Плоские спиральные пружины

Плоские спиральные пружины изготавливают из тонкой высококачественной углеродистой ленты. Применяют в качестве заводных, аккумулирующих энергию, что возможно благодаря высокой гибкости ленты, позволяющей иметь большой угол поворота валика до нескольких десятков оборотов. Пружины обычно помещают в барабан для обеспечения смазки и придания им определённых внешних размеров. В неответственныхмеханизмах используютспиральные пружины и без барабанов. Внутренний конец пружины крепят, как правило, к валику, а наружный к барабану.

КПД спиральных пружин определяется отношением работы, производимой пружиной при развёртывании к работе, затрачиваемой на заводку, и колеблется в пределах 0,6-0,7 в зависимости от смазки. Следует избегатьпружин повышенной толщины ленты, так как они работают не плавно, что ведёт к перенапряжению в материале пружины и к её поломке. Толщину ленты пружины b следует выбирать из условия, , где r –радиусвалика, на который наматывается пружина. Уравнение оси пружиннойленты, плотно навитой на валик, в полярных координатах ,где ρ–текущий полярный радиус, φ- полярный угол. Начальный радиус ρ₁ соответствует углу φ₁.Конечный радиус ρ₂ соответствуетуглуφ₂ = φ₁ +2n, где n -число оборотов спирали пружины равное .

Рабочая длина ленты пружиныL = .

При жёстком закреплении концов пружины в корпусе и на валике, она испытывает чистый изгиб. Напряжение изгиба ленты ,где h –высота ленты, М – изгибающиймомент. Отсюда требуемая высота ленты .

Суммарный угол закручивания ,где J – момент инерции сечения ленты.

Максимальный момент на валике пружины ,где n_р – максимальное расчётноечисло витков пружины. n_р =n₂ – n₁ , где n₂ – число витков заведенной пружины в барабане, n₁ – число витков свободной пружины (вне барабана).

Рабочее число оборотов барабанаφпри расчёте следует увеличивать на 0,5-1,5 для покрытия потерь на трение.

Минимальный момент на валике пружины , где n_p.min = n – n₁ ; n –число витков спущенной пружины (в барабане).