Ressorts cylindriques hélicoïdaux de torsion.Ressorts cylindriques hélicoïdaux de torsion.Ce calcul est destiné à la conception de la résistance et au dimensionnement des ressorts de torsion cylindriques hélicoïdaux faits de fils et de tiges de section circulaire, sous l'action des forces respectivement statiques ou dynamiques. En plus de la conception des paramètres géométriques et de la résistance, ce calcul est compatible aux systèmes de DAO. Le programme fournit les solutions aux tâches suivantes:
Le calcul est basé sur les données, les procédures, les algorithmes et les informations de la littérature spécialisée et des normes EN 13906-3, DIN 2088.
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L'information sur le but, l'utilisation et la commande du paragraphe "information sur le projet" peut être trouvée dans le document " information sur le projet ".
Un ressort de torsion est un ressort cylindrique hélicoïdal avec une rigidité angulaire pratiquement constante capable de supporter les forces externes agissant dans les plans perpendiculaires à l'axe d'enroulement avec un moment de torsion dans la direction de l'enroulement ou dans la direction opposée. Selon la fonction du ressort, on distingue quatre états de base des ressorts:
| État du ressort | Description de l'état du ressort | index |
| libre | le ressort n'est pas chargé | 0 |
| précontraint | le ressort est exposé au chargement opérationnel minimum | 1 |
| entièrement contraint | le ressort est exposé au chargement opérationnel maximum | 8 |
| limite | le ressort est exposé à la charge limite | 9 |
Les index mentionnés ci-dessus sont employés dans le calcul pour indiquer différents paramètres du ressort liés à l'état donné du ressort.
Le calcul du ressort de torsion utilisé ici ne prend pas en compte les effets de montage du ressort sur une pièce interne ou externe, ni les effets du frottement qui s'y produit. Les effets du frottement possible entre les spires du ressort ne sont pas également considérés.
La conception d'un ressort est une tâche qui ne peut pas être résolue directement et offre une liberté considérable dans le choix du type de conception, des dimensions ou du chargement du ressort. Plusieurs ressorts de diverses conceptions et dimensions peuvent remplir les conditions des paramètres d'entrée désirés. Par conséquent, il est nécessaire de procéder itérativement et d'évaluer successivement les différentes conceptions du ressort. Ce calcul résout ce problème par la création d'un tableau des conceptions optimales suivant les critères de qualité choisis. Le procédé de la conception est donné dans les points suivants (les crochets indiquent le numéro du paragraphe).
Dans ce paragraphe, entrez les paramètres initiaux de base caractérisant le régime et le mode de chargement, la conception et le type de montage du ressort et les paramètres de l'environnement de fonctionnement.
Pour le calcul des ressorts, on distingue deux types de contrainte de base:
La température de l'environnement de fonctionnement affecte la relaxation du ressort, qui se manifeste par la baisse de la force du ressort avec sa déformation à une longueur constante, en fonction du temps. Il est recommandé de tenir compte de ce fait dans la conception du ressort, et améliorer le niveau de la sûreté pendant les contrôles de la résistance du ressort pour les températures supérieures à 80°C. Il est nécessaire de tenir compte de la température opérationnelle également dans le choix du matériel du ressort.
La durée de vie des ressorts diminue sensiblement avec les effets de la corrosion. La corrosion a des effets très remarquables en particulier pour les ressorts exposés aux charges de fatigue. Il est recommandé de tenir compte de ce fait dans la conception du ressort, et augmenter le niveau de sûreté pendant les contrôles de la résistance du ressort dans un environnement corrosif. Il est également nécessaire de considérer les effets de la corrosion dans le choix du matériel du ressort.
Avec les ressorts hélicoïdaux, la contrainte dans la spire pour un chargement donné est calculée comme une flexion simple pour le rayon moyen de la spire. La contrainte réelle dans les fibres extrêmes de la spire est beaucoup plus élevée due à son arrondissage. Par conséquent, la contrainte est corrigée dans le calcul à l'aide du coefficient de correction. Du fait que différents coefficients sont souvent utilisés, choisissez sur la liste, le coefficient de correction qui remplit les critères des recommandations ou des normes locales.
Les ressorts de torsion sont produits en deux conceptions de base: avec et sans espacement entre les spires. Si les ressorts sont exposés à un chargement statique, les ressorts sans espacement entre les spires sont sont recommandés. Cependant, il y a frottement des spires pendant le fonctionnement de ces genres de ressort, ce qui peut diminuer la durée de vie des ressorts. En plus de cela, l'absence d'espacement entre les spires empêche le grenaillage parfait du ressort. C'est pourquoi les ressorts avec espacement entre les spires sont utilisés pour les charges dynamiques et une durée de vie de plus de 105 cycles de fonctionnement. Le pas du ressort est d'habitude dans l'intervalle de 0.3*D < t < 0.5*D.
Où:
D - diamètre moyen du ressort
t - pas du ressort
Il est recommandé de concevoir les ressorts de torsion de sorte qu'ils soient chargés dans le sens d'enroulement; c.a.d. de sorte qu'ils se compressent pendant l'absorption d'énergie et se décompressent pendant la dissipation d'énergie. S'il est nécessaire de charger le ressort contre dans la direction opposée pour des raisons techniques, il est recommandé de concevoir le ressort avec un niveau de sûreté plus élevé (approximativement de 3-5%).
Le grenaillage du ressort augmente la limite de fatigue à la torsion d'approximativement 10 à 15%. Ce qui permet de réduire la quantité de matériel nécessaire pour la production du ressort, les dimensions et donc l'espace de montage et d'augmenter la course du ressort et la sûreté contre la fatigue pour les ressorts grenaillés sous l'action des charges dynamiques. Par conséquent, il est recommandé d'appliquer le grenaillage à tous les ressorts exposés aux charges oscillatoires. Pour des raisons technologiques, le grenaillage ne s'applique qu'aux ressorts avec des diamètres de fil de plus de 1 mm.
En majorité, l'enroulement droit des ressorts est préféré (spirales dextrogyres); l'enroulement gauche est utilisé seulement en cas de nécessité pour des raisons techniques.
Dans les ressorts de torsion, le moment de force est habituellement transmis à travers les bras du ressort. Le bras de fonctionnement du ressort est le bras chargé, qui tourne autour de l'axe de ressort dans la direction de la force pendant le chargement du ressort. Le bras d'appui garde sa position pendant le chargement du ressort.
En rapport avec la possibilité de concentration de la contrainte, les bras du ressort devraient avoir une forme aussi simple comme possible. Les types de base de bras utilisés pour les ressorts de torsion sont donnés dans une liste qui peut être utilisée pour choisir une solution convenable selon l'illustration. Le choix de la conception du bras dépend du type désiré de montage du ressort, de ses dimensions et de la distance du point d'application de la charge à l'axe du ressort, alors que les bras d'appui et de fonctionnement du ressort ne doivent pas nécessairement être du même type.
Types de base des bras:
Si le bras est librement appuyé (chargé) à un point, le bras se plie pendant la contrainte du ressort. Ce qui cause une augmentation de la déviation angulaire réelle du bras. La valeur de la flexion du bras augmente avec l'éloignement du point d'application de la force des spires du ressort (longueur du bras). Si les deux bras d'un ressort de torsion sont fixés, l'angle opérationnel est donné par la torsion des spires du ressort. La fixation des bras augmente l'exactitude du calcul et améliore les fonctions du ressort. Les exemples de montage sont donnés dans les illustrations suivantes:
Choisissez le type de chargement qui convient le mieux à vos caractéristiques.
C'est le rapport minimal admissible entre la contrainte de torsion limite permise sD du matériel choisi du ressort et la contrainte maximale réelle s8 dans les spires du ressort ou respectivement au point de flexion dans le bras. Pour un environnement non-corrosif et une température de fonctionnement de la proximité immédiate du ressort jusqu'à 80 °C, et en rapport avec le régime et le cours de chargement, il est recommandé de choisir un niveau de sûreté dans l'intervalle de 1 à 1,1 pour les ressorts de torsion. Les ressorts fonctionnant aux températures élevées ou dans un environnement agressif, tout comme les ressort chargés dans le sens opposé au sens d'enroulement devraient être conçus avec des niveaux de sûreté plus élevés ( approx. 3-5%).
Choisissez le type de chargement qui convient le mieux à vos caractéristiques.
Dans les ressorts sous l'action d'une charge dynamique on distingue deux zones de chargement de fatigue. Dans la première zone, avec une durée de vie limitée du ressort (approximativement 107 cycles) la résistance du ressort à la fatigue diminue avec le nombre croissant de cycles de fonctionnement. Dans la zone de la durée de vie illimitée (la durée de vie désirée du ressort est supérieure à 107 cycles de fonctionnement), la limite de fatigue du matériel et donc la résistance du ressort demeurent pratiquement constantes.
C'est le rapport minimal admissible entre la contrainte de flexion limite permise sc du ressort et la contrainte maximale réelle s8 dans les spires du ressort ou au point de flexion du bras du ressort. Pour un environnement non-corrosif et une température de fonctionnement de la proximité immédiate du ressort jusqu'à 80 °C, et en rapport avec le régime et le cours de chargement, il est recommandé de choisir un niveau de sûreté dans l'intervalle de 1.05. à 1.25. En déterminant le niveau de sûreté, il est également nécessaire de considérer la convenance du matériel choisi pour le chargement de fatigue. Avec les matériaux peu convenables pour le chargement de fatigue, il est recommandé de rehausser le niveau de sûreté désiré de jusqu'à 20%. Les ressorts fonctionnant aux températures élevées ou dans un environnement agressif devraient être conçus avec des niveaux de sûreté plus élevés, de même pour les ressorts contraints dans le sens opposé au sens d'enroulement (voir [1.8]). Surtout que la corrosion diminue de manière significative la durée de vie d'un ressort exposé au chargement dynamique.. Il est nécessaire de prendre en compte le type de conception du ressort pendant la détermination du niveau de sûreté [1.7]. Dans les ressorts sans jeu entre les spires, il y a frottement des spires pendant le fonctionnement du ressort, ce qui peut diminuer la durée de vie du ressort.
Ce paragraphe sert au choix du matériel du ressort. Après le choix du matériel sur la liste, toutes les informations nécessaires pour la conception et le calcul du ressort sont immédiatement affichées. Si vous avez besoin de l'information plus détaillée sur le matériel choisi, ou voulez définir votre propre matériel ou le modifier, allez à la feuille "Matériel".
Choisissez le traitement requis du ressort sur la liste. L'enroulement à froid sera employé pour les ressorts des tailles ordinaires avec un diamètre du fil jusqu'à 16 mm. La formation chaude sera employée pour la production des ressorts fortement chargés de plus grandes tailles avec un diamètre de plus de 10 mm.
Choisissez le matériel du ressort à partir de la liste. En plus de 5 matériaux de l'utilisateur, la liste contient les matériaux choisis d'une norme. Si vous souhaitez utiliser les matériaux d'une autre norme, choisissez la norme respective dans la feuille "Matériel".
Ce paragraphe contient l'information sur l'usage recommandé du matériel choisi. Le matériel du ressort devrait être conçu en rapport avec le régime et le mode de chargement du ressort. Si vous devez utiliser un matériel moins approprié, ce fait devrait être reflété par l'usage d'un niveau de sûreté plus élevé dans la conception du ressort (voir la rangée [1.19] ou [1.23]).
Les propriétés du matériel choisi décrites dans les rangées [2.4, 2.6] sont évaluées en cinq degrés (excellent, très bon, bon, pauvre, insuffisant), la résistance relative dans la rangée [2.5] en trois degrés (supérieur, moyen, inférieur).
Cette partie donne tous les paramètres nécessaires pour le calcul, indépendamment du diamètre du fil utilisé.
Ce chapitre contient les caractéristiques de la résistance du matériel choisi qui sont nécessaires pour la conception et le calcul du ressort. Les données caractérisant la résistance du matériel peuvent être différentes pour le même matériel selon le diamètre du fil utilisé. Par conséquent, les valeurs indiquées ici dépendent du diamètre du fil comme indiqué dans la rangée [4.9].
Tension maximale autorisée du matériau du ressort en flexion sous une charge occasionnelle et pour une durée de vie illimitée.
Ce paragraphe sert à la conception du ressort. La conception d'un ressort a souvent plusieures solutions convenables pour les conditions initiales données. Ce programme procède donc itérativement dans la conception du ressort et pour les conditions initiales données, il parcourt les différents types de conception du ressort et choisit un groupe des solutions convenables sur base des critères de qualité choisis. Les solutions choisies sont alors présentées dans un tableau d'où vous pouvez choisir la conception qui vous convient le plus. Les données du ressort choisi sont alors immédiatement affichées dans le chapitre des résultats.
Les bras de la force désirés du ressort sont donnés dans cette partie. La première colonne contient la longueur désirée du bras de la force donné du ressort. La deuxième colonne contient la déviation permise de la valeur désirée dans l'intervalle de 0-99%. Pour que le ressort conçu concorde exactement avec la valeur désirée du paramètre donné, la déviation doit être nulle. Le bras de la force de fonctionnement est la distance du point d'application de la force sur le bras de fonctionnement à l'axe du ressort. Le bras de la force d'appui est la distance du point fixe (d'appui) du bras d'appui à l'axe du ressort. En rapport avec la praticabilité de la construction du ressort, les dimensions des bras de la force écrites ainsi que la conception choisie des bras [1.12, 1.15] limitent également le diamètre du ressort. Par conséquent, il est nécessaire de s'assurer de la compatibilité des valeurs écrites des bras de la force ou des filtres [3.15, 3.16]. Si les deux bras du ressort sont axiaux (type B), les longueurs des bras de la force doivent être identiques (égales au rayon du ressort) et seulement le bras de la force sera inscrit.
Cette partie sert à l'inscription des données initiales, décrivant l'intensité désirée de la charge que le ressort doit supporter pendant le cycle de fonctionnement. La première colonne d'entrée contient la valeur désirée de la charge donnée du ressort ; la deuxième colonne contient la déviation permise de la valeur désirée dans l'intervalle de 0-99%. Pour que le ressort conçu concorde exactement avec la valeur désirée du paramètre donné, la déviation doit être nulle.
Dans cette partie, vous pouvez écrire les valeurs désirées des déviations angulaires du bras de fonctionnement du ressort, que le ressort doit atteindre sous la charge indiquée dans le paragraphe [3.4]. La première colonne d'entrée contient la valeur désirée de la déviation angulaire du ressort ; la deuxième colonne donne la déviation permise de la valeur désirée dans l'intervalle de 0-99%. Pour que le ressort conçu concorde exactement avec la valeur désirée du paramètre donné, la déviation doit être nulle. Le ressort peut être conçu pour une déviation (désirée) connue du bras de fonctionnement d'un ressort entièrement chargé ou pour l'angle désiré de la course de fonctionnement. Le type de la conception du ressort qui correspond aux spécifications de vos données peut être choisi en activant (cochant) la case de contrôle respective au début de la rangée [3.8] ou [3.9].
Dans cette partie, il est nécessaire d'indiquer les divers filtres et conditions marginales de la conception. Leur réglage peut sensiblement affecter le cours de la conception du ressort et déterminer ainsi la vitesse, la précision et la qualité de la conception, la portée et le nombre de solutions appropriées et une norme qualitative pour l'évaluation des meilleures conceptions.
Recommandation: Dans la conception, il est recommandé d'ajouter et de durcir les conditions marginales et les filtres progressivement. Ce qui facilite l'identification d'éventuelles solutions non-existantes.
S'il est nécessaire de limiter le diamètre extérieur du ressort dans sa conception (par exemple, si le ressort doit être monté dans une douille), cochez la case de contrôle au début de la rangée et écrivez la valeur maximale permise du diamètre extérieur du ressort dans le champ d'entrée.
S'il est nécessaire de limiter le diamètre intérieur du ressort dans sa conception (par exemple, si le ressort doit être mené sur une goupille), cochez la case de contrôle au début de la rangée et écrivez la valeur minimale permise du diamètre intérieur du ressort dans le champ d'entrée.
S'il est nécessaire de limiter la longueur du ressort dans sa conception, cochez la case de contrôle au début de la rangée et écrivez la valeur maximale permise de la longueur de la partie du ressort formée des spires (voir [4.14]).
Les spires actives d'un ressort de torsion sont celles dont le diamètre change pendant la déformation de fonctionnement du ressort. Avec une division plus fine, le calcul parcourt un plus grand nombre de différentes conceptions du ressort et peut donner une solution plus précise et de qualité supérieure. D'autre part, cela ralentit la conception du ressort.
Pendant la conception du ressort, il n'est pas possible de procéder sans certaines limitations dimensionnelles. Quelques dimensions ou rapports de différentes dimensions du ressort sont limités par les valeurs recommandées indiquées dans les normes respectives et par les différents producteurs. Il en découle un fichier des conditions marginales, qui doivent être prises en considération pendant la conception du ressort. Le respect strict de ces conditions peut causer l'élimination de certaines solutions convenables de la conception résultante, qui dépassent légèrement certaines des limites indiquées, mais qui peuvent être acceptables. Pour cette raison, il est possible de déterminer dans cette rangée un filtre de la conception, qui spécifie en pourcentage le dépassement admissible des dimensions limites du ressort. Ceci vous donne plus de solutions convenables, cependant, il sera nécessaire de contrôler la solution choisie dans le chapitre des résultats et d'évaluer l'acceptabilité du possible dépassement des dimensions limites des ressorts. Le dépassement des dimensions limites est indiqué dans le chapitre des résultats par le changement de la couleur de la valeur du paramètre en rouge.
Pour les ressorts avec les bras d'appui ou de fonctionnement de type B .. D (voir [1.12, 1.15]), il y a concentration de la contrainte dans le point de la flexion du bras; ces concentrations de contrainte peuvent être sensiblement supérieures aux contraintes calculées dans les spires du ressort. L'intensité de ces concentrations dépend du rayon de cintrage du bras. Plus le rayon de cintrage est petit, plus les valeurs des sommets de la contrainte dans les bras du ressort sont élevées. Pour que le ressort conçu convienne du point de vue du contrôle de la résistance, même les éventuels sommets de la contrainte dans les bras du ressort doivent être inférieurs à la contrainte permise. Cette condition doit être prise en considération pendant la définition des données initiales du calcul de la conception. L'une des possibilités est d'activer ce filtre. Le calcul effectuera alors un contrôle préliminaire du chargement des bras du ressort pendant la conception et la conception résultante éliminera toutes les solutions qui ne remplissent pas les conditions établies.
L'inconvénient de cette approche peut être vu dans le fait que le calcul de conception ne peut pas concevoir un rayon de cintrage optimal des bras, dont dépend les valeurs d'éventuels sommets des contraintes (selon les données initiales définies, le calcul donne le rayon de cintrage des bras égal approximativement au double du diamètre du fil). Ceci peut mener à l'élimination de certaines solutions convenables à partir de la conception résultante, où il serait suffirait d'agrandir légèrement le rayon de cintrage du bras pour satisfaire au contrôle de la résistance. C'est pourquoi il est parfois mieux (en particulier pour les utilisateurs expérimentés) de concevoir le ressort sans ce filtre et puis effectuer le contrôle de la résistance des sommets de la contrainte dans les point de flexion du bras [4.44] par un réglage manuel des rayons de cintrage dans la rangée [4.18]. Une autre possibilité est de concevoir le ressort de torsion sans ce contrôle et avec un niveau de sûreté suffisamment surdimensionné [1.19, 1.23] pour couvrir toutes les concentrations de la contrainte possibles apparaissant dans les bras du ressort.
Si ce filtre des solutions est réglé à " oui ", la conception résultante élimine toutes les solutions avec les niveaux de sûreté calculés ss inférieur au niveau de sûreté désiré donné dans la rangée [1.19]. Pour les ressorts sous l'action d'une charge dynamique, le filtre élimine également les solutions avec les niveaux de sûreté calculés sf inférieur au niveau de sûreté désiré donné dans la rangée [1.23]. Si le filtre est désactivé, la conception résultante inclut toutes les solutions avec le niveau de sûreté calculé supérieur ou égal à 1. Étant donné que les niveaux de sûreté désirés sont souvent des valeurs issues des évaluations plus ou moins précises et reflètent très rarement la valeur exacte, dont le dépassement pourrait endommager le ressort, les utilisateurs expérimentés peuvent désactiver ce filtre pendant la conception et évaluer le niveau de sûreté du ressort conçu directement dans le tableau de la conception ou dans le chapitre des résultats dans les rangées [4.39], [4.44]ou [4.49].
Cette rangée détermine les critères de l'évaluation de la qualité de différentes solutions convenables de la conception du ressort. Les meilleures solutions sont alors offertes à l'utilisateur dans le tableau. Le niveau de qualité peut être choisi sur la liste selon la formule suivante:
Le calcul de la conception du ressort travaille sur le principe d'itération. Dans cette rangée, vous pouvez déterminer le nombre d'itérations dans le calcul et influencer ainsi la vitesse, la précision et la qualité de la conception. Généralement, un plus grand nombre d'itérations a comme effets un calcul plus lent et une solution plus précise. Cependant, il est recommandé de tenir compte également d'autres aspects pendant le réglage de cette rangée.
La vitesse de la conception est affectée plus par la puissance de l'ordinateur et le type de conception que par le nombre d'itérations choisi. Tout comme un nombre d'itérations élevé ne donne pas nécessairement des solutions plus précises pour certains types conceptions. D'une manière générale, il est d'habitude suffisant de choisir un nombre d'itérations inférieur ou moyen pour les conceptions courantes. L'usage d'un nombre d'itérations élevé est plus important pour les conceptions très ouvertes, où la majorité des paramètres du cycle de fonctionnement dans le paragraphe [3.1, 3.4, 3.7] sont entrés avec une considérable déviation permise, et le diamètre désiré du ressort n'est pas limité par les filtres dans les rangées [3.12, 3.13, 3.14].
Cette partie vous permet de lancer votre propre conception et de choisir en suite un ressort approprié dans le tableau des solutions. Vue la complexité de la conception de ressort, il n'est pas toujours possible d'effectuer le calcul de la conception automatiquement, par le changement d'un des paramètres initiaux, comme c'est le cas dans les autres calculs sur la feuille. Le calcul se lance en un coup en appuyant sur le bouton dans la rangée [3.23]. L'information sur le cours du calcul vous est présentée dans le dialogue. À la fin du calcul, un tableau des solutions conçues est rempli et après triage, les valeurs de la meilleure solution (choisie) sont automatiquement transférées au chapitre des résultats. Les solutions dans le tableau sont triées selon les critères déterminés dans la rangée [3.22]. Le tableau des solutions conçues peut être de nouveau trié par le changement des critères de triage. Si le calcul ne trouve aucune solution appropriée pour les paramètres donnes, un message d'avertissement vous tient au courant et le tableau des solutions reste dans son état initial. Le texte suivant donne quelques problèmes particuliers qui peuvent survenir, et leurs possibles solutions:
Signification des paramètres dans le tableau:
| D | Diamètre moyen du ressort |
| De | Diamètre extérieur du ressort |
| Di | Diamètre intérieur du ressort |
| d | Diamètre du fil |
| n | Nombre de spires actives |
| d0 | Angle entre les bras à l'état libre |
| a1 | Déviation angulaire du bras de fonctionnement d'un ressort précontraint |
| a8 | Déviation angulaire du bras de fonctionnement d'un ressort entièrement contraint |
| Rf | bras de la force |
| M1 | Chargement fonctionnel min. |
| M8 | Chargement fonctionnel max. |
| s8 | Contrainte du ressort entièrement contraint |
| ss | Niveau de sûreté d'un ressort exposé à une charge statique |
| sf | Niveau de sûreté d'un ressort exposé à une charge dynamique |
| m | Poids du ressort |
| qualité | Valeur comparative indiquant la qualité de la solution en rapport avec la norme qualitative choisie [3.22]. Plus la valeur donnée est petite, plus la qualité de la conception est meilleure. |
Tous les paramètres nécessaires décrivant le ressort conçu sont montrés dans ce paragraphe pour le chargement et les dimensions donnés du ressort. Les données initiales sont transférées dans le calcul à partir du tableau des solutions [3.20] de la conception du ressort choisie ou à partir de certains des calculs supplémentaires [7.8.9]. Pour une évaluation et un contrôle plus faciles des valeurs de différents paramètres du ressort, leurs valeurs limites recommandées de quelques données sont disponibles (dans les domaines verts sur la liste). Le dépassement des valeurs recommandées est indiqué par un changement de la couleur du paramètre en rouge. Les valeurs critiques qui pourraient endommager le ressort sont indiquées par un changement de la couleur du champ entier en rouge.
Les paramètres du ressort sont divisés dans le registre en paragraphes selon l'état du ressort; les résultats des contrôles de la résistance du ressort exécutés sont donnés à la fin du chapitre. Les significations de différents paramètres dimensionnels du ressort peuvent être vues dans l'illustration.
En cas de besoin d'accorder certains paramètres du ressort conçu (par exemple arrondissage des dimensions conçues), utilisez les calculs supplémentaires [7.8.9]
Le fait d'appuyer sur le bouton dans cette rangée régénère les valeurs sur la liste des paramètres du ressort avec les données de la conception du ressort choisi dans le tableau des solutions [3.24].
Ce paramètre donne le rapport D/d entre le diamètre moyen du ressort et le diamètre du fil utilisé.
La longueur du ressort est donnée par le nombre de spires et le pas du ressort. Pour les ressorts sans espacement entre les spires, la longueur calculée ici n'est que théorique. En rapport avec les imperfections d'enroulement et les tolérances de production du diamètre de fil utilisé, la longueur réelle de la section active du ressort est souvent de 3-5% supérieure.
En rapport avec la possibilité de la construction du ressort conçu, il est nécessaire de s'assurer lors de l'inscription de la longueur du bras de fonctionnement ou d'appui, que le bras donné est suffisamment long compte tenu de la longueur requise du bras, telle que indiquée dans la rangée [4.3]. Si cette condition n'est pas remplie, la couleur du champ d'entrée change en rouge. Pour les ressorts avec les bras de type B .. D (voir [1.12, 1.15]), il est recommandé d'utiliser la longueur minimale du bras égale au triple du rayon de cintrage du bras.
Pour les ressorts avec les bras d'appui ou de fonctionnement de type B .. D (voir [1.12, 1.15]), il y a concentration de la contrainte dans le point de la flexion du bras; ces concentrations de contrainte peuvent être sensiblement supérieures aux contraintes calculées dans les spires du ressort. L'intensité de ces concentrations dépend du rayon de cintrage du bras. Plus le rayon de cintrage est petit, plus les valeurs des sommets de la contrainte dans les bras du ressort sont élevées. Pour que le ressort conçu convienne du point de vue du contrôle de la résistance, même les éventuels sommets de la contrainte dans les bras du ressort doivent être inférieurs à la contrainte permise. Par conséquent, il est nécessaire de contrôler le ressort conçu dans la partie [4.44] après l'entrée du rayon de cintrage.
La déviation angulaire (angle de flexion) a du bras de fonctionnement dépend, théoriquement, de la rigidité du moment du ressort et est donné par la torsion des spires du ressort due à l'action de la force. En fait, ceci est applicable seulement pour les ressorts avec les bras fixés (voir [1.13]). Pour les ressorts avec un ou tous les deux bras librement soutenus, la contrainte du ressort cause une flexion additionnelle du bras du ressort. La déviation angulaire réelle (corrigée) aC est alors supérieure à la déviation théorique par la valeur de l'angle dû à la flexion additionnelle. La flexion du bras augmente avec l'éloignement du point d'action de la force des spires du ressort (la longueur du bras).
Les spires actives d'un ressort de torsion changent leur diamètre pendant la déformation fonctionnelle (déviation du bras). Pour les ressorts chargés dans la direction d'enroulement (voir [1.8]), le diamètre diminue et pour les ressorts chargés dans la direction opposée à celle de l'enroulement, le diamètre augmente. Si le ressort est monté à l'aide d'une goupille ou dans une douille, il est important de connaître le diamètre intérieur minimal ou resp. extérieur maximal du ressort entièrement contraint.
Pour les ressorts sans espacement entre les spires et contraints dans la direction d'enroulement (voir [1.7, 1.8]), sa longueur augmente pendant la contrainte du ressort. La longueur maximale est alors atteinte dans le ressort entièrement contraint. La longueur indiquée ici n'est que théorique. En rapport avec les imperfections d'enroulement et les tolérances de production du diamètre de fil utilisé, la longueur réelle de la section active du ressort est souvent de 3-5% supérieure.
Le contrôle de la résistance d'un ressort de torsion s'effectue par la comparaison de la contrainte de torsion limite permise du matériel choisi [4.42] avec la contrainte corrigée d'un ressort entièrement contraint [4.41]. Pour que le ressort conçu remplisse amplement les critères de la résistance, le niveau de sûreté résultant [4.43] doit être supérieur ou égal au niveau de sûreté requis [1.19].
La contrainte dans la spire du ressort pour une charge donnée est calculée pour la flexion simple du rayon central de la spire. En fait, la contrainte dans la spire est supérieure parce que l'arrondissement de la spire cause une contrainte de flexion additionnelle. Par conséquent, la contrainte est corrigée à l'aide de ce coefficient (voir la rangée [1.5]).
Pour les ressorts avec les bras d'appui ou de fonctionnement de type B .. D (voir [1.12, 1.15]), il y a concentration de la contrainte dans le point de la flexion du bras; ces concentrations de contrainte peuvent être sensiblement supérieures aux contraintes calculées dans les spires du ressort. L'intensité de ces concentrations dépend du rayon de cintrage du bras [4.18]. Plus le rayon de cintrage est petit, plus les valeurs des sommets de la contrainte dans les bras du ressort sont élevées. Le contrôle de la résistance du ressort s'effectue donc par la comparaison de la contrainte de torsion limite permise du matériel choisi [4.47] avec la contrainte corrigée d'un ressort entièrement contraint [4.46]. Pour que le ressort conçu remplisse amplement les critères de la résistance, le niveau de sûreté résultant [4.48] doit être supérieur ou égal au niveau de sûreté requis [1.19]. Au cas où il y aurait concentration de la contrainte dans tous les deux bras du ressort, le contrôle s'effectue dans pour le bras avec les plus mauvaises conditions.
Le contrôle de la résistance d'un ressort de torsion exposé au chargement dynamique s'effectue par la comparaison de la résistance maximale à la fatigue du matériel déterminée pour le cours de chargement donné [4.52] avec la contrainte corrigée du ressort dans un état entièrement chargé [4.50, 4.51]. Pour que le ressort conçu remplisse amplement les critères de la résistance, le niveau de sûreté résultant [4.53] doit être supérieur ou égal au niveau de sûreté requis [1.23]. Évidemment, même un ressort exposé au chargement dynamique doit remplir les critères du contrôle de la résistance « statique » [4.39, 4.44].
La détermination de la résistance limite maximale du ressort à la fatigue est basée sur la limite de la fatigue du matériel choisi et du cours de chargement donné du ressort en utilisant le diagramme de la fatigue de Smith.
Ce paragraphe sert au calcul des paramètres d'un ressort (conçu dans le paragraphe [4]) exposé à une charge opérationnelle spécifique. Le paragraphe [5.1] est conçu pour le calcul de la déviation angulaire aX du bras du ressort, contraint par une force donnée Fx. Le paragraphe [5.6] permet aux utilisateurs de calculer la force ou le moment nécessaire pour tordre le bras du ressort à une déviation angulaire donnée aX.
Ce paragraphe donne les paramètres du contrôle de la résistance d'un ressort exposé au chargement dynamique. Le contrôle de la résistance s'effectue par la comparaison de la résistance maximale à la fatigue du matériel utilisé déterminé pour le cours donné du chargement [6.8] avec a tension corrigée du ressort pleinement chargé [6.3]. Pour que le ressort conçu puisse absolument satisfaire aux contrôles de la résistance, le niveau de sûreté résultant [6.9] doit être supérieur ou égal au niveau de sûreté désiré [1.23].
Pour des raisons du contrôle de la résistance des ressorts exposés à la charge dynamique, la contrainte du ressort est corrigée par le plus grand des coefficients de correction dans les rangées [4.40, 4.45].
Tension maximale autorisée du matériau du ressort en flexion sous une charge occasionnelle et pour une durée de vie illimitée.
La détermination de la résistance limite maximale du ressort à la fatigue est basée sur la limite de la fatigue du matériel choisi et du cours de chargement donné du ressort en utilisant le diagramme de la fatigue de Smith.
Le premier des calculs supplémentaires peut être trouvé dans ce paragraphe. Ce calcul comprend trois fonctions.
Le calcul dans ce paragraphe comprend deux fonctions.
Le calcul dans ce paragraphe comprend deux fonctions.
Les informations sur les options des résultats graphiques 2D et 3D et les informations sur la compatibilité entre les systèmes de DAO 2D et 3D peuvent être trouvées dans le document "Résultat graphique, systèmes de DAO".
L'information sur le réglage des paramètres de calcul et le choix de la langue peut être trouvée dans le document "Réglage des calculs, changement de langue".
Pendant la conception du ressort, il n'est pas possible de procéder sans certaines limitations dimensionnelles. Quelques dimensions ou rapports de différentes dimensions du ressort sont limités par les valeurs recommandées indiquées dans les normes respectives (ex: DIN 2088) et par les différents producteurs. Il en découle un fichier des conditions de limite, qui doivent être prises en considération pendant la conception du ressort.
Par conséquent, différentes dimensions limites recommandées du ressort peuvent être utilisées, ce qui peut être modifié dans ce paragraphe selon les exigences de l'utilisateur. Les valeurs minimales de différents paramètres peuvent être entrées dans la première colonne et les valeurs maximales dans la deuxième colonne. Pour la détermination de plus de conditions de limite (en diminuant les valeurs minimales ou en augmentant les valeurs maximales), le programme choisit une solution appropriée à partir d'une gamme de solutions convenables. Ceci augmente la probabilité de trouver une solution d'une meilleure qualité. D'autre part, il y a le risque, que le fournisseur choisi ne puisse pas produire le ressort conçu.
S'il n'y a aucune condition spéciale pour les dimensions de limite du ressort, le réglage prédéfini peut être utilisé. Appuyez sur le bouton dans la rangée [3.7] pour déterminer dans les domaines d'entrée les valeurs implicites, correspondant au fichier des conditions de limite pour les ressorts généralement produits.
Ce paramètre donne le rapport D/d entre le diamètre moyen du ressort et le diamètre du fil utilisé. Selon DIN 2088, le rapport est dans l'intervalle de 4 à 20.
Selon DIN 2088, il est au max. 360 mm.
Non prescrit par la norme, d'habitude LK<10*D avec les ressorts généralement produits
Selon DIN 2088, max. 630 mm.
Non prescrit par la norme, pour les ressorts généralement produits avec jeu entre les spires, il est d'habitude 0.3*D < t < 0.5*D.
Deux spires actives au minimum sont prescrites par la norme DIN 2088 pour les ressorts de torsion.
Les informations générales sur la façon dont vous pouvez modifier et prolonger les cahiers de travail du calcul sont mentionnées dans le document "Modifications du cahier de travail (calcul)".
Dans le calcul des ressorts, il n'est pas possible d'affecter le calcul de conception du ressort à l'aide des modifications dans le cahier de travail. En rapport avec la complexité de la conception d'un ressort, ce calcul s'applique comme fonction interne du cahier de travail.
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