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コピー機のスプリング。 自宅ワークショップ

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現在、店舗では家庭に必要なほぼすべての製品を簡単に購入できます。 同時に、アマチュアデザイナーの注意と創造的な努力は、トラクター、全地形対応車、自動車、さらには航空機など、技術的に複雑なオブジェクトにますます向けられています。 計画されたプロジェクトの実行に対する日曜大工のアプローチも変化しています。 彼らは、複雑で精密な部品を独自に製造する必要性を恐れていませんが、さらに、強度に関して厳しい要件が課せられる可能性があります。 エネルギー集約型のほぼすべての設計に存在するこれらの典型的な要素の XNUMX つは、引張または圧縮の螺旋コイル スプリングです。 この点において、当社は、必要な品質と精度を備えた責任あるばねの製造に役立つ技術を提供します。

提案された螺旋コイルばねを巻く方法は、マンドレルとコピー機からなる特別な装置を使用してねじ切り旋盤で実行されます。 フランジ端に穴の形をしたフックが付いたマンドレルが機械のチャックに取り付けられ、スプリング ワイヤの始点を固定します。 ツールホルダーには複写機付きホルダーが装着されています。 コピー機は、可変ピッチの螺旋状の溝が刻まれたシャフトで、XNUMX つのベアリング内で自由に回転します。 複写機の最初と最後にある溝は、スプリングの予荷重コイルのコイル巻きを提供し、中央部分では必要なピッチと直径の作動コイルのコイル巻きを行います。

コピー機ホルダーは 40 mm の鋼板を溶接し、10 mm のストリップリブと 12 つのベアリング ハウジングで補強された構造です。 右側のケースはプレートに溶接されており、左側のケースはMXNUMXボルトで固定されています（コピー機の交換を可能にするため）。

特定のツールホルダの図面は、ねじ切り旋盤の種類とコイルばねの寸法によって決まるため、提供されていません。 ばねの製造は以下の手順で行われます。 まず、ワークピース（長さ90〜4dの端を5°に曲げた測定されたワイヤ片）を下からコピー機の下に通し、マンドレルのホールフックに取り付けます。 次に、溝の始まりがワイヤの位置と一致するまで、複写機を手動で回転させます。 その張力と複写機の螺旋溝との一定の接触により、ワークピースのばね鋼の大きな曲げ抵抗が得られます。 ばねを形成するプロセスは、機械のスピンドルを最低速度で回転させることから始まります。 ワイヤーはマンドレルに巻き付けられ、ピッチはベアリング内で回転する複写機の螺旋溝によって設定されます。

コピー機を使用して円筒形コイルスプリングを巻くスキーム (クリックして拡大): 1 - マンドレル。 2 - 取り外し可能なベアリングハウジング。 3 - ワイヤー; 4 - 補強リブ。 5 - プレート。 6 - ねじ切り旋盤のカッター。 7 - 溶接ベアリングハウジング。 8 - コピー機。 9 - 三爪チャック

以下は、マンドレルと複写機のパラメータを計算し、必要なばねの寸法を提供する方法です。

計算で受け入れられた指定。 初期データ（ばねの寸法）：n-作業ターン数。 n₁-総ターン数; t-作業部分のステップ。 D_o - 内径; D_cf.- 平均直径。

複写機のパラメータ：l-作業部品の長さ。 D_警官- 溝の内径; D_nl。- マンドレルに巻かれた中立線の直径。 k = D_nl。/D_警官- 補正係数; T - 作動部分の螺旋のピッチ。

Т_n- 入力部と出力部の螺旋のピッチ。

マンドレル：d_定義。- 直径。

中間計算値: L - ピッチを除く、スプリングの XNUMX つのコイルの長さ。

D_cf.def.- マンドレルに巻かれたスプリングのコイルの平均直径。

X - 曲げるときのニュートラルラインを決定するための表形式の係数。

β - ワイヤーのバネ特性を考慮した係数。

n_定義。- ワイヤの弾性を考慮した、マンドレルに巻かれたスプリングの作動コイルの数。

L₁- 複写機の作業部分を通過するワイヤの長さ; L₂- マンドレルに巻かれたスプリングの作動コイルのワイヤの長さ。

L₃- 予圧されたコイルを考慮した、マンドレルに巻かれたワイヤの長さ。

L₄- 図面に従ってスプリングワイヤーの長さ。

計算上の決め手となるのは、曲げ時のワイヤの弾性を考慮した値です。 マンドレルの直径と修正の回転数を決定するために使用されます。 この数量の値を決定するには、次の手順をお勧めします。 第一近似では、直径 D のマンドレル_о。 ねじ切り旋盤では、スプリングピッチとほぼ同じ送りピッチでワイヤをマンドレルに 5 ～ 10 回巻き付けます。 この場合、溝付きの特別なローラーがツールホルダーに取り付けられます。 巻き上げ後、ばねのすべての回転のねじれを解く角度 ± が決定され、XNUMX 回転あたりの角度が計算され、最終的に係数 B = ± が求められます。₁/360°/、特定の材料のワイヤーの弾性を考慮に入れます。

マンドレルとワイヤーのパラメーター

特定のスプリング サイズについて、上記の方法に従って、直径 30 mm のマンドレルから取り外した後、42 つのコイルの円弧が 1,083° 増加することが実験的に確立されました。これは、コイルの長さの 30 の増加に相当します。倍 (β = 360° 0,083° = XNUMX)。

これに基づき、

D_cf.def.\u1d (L - βL) / π \u157d L (0,917 - β) / π \u3,14d 46xXNUMX / XNUMX \uXNUMXd XNUMX mm、

ここで、L = π D_cf.= 3,14x50 = 157 mm;

d_定義。= D_cf.def.- d = 46 - 8 = 38 mm

n_定義。= 1,083n + 0,25 = 1,083 + 0,25 =〜10、

ここで、0,25 はコイルの追加部分であり、動作コイル数の許容誤差を考慮しています。

マンドレルのターンの中立線の直径（図2）は、次の式で計算されます：D_nl。= 日_定義。+ 2dX.X - は比率 d に応じて表 1 に従って決定されます。_定義。/ 2d (この場合は 38 / (2x8) = 2,375) 内挿法を使用して X = 0,458 を計算し、0,46 に四捨五入すると、Dnl = 45,36 mm となります。

表1

（クリックして拡大）

最初の近似のDcopはDに等しくなります_о= 42mm。

次に、係数k = D_国。/D_警官= 45,36/42= 1,08. コピー機の作動部分の長さ: = t n = 14x9 = 126 mm。

コピー機の動作部分の推定ステップ：T \uXNUMXd l / (n_定義。k）= 126 /（10x1,08）= 11,67 mm

結果として生じる複写機の作業部分の計算されたステップは、螺旋溝を切削する可能性を確保するために、ネジ切り旋盤の最も近い送りステップ（T \u12d XNUMX mm）に切り上げられます。 指定されたスプリングピッチを維持するために、選択したコピー機ステップの条件からコピー機の溝の内径が再計算されます: k = l / (T n_定義。) = 126/(12x10) = 1,05. すると D_警官= D_nl。/k \u45,36d 1,05 / 43,2 \uXNUMXd XNUMX mm。

コピー機の入力部分と出力部分の巻き数は1,5に等しく選択されています。

これらの部品の溝ピッチは、実験的に確立された公式: T = 0,875d = 0,875x8 = 7 mm によって決定され、機械上の最も近い送りピッチ (7 mm) と等しくなります。 複写機の入力部と出力部の溝と作業部の溝との共役は、適切なヤスリを使用して手動で処理され、スムーズな移行が保証されます。 コピー機の材質 - スチール 8、熱処理 - 硬度 HRC8...45 まで硬化。 計算を確認するために、ワイヤの長さを決定します: L₁= D_警官π 1 / T \u43,2d 3,14x126x12 / 1425 \uXNUMXd XNUMX mmとワイヤーの長さとの比較：L₂= D_nl。n_定義。\u45,36d 3,14x10x1425 \uXNUMXd XNUMX mm。ワイヤーの長さも比較されます：L₃= D_nl。π(n_定義。+ 2x1,083) = 45,36x3,14(10+2x1,083) = 1733 mm、ワイヤ長さ: L₄=（D_о+ 2d X）π n \u42d（2 + 8x0,46x14）x11、1705xXNUMX \uXNUMXd XNUMX mm。

正しく計算すると、誤差 λ は 2,5% を超えてはなりません。 私たちの場合: λ = (L₃ - L₄) 100%/L₄\u1733d（1705 - 100）1705 / 1,6 \uXNUMXd XNUMX％。

著者：V。ビニチェンコ

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