Торсионы

Торсионы

Торсионы

Простейшим видом пружины кручения является торсион — цилиндрический стержень, заделываемый концами в деталях, подвергающихся упругому угловому смещению. Заделка чаще всего производится при помощи шлицевого соединения. Типичная конструкция торсиона представлена на рис. 909. Угол закручивания цилиндрического торсиона

Torsiony 1

или

Torsiony 2

где М действующий на торсион момент, Н·мм; l — рабочая длина торсиона, мм; d — диаметр рабочего участка торсиона, мм; G — модуль сдвига, МПа.

Торсионная рессора

Максимальное напряжение сдвига (на периферийных волокнах сечения)

Torsiony 4

Момент, воспринимаемый торсионом,

Момент, воспринимаемый торсионом

Подставляя это выражение в формулу (425), получаем

Torsiony 6

Допустимое напряжение сдвига [τ] в торсионах, изготовленных из пружинных сталей, составляет 400—600 МПа.

Как видно из выражения (428), угол закручивания при заданном τ всецело определяется отношением l/d.

Применение торсионов особенно выгодно в случаях соединения полых соосных деталей, например, пустотелых валов, когда торсионам можно придать значительную длину. Угол закручивания торсиона в этих случаях может достигать величины порядка нескольких десятков градусов.

Благодаря конструктивной простоте и малым радиальным габаритам торсионы широко применяют в современном машиностроении в качестве средства упругой связи между вращающимися деталями, например, для амортизации неравномерности момента в поршневых машинах. Вместе с тем торсионы являются хорошим средством компенсации несоосности и перекосов соединяемых деталей. Торсионы применяют так же как заменители пружин сжатия и листовых рессор для восприятия поперечных нагрузок. Для этого один из концов торсиона заделывают неподвижно в корпусе, а другой конец снабжают рычагом, воспринимающим поперечную силу (рис. 910) Подобные конструкции применяют, например, для упругой подвески колес автомобилей, для привода клапанов поршневых двигателей и т. д.

Торсионная рессора для восприятия поперечной силы

Упругое перемещение оконечности рычага по направлению действия рабочей нагрузки для случая, изображенного на рис. 910, равно

Torsiony 8

где ϕ — угол, определяемый по уравнению (425).