ГОСТ 13765-86
Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Обозначение параметров, методика определения размеров

ГОСТ 13765-86

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ

ОБОЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ,

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ

Издание официальное

$

I

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

УДК 669.14-272.272:006.354    Группа    Г11

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ С Т А Н Д А Р Т

ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ

ГОСТ

Обозначение параметров, метлика определения размеров    13765_86

Cylindrical helical compression (tension) springs made of round steel. Designation of parameters, methods for determination of dimensions

Дата введения 01.07.88

I. Обозначения параметров пружин, расчетные формулы и значения должны соответствовать указанным в табл. I и 2 и на черт. 1—7, основные параметры витков пружин — указанным в ГОСТ 13766-ГОСТ 13776.

Таблица I

Продолжение табл. I

С. 2 ГОСТ 13765-86

1

ГОСТ 13765-86 С. 3

С. 4 ГОСТ 13765-86

Продолжение табл. I

Пружина сжатия

Черт. 1

ГОСТ 13765-86 С. 5

Пружина растяжения

Черт. 2

Черт. 4

Черт. 3

С. 6 ГОСТ 13765-86

Крайний виток пружины сжатия, поджатый на V4 и ошлифованный на 3/4 дути окружности Крайний виток пружины сжатия, поджатый на '/2 и ошлифованный на 1/2 дуги окружности

Я = 0,25 (t'd) Черт . 5 Черт. 6

(Измененная редакция. Him. № 1).

Крайний виток трехжильной пружины сжатия

Черт. 7

2.    Для пружин lull классов, а также в тех случаях, когда поджатию подвергают более чем по одному витку с одного или обоих концов пружины, форма опорных витков должна соответствовать указанной иа черт. 3 и 4.

Для пружин III класса форма опорных витков должна соответствовать указанной на черт. 5—7.

Примечание. При выборе формы витков но черт. 5 и 6 следует учитывать преимущества меньшей массы и длины пружины в предельно сжатом состоянии, а также повышенной прочности опорных витков при динамических режимах нагружения.

3.    Методика определения размеров пружин

3.1.    Исходными величинами для определения размеров пружин являются силы Ь\ и F₂, рабочий ход А, наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины прн нагружении или при разгрузке v_max, выносливость N_f и наружный диаметр пружины (предварительный).

Если задана только одна сила F₂, то вместо рабочего хода h для подсчета берут величину рабочей деформации s₂, соответствующую заданной силе.

3.2.    По величине заданной выносливости i\_F предварительно определяют принадлежность пружины к соответствующему классу по ГОСТ 13764.

3.3.    По 'заданной силе F₂ и крайним значениям инерционного зазора 5 вычисляют по формуле (2) значение силы F₃.

3.4.    По значению F_y, пользуясь табл. 2 ГОСТ 13764. предварительно определяют разряд пружины.

3.5.    По ГОСТ 13766 — ГОСТ 13776 находят строку, в которой наружный диаметр витка пружины наиболее близок к предварительно заданному значению D_x. В этой же строке находят соответствующие значения силы F₃ и диаметра проволоки d.

3.6.    Для пружин из закаливаемых марок сталей максимальное касательное напряжение т₃ находят по табл. 2 ГОСТ 13764. для пружин из холоднотянутой и термообработанной проволоки т₃ вычисляют с учетом значений временного сопротиатения Для холоднотянутой проволоки R_m определяют по ГОСТ 9389. для термообработанной — по ГОСТ 1071.

3.7.    По полученным значениям F_y и t₃. а также по заданному значению по формулам (5) и (5а) вычисляют критическую скорость v_K и отношение v_maJv_K, подтверждающее или отрицающее принадлежность пружины к предварительно установленному классу.

Прн несоблюдении условий v_max/v_K<I пружины I и II классов относят к последующему классу или повторяют расчеты, изменив исходные условия. Если невозможно изменение исходных условий, работоспособность обеспечивается комплектом запасных пружин.

ГОСТ 13765-86 С. 7

3.8. По окончательно установленному классу и разряду в соответствующей таблице на параметры витков пружин, помимо ранее найденных величин F₃, D_{ и d, находят величины с, и s₃, после чего остальные размеры пружины и габарит узла вычисляют по соответствующим формулам (6)—(25).

Дополнительные пояснения и примеры определения размеров пружин приведены в приложениях 1—3 к ГОСТ 13764 и в приложении к ГОСТ 13765.

Примечание. При проверочных расчетах установленные табл. 2 в ГОСТ 13764 нормативы допускаемых максимальных напряжений пружин г₃ должны совпадать с расчетными в пределах ±10 %.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ПРИМЕРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ПРУЖИН

Пример 1.

Пружина сжатия

Дано: Г, - 20 Н: F₂ - 80 Н; h - 30 мм: 0,-10-12 мм; г_пш - 5 м/с; N_f г 1I0⁷.

Пользуясь ГОСТ 13764. убеждаемся, что при заданной выносливости пружину следует отнести к 1 классу.

По формуле (2), пользуясь интервалом значений 8 or 0,05 до 0,25 |формула (1)|, находим граничные значения силы F-, а именно:

В интервале от S4 до 107 Н в ГОСТ 13766 для пружин I класса, разряда 1 имеются следующие силы Г.: 85; 90: 95; 100 и 106 Н.

Исходя из заданных размеров диаметра и стремления обеспечить наибольшую критическую скорость, останавливаемся на витке со следующими данными (номер позиции 355):

F_% ■» 106 Н: d ^в 1.80 мм: £), *■ 12 мм; с, - 97.05 Н/мм; s₃ - 1.092 мм.

Учитывая, что для пружин I класса норма напряжений т₃ = 0.3 R_m (ГОСТ 13764). находим, что для найденного диаметра проволоки из углеродистой холоднотянутой стали расчетное напряжение = 0.3-2100 = =630 Н/мм².

Принадлежность к 1 классу проверяем путем определения отношения v_mM/v_K, для чего предварительно определяем критическую скорость по формуле (5) при 8 = 0,25.

6300.25    ..    .

v_K  - -—  = 4.5 м/с,

V2 </р 10“ ^{J 35J}

= 14=

v₄ 4.5

Полученная величина свидетельствует о наличии соударения витков в данной пружине и. следовательно, требуемая выносливость может быть нс обеспечена. Легко убедиться, что при меньших значениях силы Г_} отношение v_mM/v_K будет еще больше отличаться от единицы и указывать на еще большую интенсивность соударения витков.

Используем пружины II класса. Заданному наружному диаметру и найденным выше силам F_} соответствует виток со следующими данными по ГОСТ 13770 (позшшя 303):

F₃ «* 95.0 Н; d » 1,4 мм: /), = 11,5 мм; с, - 36,58 Н/мм; s₃ « 2.597 мм.

Учитывая норму напряжений для пружин II класса = 0,5    .    находим т₅ » 0.5 2300 = 1150 Н/мм².

р

По формуле (2) вычисляем 8=1— ~ = | — — = 0.16 и находим и v_mjx/v_k, с помощью которых определяем принадлежность пружин ко II классу.

С. 8 ГОСТ 13765-86

Полученная величина указывает на отсутствие соударения витков и, следовательно, выбранная пружина удоачетворяет заданным условиям, но так как пружины II класса относятся к разряду ограниченной выносливости. то следует учитывать комплектацию машины запасными пружинами с учетом опытных данных. Определение остальных размеров производим по формулам табл. 1.

По формуле (6) находим жесткость пружины:

^F2 ~ ^Fi 80-20 с ------—    =    2.0    Н/мм

Число рабочих витков пружины определяем но формуле (7):

^с I 36.58

Уточненная жесткость имеет значение:

с ^ш — = -ГТТ- = ¹’⁹⁷⁷ ' 2.0 Н/мм. п    18.5

При полутора нерабочих витков полное число витков находим по формуле (8):

п_{ » п + п₂ - 18,5    1,5    •    20.

По формуле (9) определяем средний диах!етр пружины:

D— 11,5 — 1,40- 10,1 мм.

Деформации, длины и шаг пружины вычисляем по формулам, номера которых указаны в скобках:

(И)

⁸⁰ «л л

*² = Т ⁼ То ⁼⁴⁰-°мм^;

^F1 95 <

3 = ~ = JJf = ^{47 5 ММ}'

На этом определение размеров пружины и габарита узла (размер /,) заканчивается.

Следует отметить, что некоторое увеличение выносливости может быть достигнуто при использовании пружины с большей величиной силы F_y чем найденная в настоящем примере. С целью выяснения габарита, занимаемою такой пружиной, проделаем добавочный анализ:

остановимся, например, на витке со следующими данными по ГОСТ 13770 (позиция 313):

F_i * 106 Н: </* 1.4 мм; />, = 10.5 мм; с, — 50.01 H/vim; = 2,119 мм.

Находим т₃ = 1150 Н/мм* и производим расчет в той же последовательности:

ГОСТ 13765-86 С. 9

⁵'' -ТГ'-Ж-⁰'^245:

V, = ¹¹⁵°35 ^²⁴⁵ = ⁸-⁰⁵

'-77 - го ■ °-⁶²²-

Очевидно, что у этой пружины создастся большой запас на несоударясмость витков. Далее в рассмотренном ранее порядке находим:

50.01

₂₀ - 25.01 я 25.0.

Уточненная жесткость с "    *    2.0    Н/мм.

л, - 25.0 + 1,5 = 26.5: /)-= 10,5- 1.4 = 9.1 мм:

²⁰ .п

*• “7о ^{= 10 мм:}

⁸⁰ .А

^S2 - То " ^{40 мм;}

106

2.0

1₃ - (26.5 +1-1.5) 1,4 - 36,4 мм;

/„ - 36.4 + 53 - 89,4 мм;

/, - 89.4 - 10 - 79,4 мм;

1₂ - 89,4 - 40 - 49,4 мм;

/ = 2,1 + 1,4 * 3,5 мм.

Таким образом, устанавливаем, что применение пружины с болсс высокой силой F, хотя и привело к большему запасу на нссоударясмоеть витков, но оно сопровождается увеличением габарита узла (размер /,) на 15.3 мм. Можно показать, что если был бы выбран виток с большим диаметром, например /), = 16 мм (ГОСТ 13770, номер позиции 314). то тогда потребовалось бы расширить узел по диаметру, но при этом соответственно уменьшился бы размер /,.

Пример 2.

Пружина сжатия

Дано: F_t « 100 Н: F₂ ^ш 250 Н; Л * 100 мм: /), =* 15 + 25 мм: v_max — 10 м/с.

Независимо от заданной выносливости на основании формулы (5) можно убедиться, что при значениях

S, меньших 0,25 [формула (l)J. все одножильные пружины, нагружаемые со скоростью i>_mi| болсс 9.4 м/с. относятся к III классу.

По формуле (2) с учетом диапазона значений 8 для пружин 111 класса от 0.1 до 0.4 (формула (1 )| находим гранипы сил F₃:

^F2    ^fi    250 250    ......

^е> ’ТТоТ * Г^-м ⁼ оГ оТ ' ²⁷⁸ * ^{417 н}'

Верхние    значения    силы F₃, как видно из табл.    2 ГОСТ 13764.    нс могут    быть    получены    из    числа

одножильных конструкций,    поэтому, учитывая коэффициент 8 = 0.15 +    0.40 |формула    (1)| для трехжильных

пружин, устанавливаем новые пределы F₃ по формуле (2):

. 294 + 417 Н.

Для указанного интервала в ГОСТ 13774 имеются витки со следующими силами F₃: 300; 315: 335; 375 и 400.

Исходя из заданных размеров диаметра и наименьшего габарита ума, предварительно останавливаемся на витке со следующими данными (номер позиции 252):

F₃ = 300 Н; d ^в 1.4 мм: </,    *» 3.10 мм; Z), =    17 мм;

с, ” 50,93 Н/мм;    s₃ **■ 5.900 мм.

Согласно ГОСТ 13764 для иружин III класса т₃ =■ 0,6 R_M. Используя ГОСТ 9389. определяем напряжение для найденного диаметра проволоки:

- — = 53 мм;

ij - 0.6-2300 - 1380 МПа.

С. 10 ГОСТ 13765-86

Принадлежность к классу проверяем путем определения величины отношения v_ma)1/v_k. для чего предварительно находим S и критическую скорость по (|х>рмулам (I). (2) и (5а):

F 2    ">50

^й=' -77=' -ж = °'^,67=

1380 0.167    ,

⁼ -321-” ^{7 м/с:}

Inii = -!М ₌ 1,43 >1. v_%    7.0

Полученное неравенство свидетельствует о наличии соударения витков и о принадлежности пружины к III классу.

Определение остальных параметров производится по формулам табл. I.

По формуле (6) находим жесткость:

^F2 - ^Ft 250 - 100 с----- -_ш-- 1.5 Н/мм.

Число рабочих витков пружины вычисляют по формуле (7):

с I    9

" " ~т⁼ тт^{= 33?9} ” ^м-°-

Уточненная жесткость имеет значение:

^{с 1}    50.9    , _АЛ , _е и/

с - — = т—- = 1,49 ^ 1,5 Н/мм. л 34.0

Полное число витков находят по формуле (8):

л, - я * 1,5 - 34,0 + 1.5 - 35,5.

По формуле (7а) определяют средний диаметр пружины:

D - 0, - </« 17 - 3,10 - 13,90 мм.

Деформации, длины и шаг пружины находят но формулам в табл. !, номера которых указаны в скобках:

Л 100    (II)

S, = — = jy =66./ мм:

^F2 250    <>²>

s J = — = J— = 166.7 мм;

300    (13)

* J = — = ТТ = 200 мм:

. D 13.90    . -    (10а)

¹ = 7 = TIT = ^4А

/₃ - (Я, * I — 0ЦД- (35,5 4 1) -3.10 ■ 1,021 - N5.5 мм;    (14а)

4+    - 115,5 + 200- 315,5 мм;    (15)

— s, — 315,5 — 66,7 — 248.8 мм:    (16)

¹1    — *2 • ³¹⁵-⁵ - ^|66-⁷ * ^,48-^{8 мм:}    <¹⁷>

I = 5/    +    d_x д = 5,9+3,10 . 1,021 = 9,19 мм.    (18)

Проанализируем пружины, соответствующие гром ближайшим значениям F₃, взятым из ГОСТ 13774, на пружины III класса, разряда 1, для рассмотренного случая.

Вычисления, проделанные в анаютичном порядке, показывают, что для трех соседних сил F, образуется шесть размеров пружин, удовлетворяющих требованиям по величине наружного диаметра.

Сведения о таких пружинах помещены в таблице.

Изданных таблицы следует, что с возрастанием F_} уменьшается отношение v_mav/v_K и. в частности, может быть устранено соударение витков, но вместе с этим возрастает габарит по размерам /,.

ГОСТ 13765-86 С. 11

С возрастанием диаметров пружин габарит по размерам /, уменьшается, однако существенно возрастают обьсмы пространств, занимаемые пружинами.

Следует отметить, что если бы для рассматриваемого примера, в соответствии с требованиями распространенных классификаций, была бы выбрана пружина 1 класса, то при одинаковом диаметре гнезда (/), «=18 мм) даже самая экономная из них потребовала бы длину гнезда /, «* 546 мм, т. с. в 2.2 разабатыие, чем рассмотренная выше. При этом она была бы в 11,5 раза тяжелее и. вследствие малой критической скорости (v_fc ^и 0.7 м/с), практически неработоспособной при заданной скорости нагружения 10 м/с.

Пример 3.

Пружина растяжения

Дано: f, ■= 250 Н: F₂ - 800 Н; Л - 100 мм: /), - 28 + 32 мм; N_e - 1I0⁵.

На основании ГОСТ 13764 по величине Л'_А устанавливаем, что пружина относится ко 11 классу. По формуле (2) находим силы F_y соответствующие предельной деформации:

Г -

³ I - U.05 ⁺ I - 0.10

В интервале сил 842+889 Н п ГОСТ 13770 для пружин II класса, разряда 1 (номер позиции 494) имеется виток со следующими параметрами:

Fj *= 850 Н: /), ™ 30 мм; d * 4,5 мм; с, « 242,2 Н/мм; =■ 3.510 мм.

По заданным параметрам с помощью формулы (4) определяем жесткость пружины:

800 - 250

= 5.5 Н/мм.

А    100

Чисто рабочих витков находим по формуле (7):

_    242.2

""    с    5.5

Деформации и длины пружины вычисляют по формулам, номера которых указаны в скобках:

^    250

с~

s, = — = уу = 45.5 мм;

^F2    800    мсс

s₂ = — = уу = 145,5 мм;

Г.1

⁸⁵⁰ к* <

----- = 154,5 мм;

(15а) (16а)

(17а) (146)

Размер /₂ с учетом конструкций зацепов определяет длину гнезда для размещения пружины растяжения

в узле.

С. 12 ГОСТ 13765-86

Размер /j с учетом конструкций зацепов ограничивает деформацию пружины растяжения при заневоли-

вании.

F.i

3

Напряжение г, = 1.82 —р- МПа.

Полученные значения жесткости должны совпадать с вычисленными величинами по формуле (6). Полученные значения напряжений должны совпадать с указанными в ГОСТ 13764 для соответствующих разрядов с отклонениями нс более ±10 %.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

ГОСТ 13765-86 С. 13

И НФОРМАЦИ О Н Н Ы Е ДАН Н Ы Е

1.    РАЗРАБОТЧИКИ

Б.А. Станкевич (руководитель темы): О.Н. Магницкий, д-р техн. наук; А.А. Косилов; Б.Н. Крюков; Е.А. Карат гин. канд. техн. наук

2.    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19.12.86 № 4008

3.    Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5616—86

4.    ВЗАМЕН ГОСТ 13765-68

6.    Ограничение срока действия снято по протоколу № 7—95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11—95)

7.    ПЕРЕИЗДАНИЕ (сентябрь 1999 г.) с Изменением № 1, утвержденным в ноябре 1988 г. (ИУС 2-89)

Редактор Л.В. Лфиыасепко Технический редактор И.С. Гришакояа Корректор М.С. Кабашова Комиьк)терная верстка Л.Л. Круговой

Изд. лип. .Vi 021007 or 10.08.95. Слано в набор 02.09.99. Подписано и печать 12.10.99. Уел. печ. я. I.S6. Уч.-над. л. 1,35.

Тира* 163 ш. C3S00. Зак. 855.

ИПК Издательство стандартов, 107076. Москва. Колодезный пер.. 14.

Набрано и Ицательсш иа ПЭВМ Филиал ИПК Издательство стандартов — тми. “Московский печатник'*. Москва. Лялин пер.. 6.

Плр Jvt 080102