. En fonction du type de charge externe perçue, les ressorts sont divisés en ressorts de traction, de compression, de torsion et de flexion.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n ressorts hélicoïdaux (cylindriques - traction, Fig. 1 a, compression, Fig. 1 b ; torsion, Fig. 1 c, compression profilée, Fig. 1 d-f), ressorts spéciaux (disque et anneau, Fig. 2 a et b, - compression Fig. 2 c, - spirale, Fig. 2 d - torsion, etc.) Les plus courants sont les ressorts cylindriques torsadés en fil rond.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n Les ressorts de traction (voir Fig. 1 a) sont enroulés, en règle générale, sans espace entre les spires et dans la plupart des cas - avec une tension initiale (pression) entre les spires, compensant partiellement la charge externe. La tension est généralement de (0,25 - 0,3) Fpr (Fnp est la force de traction maximale à laquelle les propriétés élastiques du matériau du ressort sont complètement épuisées).

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Pour transmettre la charge extérieure, ces ressorts sont équipés de crochets. Par exemple, pour les ressorts de petit diamètre (3-4 mm), les crochets sont réalisés sous forme de derniers tours coudés (Fig. 3 a-c). Cependant, de tels crochets réduisent la résistance des ressorts à la fatigue en raison de la forte concentration de contraintes dans les zones de courbure. Pour les ressorts critiques d'un diamètre supérieur à 4 mm, des crochets intégrés sont souvent utilisés (Fig. 3 d-e), bien qu'ils soient moins avancés technologiquement.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n n Les ressorts de compression (voir Fig. 1 b) sont enroulés avec un écart entre les spires, qui doit être de 10 à 20 % supérieur aux mouvements élastiques axiaux de chaque spire sous la plus grande charge externe. Les plans d'appui des ressorts sont obtenus en pressant les dernières spires contre les spires adjacentes et en les meulant perpendiculairement à l'axe. Les ressorts longs peuvent devenir instables (renflement) sous charge. Pour éviter le renflement, ces ressorts sont généralement placés sur des mandrins spéciaux (Fig. 4 a) ou dans des verres (Fig. 4 b).

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n n L'alignement des ressorts avec les pièces d'accouplement est obtenu en installant des bobines de support dans des plaques spéciales, des alésages dans le corps, des rainures (voir Fig. 4 c). Les ressorts de torsion (voir Fig. 1 c) sont généralement enroulés avec un petit angle d'élévation et de petits espaces entre les spires (0,5 mm). Ils perçoivent la charge externe à l'aide de crochets formés en pliant les spires d'extrémité.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Paramètres de base des ressorts hélicoïdaux. Les ressorts sont caractérisés par les paramètres principaux suivants (voir Fig. 1 b) : diamètre du fil d ou dimensions de la section transversale ; diamètre moyen Do, indice c = Do/d ; nombre n de tours de travail ; longueur Ho de la partie travaillante ; pas t = Ho/n tours, angle = arctg montée des tours. Les trois derniers paramètres sont pris en compte dans les états déchargé et chargé.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n L'indice du ressort caractérise la courbure de la spire. L'utilisation des ressorts d'indice 3 n'est pas recommandée en raison de la concentration élevée de contraintes dans les bobines. Typiquement, l'indice du ressort est choisi en fonction du diamètre du fil comme suit : pour d 2,5 mm, d = 3--5 ; 6-12 mm respectivement c = 5-12 ; 4-10 ; 4-9.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Matériaux. Les ressorts torsadés sont réalisés par enroulement à froid ou à chaud, suivi d'une finition des extrémités, d'un traitement thermique et d'un contrôle. Les principaux matériaux pour les ressorts sont le fil à ressort spécial à haute résistance des classes 1, II et III d'un diamètre de 0, 2 à 5 mm, ainsi que l'acier : à haute teneur en carbone 65, 70 ; manganèse 65 G; silicium 60 C 2 A, chrome vanadium 50 CFA, etc.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Les ressorts destinés à fonctionner dans un environnement chimiquement actif sont constitués d'alliages non ferreux. Pour protéger les surfaces des bobines de l'oxydation, les ressorts destinés à des fins critiques sont vernis ou huilés, et les ressorts destinés à des fins particulièrement critiques sont oxydés et également recouverts de zinc ou de cadmium.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n 2. Calcul et conception de ressorts cylindriques torsadés Contraintes dans les sections et déplacement des spires. Sous l'action d'une force axiale F (Fig. 5 a), une force interne résultante F apparaît dans la section transversale de la spire du ressort, parallèle à l'axe du ressort, et un moment T = F D 0/2 dont le plan coïncide avec le plan de la paire de forces F. La section transversale normale de la bobine est inclinée par rapport au plan du moment selon un angle.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n En projetant les facteurs de force dans la section transversale d'un ressort chargé sur les axes x, y et z (Fig. 5, b), associés à la section normale de la bobine, la force F et le moment T, on obtient Fx = F cos ; Fn = F sin (1) T = Mz = 0,5 F D 0 cos ; Mx = 0,5 F D 0 sin ;

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n n L'angle d'élévation des virages est faible (généralement 12). Par conséquent, nous pouvons supposer que la section transversale du ressort travaille en torsion, en négligeant les autres facteurs de force. Dans la section de bobine, la contrainte tangentielle maximale (2) où Wk est le moment résistant à la torsion de la section de bobine

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n Compte tenu de la courbure des spires et de la relation (2), on écrit sous la forme égalité (1), (3) n où F est la charge externe (de traction ou de compression) ; D 0 - diamètre moyen du ressort ; k - coefficient prenant en compte la courbure des spires et la forme de la section (modification de la formule de torsion d'une poutre droite) ; k est la contrainte punitive admissible lors de la torsion.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n La valeur du coefficient k pour les ressorts en fil rond d'indice c 4 peut être calculée à l'aide de la formule

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Sachant que pour un fil de section ronde Wk = d 3 / 16, alors (4) Un ressort d'angle d'élévation de 12 a un déplacement axial n F, (5)

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n où n est le coefficient de souplesse axiale du ressort. La souplesse d'un ressort est déterminée le plus simplement par des considérations énergétiques. Énergie potentielle du ressort : où T est le couple dans la section transversale du ressort dû à la force F, G Jk est la rigidité en torsion de la section de la bobine (Jk 0, 1 d 4) ; l D 0 n - longueur totale de la partie active des tours ;

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n et coefficient de souplesse axiale du ressort (7) n où est la souplesse axiale d'un tour (tassement en millimètres sous l'action de la force F = 1 N),

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n déterminé par la formule (8) n où G = E/ 0,384 E est le module de cisaillement (E est le module élastique du matériau du ressort).

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n De la formule (7) il résulte que le coefficient de souplesse du ressort augmente avec une augmentation du nombre de tours (longueur du ressort), de son indice (diamètre extérieur) et une diminution du module de cisaillement du matériau.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Calcul et conception de ressorts. Le diamètre du fil est calculé à partir de la condition de résistance (4). Pour une valeur d'indice donnée c (9) n où F 2 est la plus grande charge externe.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n Les contraintes admissibles [k] pour les ressorts en aciers 60 C 2, 60 C 2 N 2 A et 50 HFA sont : 750 MPa - sous l'action de charges variables statiques ou à évolution lente, ainsi que pour les ressorts à des fins non critiques ; 400 MPa - pour les ressorts chargés dynamiquement critiques. Pour les ressorts responsables en bronze chargés dynamiquement [k] sont attribués (0,2-0,3) po ; pour ressorts en bronze non responsables - (0,4-0,6) c.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Le nombre de tours de travail requis est déterminé à partir de la relation (5) en fonction du mouvement élastique (course) donné du ressort. Si le ressort de compression est installé avec une pré-tension (charge) F 1, alors (10) En fonction de la fonction du ressort, forcer F 1 = (0,1-0,5) F 2. En modifiant la valeur de F 1, le travail le tirage du ressort peut être ajusté. Le nombre de tours est arrondi au demi-tour pour n 20 et à un tour pour n > 20.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n Nombre total de tours n n H 0 = H 3 + n (t - d), (12) où H 3 = (n 1 - 0, 5) d est la longueur du ressort, comprimé jusqu'au travail adjacent tourne au toucher; t - pas de ressort. n n n 1 = n + (l, 5 -2, 0). (11) 1,5 à 2 tours supplémentaires sont utilisés pour la compression afin de créer des surfaces d'appui pour le ressort. En figue. La figure 6 montre la relation entre la charge et la rupture du ressort de compression. Longueur totale du ressort déchargé n

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Le nombre total de tours est réduit de 0,5 grâce au meulage de chaque extrémité du ressort de 0,25 d pour former une extrémité de roulement plate. Le tassement maximal du ressort, c'est-à-dire le mouvement de l'extrémité du ressort jusqu'à ce que les spires soient en contact complet (voir Fig. 6), est déterminé par la formule

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n n Le pas du ressort est déterminé en fonction de la valeur 3 à partir du rapport approximatif suivant : La longueur de fil nécessaire à la fabrication du ressort où = 6 - 9° est l'angle d'élévation des spires du ressort non chargé .

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Pour éviter que le ressort ne flambe par perte de stabilité, sa flexibilité H 0/D 0 doit être inférieure à 2,5. Si, pour des raisons de conception, cette limitation n'est pas respectée, alors les ressorts, comme indiqué ci-dessus, doivent être placés sur des mandrins ou montés dans des manchons.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n n La longueur d'installation du ressort, c'est-à-dire la longueur du ressort après l'avoir serré avec la force F 1 (voir Fig. 6), est déterminée par la formule H 1 = H 0 - 1 = H 0 - n F 1 sous l'action de la plus grande charge externe, la longueur du ressort H 2 = H 0 - 1 = H 0 - n F 2 et la plus petite longueur du ressort sera à la force F 3 correspondant à la longueur H 3 = H 0 - 3

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n L'angle d'inclinaison de la droite F = f() par rapport à l'axe des abscisses (voir Fig. 6) est déterminé à partir de la formule

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n Pour les charges lourdes et les dimensions exiguës, utilisez des ressorts de compression composés (voir Fig. 4, c) - un ensemble de plusieurs (généralement deux) ressorts situés de manière concentrique qui perçoivent simultanément la charge externe. Pour éviter une forte torsion des supports d'extrémité et des distorsions, les ressorts coaxiaux sont enroulés dans des directions opposées (gauche et droite). Les supports sont conçus pour assurer l'alignement mutuel des ressorts.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Pour répartir uniformément la charge entre eux, il est souhaitable que les ressorts composites aient les mêmes tassements (mouvements axiaux) et que les longueurs des ressorts comprimés jusqu'à ce que les spires se touchent soient approximativement les mêmes. A l'état non chargé, la longueur des ressorts de traction Н 0 = n d+2 hз ; où hз = (0, 5- 1, 0) D 0 est la hauteur d'un crochet. A charge externe maximale, la longueur du ressort de traction H 2 = H 0 + n (F 2 - F 1 *) où F 1 * est la force de compression initiale des spires lors de l'enroulement.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n La longueur du fil pour fabriquer un ressort est déterminée par la formule où lз est la longueur du fil pour une remorque.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n Les ressorts courants sont ceux dans lesquels, au lieu de fil, on utilise un câble torsadé de deux à six fils de petit diamètre (d = 0,8 - 2,0 mm) - ressorts toronnés. En termes de conception, ces ressorts sont équivalents aux ressorts concentriques. En raison de leur capacité d'amortissement élevée (due au frottement entre les brins) et de leur souplesse, les ressorts toronnés fonctionnent bien dans les amortisseurs et dispositifs similaires. Lorsqu'ils sont exposés à des charges variables, les ressorts toronnés tombent rapidement en panne en raison de l'usure des torons.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n Dans les structures fonctionnant dans des conditions de vibrations et de chocs, des ressorts profilés sont parfois utilisés (voir Fig. 1, d-f) avec une relation non linéaire entre force externe et le mouvement élastique du ressort.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Marges de sécurité. Lorsqu'ils sont exposés à des charges statiques, les ressorts peuvent se briser en raison de déformations plastiques dans les bobines. Selon les déformations plastiques, le facteur de sécurité est où max est la contrainte tangentielle la plus élevée dans la bobine du ressort, calculée par la formule (3), à F=F 1.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n Les ressorts qui fonctionnent longtemps sous des charges variables doivent être conçus pour résister à la fatigue. Les ressorts sont caractérisés par une charge asymétrique, dans laquelle les forces varient de F 1 à F 2 (voir Fig. 6). Dans le même temps, dans les sections transversales des tours de tension

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n amplitude et contrainte moyenne de cycle n Pour les contraintes tangentielles, facteur de sécurité n où K d est le coefficient d'effet d'échelle (pour les ressorts en fil d 8 mm est égal à 1) ; = 0, 1 - 0, 2 - coefficient d'asymétrie de cycle.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Limite de fatigue - 1 fil à torsion variable en cycle symétrique : 300-350 MPa - pour aciers 65, 70, 55 GS, 65 G ; 400-450 MPa - pour les aciers 55 C 2, 60 C 2 A ; 500-550 MPa - pour les aciers 60 C 2 HFA, etc. Lors de la détermination du facteur de sécurité, le coefficient de concentration de contraintes effective K = 1 est pris en compte par le coefficient k dans les formules de contraintes.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n Dans le cas d'oscillations résonantes de ressorts (par exemple ressorts de soupape), une augmentation de la composante variable du cycle peut se produire alors que m reste inchangé. Dans ce cas, le coefficient de sécurité pour les contraintes alternées

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n Pour augmenter la résistance à la fatigue (de 20 à 50 %), les ressorts sont renforcés par grenaillage, qui crée des contraintes résiduelles de compression dans les couches superficielles des bobines. Pour traiter les ressorts, des billes d'un diamètre de 0,5 à 1,0 mm sont utilisées. Il est plus efficace de traiter les ressorts avec des billes de petits diamètres à des vitesses de vol élevées.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Calcul de la charge d'impact. Dans un certain nombre de structures (amortisseurs, etc.), les ressorts fonctionnent sous des charges de choc appliquées presque instantanément (à grande vitesse) avec une énergie d'impact connue. Les différentes spires du ressort reçoivent une vitesse importante et peuvent entrer en collision dangereusement. Le calcul de systèmes réels de chargement par impact est associé à des difficultés importantes (prise en compte des contacts, des déformations élastiques et plastiques, des processus ondulatoires, etc.) ; Par conséquent, pour l’application d’ingénierie, nous nous limiterons à la méthode de calcul de l’énergie.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n n La tâche principale de l'analyse des charges de choc est de déterminer le tassement dynamique (mouvement axial) et la charge statique équivalents à l'action d'impact sur un ressort de dimensions connues. Considérons l'impact d'une tige de masse m sur un amortisseur à ressort (Fig. 7). Si l'on néglige la déformation du piston et suppose qu'après un choc, les déformations élastiques couvrent instantanément tout le ressort, on peut écrire l'équation du bilan énergétique sous la forme où Fd est la force de gravité de la tige ; K est l'énergie cinétique du système après la collision,

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n déterminé par la formule (13) n où v 0 est la vitesse de déplacement du piston ; - coefficient de réduction de la masse du ressort jusqu'au point d'impact

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n n Si l'on suppose que la vitesse de déplacement des spires du ressort change linéairement sur sa longueur, alors = 1/3. Le deuxième terme du côté gauche de l'équation (13) exprime le travail du piston après impact lors du refoulement dynamique du ressort. Partie droite l'équation (13) est l'énergie potentielle de déformation du ressort (avec conformité m), qui peut être restituée en déchargeant progressivement le ressort déformé.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES Avec application instantanée de la charge v 0 = 0 ; d = 2 cuillères à soupe. Une charge statique, équivalente en effet à un impact, peut le faire. calculé à partir de la relation n n

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Les éléments élastiques en caoutchouc sont utilisés dans la conception d'accouplements élastiques, de supports d'isolation contre les vibrations et le bruit et d'autres dispositifs permettant d'obtenir des mouvements importants. De tels éléments transmettent généralement la charge à travers des pièces métalliques (plaques, tubes, etc.).

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n Avantages des éléments élastiques en caoutchouc : capacité d'isolation électrique ; capacité d'amortissement élevée (la dissipation d'énergie dans le caoutchouc atteint 30 à 80 %) ; la capacité d'accumuler plus d'énergie par unité de masse que l'acier à ressort (jusqu'à 10 fois). Dans le tableau La figure 1 montre des schémas de calcul et des formules pour la détermination approximative des contraintes et des déplacements des éléments élastiques en caoutchouc.

RESSORTS ET ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES n n Matériau des éléments - caoutchouc technique avec résistance à la traction (8 MPa ; module de cisaillement G = 500-900 MPa. V dernières années Les éléments élastiques pneumoélastiques se généralisent.

Récemment, connus depuis longtemps dans la technologie, mais peu utilisés, les ressorts multibrins ont recommencé à être utilisés, constitués de plusieurs fils (brins) torsadés en cordes (Fig. 902, I-V), à partir desquels sont enroulés des ressorts (compression, tension , torsion). Les extrémités de la corde sont échaudées pour éviter que les brins ne se défont. L'angle d'implantation δ (voir Fig. 902, I) est généralement égal à 20-30°.

Le sens de torsion du câble est choisi de telle sorte que le câble se tord plutôt qu'il ne se déroule lors de la déformation élastique du ressort. Les ressorts de compression à rotation à droite sont fabriqués à partir de cordes à gauche, et vice versa. Pour les ressorts de traction, le sens de torsion et l'inclinaison des spires doivent coïncider. Dans les ressorts de torsion, la direction de torsion n’a pas d’importance.

Densité de pose, pas de pose et influence de la technologie de pose grande influence sur les caractéristiques élastiques des ressorts toronnés. Après la pose de la corde, un recul élastique se produit et les brins s'éloignent les uns des autres. L’enroulement des ressorts modifie à son tour la position relative des brins des bobines.

A l'état libre du ressort, il existe presque toujours un espace entre les noyaux. Dans les premières étapes du chargement, les noyaux du ressort agissent comme des fils séparés ; sa caractéristique (Fig. 903) a un aspect plat.

Avec une nouvelle augmentation des charges, le câble se tord, les brins se ferment et commencent à fonctionner comme un seul ; la rigidité du ressort augmente. Pour cette raison, les caractéristiques des ressorts toronnés présentent un point d'inflexion (a) correspondant au début de la fermeture des spires.

L’avantage des ressorts toronnés est dû aux éléments suivants. L'utilisation de plusieurs fils fins au lieu d'un seul massif vous permet d'augmenter les contraintes de conception en raison de la résistance accrue inhérente des fils fins. Une bobine composée de brins de petit diamètre présente une plus grande souplesse qu'une bobine solide équivalente, en partie à cause des contraintes admissibles accrues, mais principalement à cause des contraintes plus élevées. haute valeur pour chaque noyau individuel, l'indice c = D/d, ce qui affecte considérablement la rigidité.

La caractéristique plate des ressorts toronnés peut être utile dans un certain nombre de cas où il est nécessaire d'obtenir de grandes déformations élastiques dans des dimensions axiales et radiales limitées.

Autre trait distinctif ressorts toronnés - capacité d'amortissement accrue en raison du frottement entre les bobines lors de la déformation élastique. Par conséquent, de tels ressorts peuvent être utilisés pour dissiper l'énergie sous des charges de type choc, afin d'amortir les vibrations qui se produisent sous de telles charges ; ils contribuent également à l'auto-amortissement des oscillations résonantes des spires du ressort.

Cependant, une friction accrue provoque une usure des spires, accompagnée d'une diminution de la résistance à la fatigue du ressort.

Lors de l'évaluation comparative de la flexibilité des ressorts toronnés et des ressorts monofilaires, une erreur est souvent commise en comparant des ressorts ayant la même section transversale (totale pour les ressorts toronnés).

Dans le même temps, ils ne tiennent pas compte du fait que la capacité de charge des ressorts toronnés avec d'autres conditions égales moins que les ressorts à un seul fil, et il diminue avec l'augmentation du nombre de fils.

L'évaluation doit être basée sur la condition d'une capacité de charge égale. Seulement dans ce cas, c'est correct avec un nombre de cœurs différent. Dans cette évaluation, les avantages des ressorts échoués semblent plus modestes que ce à quoi on pourrait s'attendre.

Comparons la conformité de ressorts toronnés et d'un ressort monofilaire avec le même diamètre moyen, le même nombre de tours, la même force (charge) P et le même facteur de sécurité.

En première approximation, nous considérerons un ressort multibrins comme une série de ressorts à fonctionnement parallèle avec des spires de faible section.

Le diamètre d" du toron d'un ressort toronné dans ces conditions est lié au diamètre d du fil plein par la relation

où n est le nombre de cœurs ; [τ] et [τ"] sont des contraintes de cisaillement admissibles ; k et k" sont des coefficients de forme du ressort (leur indice).

En raison de la proximité des valeurs peut être écrit sur un

Rapport de masse des ressorts comparés

ou avec la substitution de la valeur d"/d de l'équation (418)

Les valeurs des rapports d"/d et m"/m en fonction du nombre de noyaux sont données ci-dessous.

Comme vous pouvez le constater, la diminution du diamètre du fil des ressorts multibrins n'est pas du tout si importante qu'elle donne un gain de résistance significatif même dans la région de petites valeurs de d et d" (d'ailleurs, cela Ces circonstances justifient l’hypothèse faite ci-dessus selon laquelle le facteur est proche de l’unité.

Rapport entre la déformation λ" d'un ressort toronné et la déformation λ d'un ressort en fil plein

En substituant d"/d de l'équation (417) dans cette expression, nous obtenons

La valeur de [τ"]/[τ], comme indiqué ci-dessus, est proche de l'unité. Par conséquent

Les valeurs de λ"/λ calculées à partir de cette expression pour différents nombres de noyaux n sont données ci-dessous (dans la détermination, la valeur initiale k = 6 a été prise pour k).

Comme on peut le constater, avec l'hypothèse initiale d'égalité de charge, le passage aux ressorts multibrins permet un gain de conformité de 35 à 125 % pour des valeurs réelles du nombre de brins.

En figue. 904 montre un diagramme récapitulatif de l'évolution des facteurs d"/d ; λ"/λ et m"/m pour des ressorts toronnés également chargés et de résistance égale en fonction du nombre de torons.

Parallèlement à l'augmentation de la masse à mesure que le nombre de noyaux augmente, une augmentation du diamètre transversal des spires doit être prise en compte. Pour le nombre de noyaux compris dans la plage n = 2-7, le diamètre de la section transversale des spires est en moyenne 60 % plus grand que le diamètre du fil entier équivalent. Cela conduit au fait que pour maintenir le jeu entre les bobines, il est nécessaire d'augmenter le pas et la longueur totale des ressorts.

Le gain de souplesse apporté par les ressorts multibrins peut être obtenu dans un ressort monofilaire. Pour ce faire, on augmente simultanément le diamètre D du ressort ; réduire le diamètre d du fil ; augmenter le niveau de contrainte (c'est-à-dire utiliser de l'acier de haute qualité). En fin de compte, un ressort monofilaire uniforme aura moins de poids, des dimensions plus petites et sera nettement moins cher qu'un ressort toronné en raison de la complexité de fabrication des ressorts toronnés. A cela s’ajoutent les inconvénients suivants des ressorts toronnés :

1) l'impossibilité (pour les ressorts de compression) d'enfiler correctement les extrémités (en meulant les extrémités du ressort), assurant une application centrale de la charge ; il y a toujours une certaine excentricité de la charge, provoquant une flexion supplémentaire du ressort ;

2) complexité de fabrication ;

3) dispersion des caractéristiques pour des raisons technologiques ; difficulté à obtenir des résultats stables et reproductibles ;

4) l'usure des noyaux par frottement entre les spires, qui se produit lors de déformations répétées des ressorts et provoque une forte baisse de la résistance à la fatigue des ressorts. Le dernier inconvénient exclut l'utilisation de ressorts multibrins sous chargement cyclique à long terme.

Les ressorts toronnés conviennent aux charges statiques et aux charges dynamiques périodiques avec un nombre limité de cycles.

Ils sont formés par des saillies sur l'arbre qui s'insèrent dans les rainures correspondantes du moyeu de roue. Qu'est-ce que c'est dans apparence, et en raison des conditions de fonctionnement dynamiques, les splines peuvent être considérées comme des connexions multi-clés. Certains auteurs les appellent des joints d'engrenage.

Les cannelures à côtés droits (a) sont principalement utilisées ; les profils de cannelures en développante (b) GOST 6033-57 et triangulaires (c) sont moins courants.

Les cannelures à côtés droits peuvent centrer la roue sur les surfaces latérales (a), sur les surfaces extérieures (b), sur les surfaces intérieures (c).

En comparaison avec les clés, les splines :

Ils ont une grande capacité portante ;

Meilleur centrage de la roue sur l'arbre ;

Ils renforcent la section transversale de l'arbre en raison du plus grand moment d'inertie de la section nervurée par rapport à la section ronde ;

` nécessitent un équipement spécial pour faire des trous.

Les principaux critères de performance des splines sont :

è résistance des surfaces latérales à l'écrasement (le calcul est similaire aux chevilles) ;

è résistance à l'usure due à la corrosion de contact (petits mouvements vibratoires mutuels).

L'effondrement et l'usure sont associés à un paramètre - la contrainte de contact (pression) s cm . Cela permet de calculer les cannelures à l'aide d'un critère généralisé pour l'écrasement et l'usure par contact. Contraintes admissibles [ s]cm sont prescrits en fonction de l’expérience acquise dans l’exploitation de structures similaires.

Pour le calcul, la répartition inégale de la charge sur les dents est prise en compte,

Où Z – nombre de cannelures, h – hauteur de travail des cannelures, je – longueur utile des cannelures, d moyenne – diamètre moyen de la connexion cannelée. Pour les cannelures en développante, la hauteur de travail est considérée comme égale au module de profil, car d moyenne prenez le diamètre primitif.

Légende la connexion cannelée à côté droit est constituée de la désignation de la surface de centrage D , d ou b , nombre de dents Z , dimensions nominales dxD (ainsi que les désignations des champs de tolérance le long du diamètre de centrage et sur les côtés latéraux des dents). Par exemple, D 8 x 36H7/g6 x 40 désigne une connexion à huit cannelures centrée le long du diamètre extérieur avec des dimensions d = 36 Et D =40 millimètres et s'ajustent le long du diamètre de centrage H7/g6 .

QUESTIONS DE CONTRÔLE

s Quelle est la différence entre les connexions détachables et permanentes ?

s Où et quand les joints soudés sont-ils utilisés ?

s Quels sont les avantages et les inconvénients des joints soudés ?

s Quels sont les principaux groupes de joints soudés ?

s En quoi les principaux types de soudures sont-ils différents ?

s Quels sont les avantages et les inconvénients des joints rivetés ?

s Où et quand les joints rivetés sont-ils utilisés ?

s Quels sont les critères de conception en matière de résistance des rivets ?

s Quel est le principe de conception des connexions filetées ?

s Quelles sont les applications des principaux types de fils ?

s Quels sont les avantages et les inconvénients des connexions filetées ?

s Pourquoi est-il nécessaire de verrouiller les connexions filetées ?

s Quels modèles sont utilisés pour verrouiller les connexions filetées ?

s Comment la conformité des pièces est-elle prise en compte dans le calcul d'un assemblage fileté ?

s Quel diamètre de filetage est trouvé à partir du calcul de résistance ?

s Quel est le diamètre de filetage utilisé pour indiquer le filetage ?

s Quelle est la conception et l'objectif principal des connexions à broches ?

s Quels sont les types de chargement et les critères de conception des broches ?

s Quelle est la conception et l'objectif principal des joints à clavette ?

s Quels sont les types de chargement et les critères de conception des clés ?

s Quelle est la conception et l'objectif principal des joints cannelés ?

Quels sont les types de chargements et les critères de calcul des splines ?

RESSORTS. ÉLÉMENTS ÉLASTIQUES DANS LES MACHINES

Chaque voiture possède des pièces spécifiques qui sont fondamentalement différentes de toutes les autres. On les appelle éléments élastiques. Les éléments élastiques ont des designs variés et très différents les uns des autres. Une définition générale peut donc être donnée.

Les éléments élastiques sont des pièces dont la rigidité est bien moindre que celle des autres, et dont les déformations sont plus élevées.

Grâce à cette propriété, les éléments élastiques sont les premiers à percevoir les chocs, les vibrations et les déformations.

Le plus souvent, les éléments élastiques sont faciles à détecter lors de l'inspection d'une voiture, tels que les pneus des roues en caoutchouc, les ressorts et les ressorts, les sièges souples pour les conducteurs et les conducteurs.

Parfois, l'élément élastique est caché sous le couvert d'une autre pièce, par exemple un arbre de torsion fin, un goujon avec un long col fin, une tige à paroi mince, un joint, une coque, etc. Cependant, même ici, un concepteur expérimenté sera capable de reconnaître et d'utiliser un tel élément élastique « camouflé » précisément par sa rigidité relativement faible.

Sur le chemin de fer, en raison de la sévérité du transport, les déformations des parties de voie sont assez importantes. Ici, les éléments élastiques, ainsi que les ressorts du matériel roulant, deviennent en réalité des rails, des traverses (surtout en bois, et non en béton) et le sol du remblai de la voie.

Les éléments élastiques trouvent l'application la plus large :

è pour l'absorption des chocs (réduction des accélérations et des forces d'inertie lors des chocs et des vibrations grâce à un temps de déformation nettement plus long de l'élément élastique par rapport aux pièces rigides) ;

è créer des forces constantes (par exemple, des rondelles élastiques et fendues sous l'écrou créent une force de friction constante dans les filetages, ce qui empêche l'auto-dévissage) ;

è pour la fermeture forcée des mécanismes (pour éliminer les espaces indésirables) ;

è pour l'accumulation (accumulation) d'énergie mécanique (ressorts d'horloge, ressort d'un percuteur d'arme, arc d'arc, caoutchouc d'une fronde, règle pliée près du front d'un élève, etc.) ;

è pour mesurer des forces (les balances à ressort sont basées sur le rapport entre le poids et la déformation d'un ressort de mesure selon la loi de Hooke).

Habituellement, les éléments élastiques se présentent sous la forme de ressorts de différentes conceptions.

La distribution principale dans les voitures est ressorts élastiques compression et étirement. Les spires de ces ressorts sont sujettes à la torsion. La forme cylindrique des ressorts est pratique pour les placer dans des machines.

La principale caractéristique d'un ressort, comme de tout élément élastique, est sa rigidité ou sa souplesse inverse. Rigidité K déterminé par la dépendance à la force élastique F de la déformation X . Si cette dépendance peut être considérée comme linéaire, comme dans la loi de Hooke, alors la rigidité est obtenue en divisant la force par la déformation. K =F/x .

Si la dépendance est non linéaire, comme c'est le cas dans les structures réelles, la rigidité est la dérivée de la force par rapport à la déformation. K =∂ F/ ∂ X.

Évidemment, ici vous devez connaître le type de fonction F =F (X ) .

Pour les charges lourdes, lorsqu'il est nécessaire de dissiper l'énergie des vibrations et des chocs, des paquets d'éléments élastiques (ressorts) sont utilisés.

L'idée est que lorsque des ressorts composites ou en couches (ressorts) sont déformés, l'énergie est dissipée en raison du frottement mutuel des éléments.

Un paquet de disques ressorts est utilisé pour absorber les chocs et les vibrations dans l'accouplement élastique inter-bogie des locomotives électriques ChS4 et ChS4 T.

Dans le cadre du développement de cette idée, à l'initiative du personnel de notre académie de la route Kuibyshevskaya, des ressorts à disque (rondelles) sont utilisés dans les assemblages boulonnés des revêtements des joints de rail. Des ressorts sont placés sous les écrous avant le serrage et fournissent des forces de friction élevées et constantes dans la connexion, déchargeant également les boulons.

Les matériaux pour éléments élastiques doivent avoir des propriétés élastiques élevées et, surtout, ne pas les perdre avec le temps.

Les principaux matériaux pour les ressorts sont les aciers à haute teneur en carbone 65.70, les aciers au manganèse 65G, les aciers au silicium 60S2A, l'acier au chrome vanadium 50HFA, etc. Tous ces matériaux ont des propriétés mécaniques supérieures à celles des aciers de construction conventionnels.

En 1967, un matériau appelé caoutchouc métallique « MR » a été inventé et breveté à l'Université aérospatiale de Samara. Le matériau est fabriqué à partir de fils métalliques froissés et emmêlés, qui sont ensuite pressés pour obtenir les formes requises.

L'énorme avantage du caoutchouc métallique est qu'il combine parfaitement la résistance du métal avec l'élasticité du caoutchouc et, en outre, grâce à un frottement important entre les fils, il dissipe (amortit) l'énergie vibratoire, constituant ainsi un moyen de protection contre les vibrations très efficace.

La densité du fil emmêlé et la force de pression peuvent être ajustées, obtenant des valeurs spécifiées de rigidité et d'amortissement du caoutchouc métallique dans une très large plage.

Le caoutchouc métallique a sans aucun doute un avenir prometteur comme matériau pour la fabrication d’éléments élastiques.

Les éléments élastiques nécessitent des calculs très précis. En particulier, ils doivent être conçus pour la rigidité, car c'est la caractéristique principale.

Cependant, les conceptions d’éléments élastiques sont si diverses et les méthodes de calcul si complexes qu’il est impossible de les présenter dans une formule généralisée. Surtout dans le cadre de notre cours, qui se termine ici.

QUESTIONS DE CONTRÔLE

1. Selon quels critères peut-on retrouver des éléments élastiques dans la conception d'une machine ?

2. Pour quelles tâches les éléments élastiques sont-ils utilisés ?

3. Quelle caractéristique de l'élément élastique est considérée comme la principale ?

4. De quels matériaux les éléments élastiques doivent-ils être fabriqués ?

5. Comment les rondelles élastiques Belleville sont-elles utilisées sur la route Kuibyshevskaya ?

INTRODUCTION…………………………………………………………………………………
1. QUESTIONS GÉNÉRALES DE CALCUL DES PIÈCES DE MACHINE……………………………………………………...
1.1. Rangées de numéros préférés………………………………………………………………...
1.2. Critères de base pour les performances des pièces de machines…………………… 1.3. Calcul de la résistance à la fatigue sous contraintes variables………..
1.3.1. Tensions variables……………………………………………………….. 1.3.2. Limites d'endurance…………………………………………….. 1.4. Facteurs de sécurité…………………………………………………………….
2. TRANSMISSIONS MÉCANIQUES………………………………………………………………………………... 2.1. informations générales……………………………………………………………….. 2.2. Caractéristiques des engrenages d'entraînement……………………………………………..
3. ENGRENAGES ………………………………………………………………………………….. 4.1. Conditions opératoires des dents……………………………………………. 4.2. Matériaux des engrenages……………………………………………………........... 4.3. Espèce caractéristique destruction des dents……………………………………………………… 4.4. Charge de conception……………………………………………………………. 4.4.1. Facteurs de charge de conception……………………………………. 4.4.2. Précision des engrenages…………………………………….. 4.5. Engrenages cylindriques………………………………………
4.5.1. Forces en engagement……………………………………………………. 4.5.2. Calcul de la résistance à la fatigue de contact……………………. 4.5.3. Calcul de la résistance à la fatigue en flexion……………………… 4.6. Engrenages coniques…………………………………………… 4.6.1. Paramètres principaux………………………………………………….
4.6.2. Forces en engagement……………………………………………………. 4.6.3. Calcul de la résistance à la fatigue de contact…………………… 4.6.4. Calcul de la résistance à la fatigue en flexion…………………….
5.5. Calcul thermique…………………………………………………………………………………. 6. ARBRE ET ESSIEUX………………………………………………………………………………. 6.1. Informations générales…………………………………………………………….. 6.2. Charge de conception et critère de performance………………………… 6.3. Calcul de conception des arbres……………………………………………. 6.4. Schéma de conception et procédure de calcul de l'arbre…………………………………….. 6.5. Calcul de la résistance statique……………………………………………. 6.6. Calcul de la résistance à la fatigue…………………………………………………….. 6.7. Calcul des arbres pour la rigidité et la résistance aux vibrations……………………………
7. ROULEMENTS……………………………………………………………… 7.1. Classification des roulements…………………………………… 7.2. Désignation des roulements selon GOST 3189-89……………………………… 7.3. Caractéristiques des roulements à contact oblique…………………………… 7.4. Schémas d'installation des roulements sur les arbres…………………………………… 7.5. Charge de conception sur les roulements à contact oblique………………….. 7.6. Causes de défaillance et critères de calcul………………………........... 7.7. Matériaux des pièces de roulement……..……………………………………. 7.8. Sélection des roulements en fonction de la capacité de charge statique (GOST 18854-94)………………………………………………………………
7.9. Sélection des roulements en fonction de la capacité de charge dynamique (GOST 18855-94)……………………………………………………………… 7.9.1. Donnée initiale……………………………………………………. 7.9.2. Base de sélection…………………………………………………………….. 7.9.3. Caractéristiques de la sélection des roulements………………………………..
8. ROULEMENTS LISSES……………………………………………………….
8.1. Informations générales……………………………………………………..
8.2. Conditions de fonctionnement et modes de frottement………………………………………………………………
7. RACCORDS
7.1. Accouplements rigides
7.2. Accouplements de compensation
7.3. Accouplements mobiles
7.4. Accouplements flexibles
7.5. Embrayages à friction
8. CONNEXIONS DES PIÈCES DE LA MACHINE
8.1. Connexions permanentes
8.1.1. Joints soudés
Calcul de la résistance des coutures soudées
8.1.2. Connexions par rivets
8.2. Connexions détachables
8.2.1. CONNEXIONS FILETÉES
Calcul de la résistance des connexions filetées
8.2.2. Connexions des broches
8.2.3. Connexions à clé
8.2.4. Connexions splines
9. Ressorts……………………………………

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