Wpływ sposobu mocowania sprężyn śrubowych naciskowych na ich wybrane właściwości eksploatacyjne

Abstract

The dissertation relates to the influence of different mounting ways of helical compress springs on its certain exploitation features. In the first chapter the review of various helical compress spring mounting ways is presented. The second chapter shows the analysis of relation between compressing force and displacement of spring treated as spatially curved rod for two typical mounting conditions. The new calculation method is developed and verified experimentally. The method is then used to calculate the growth of stress level revealed by rotary-fixed mounting of spring end-coils. The third chapter presents FEM analysis of local stress state near end-coils for a few different mounting conditions. Chapter four shows the modern construction of helical spring with capped end-coils. The FEM analysis is conducted in order to find such geometric proportions of end-coils that provide the lowest stress concentration in end-coils. The fifth chapter presents analysis of mounting way influence on spring stiffness. The sixth chapter shows the stress analysis of the new shock absorbing mounting holder, comparing to conventional one. The seventh chapter presents analytical derivation of critical buckling force for elastically mounted spring. Rozprawa dotyczy wpływu sposobu mocowania na wybrane parametry eksploatacyjne sprężyn śrubowych naciskowych W rozdziale pierwszym przedstawiono przegląd różnych sposobów mocowania końców sprężyn śrubowych naciskowych. W rozdziale drugim zaprezentowano nową metodę obliczania kąta skręcenia czół sprężyny w wyniku jej ściskania dla przypadku swobodnego obrotowo podparcia. Poprawność metody zweryfikowano doświadczalnie. Wyniki tej metody zostały użyte następnie do obliczania wzrostu naprężeń w sprężynie poddanej osiowemu ściskaniu przy nieobrotowym podparciu. Rozdział trzeci prezentuje analizę numeryczną wpływu sposobu podparcia - dla kilku wybranych metod - na lokalny stan wytężenia materiału sprężyny w pobliżu jej zwojów końcowych. W rozdziale czwartym zaprezentowano nowoczesną konstrukcję sprężyny o zwojach końcowych zamkniętych. Przeprowadzono analizy MES, wynikiem których było ustalenie takich parametrów geometrycznych zakończeń, które nie spowodują lokalnej koncentracji naprężeń. Rozdział piąty prezentuje porównanie charakterystyk sprężyn o swobodnym podparciu ze sprężynami o zwojach końcowych zamkniętych i utwierdzonych. W rozdziale szóstym zaprezentowano nową konstrukcję amortyzowanego uchwytu do sprężyn śrubowych i przeprowadzono jego analizę przy użyciu MES, w porównaniu z analogicznym, konwencjonalnym uchwytem. Rozdział siódmy prezentuje znalezienie na drodze analitycznej zależności na krytyczną siłę wyboczeniową dla sprężyn śrubowych podpartych elastycznie.