Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Části a mechanismy strojů 1 KKS/CMS1 Katedra konstruování strojů Fakulta strojní Podklady k přednáškám – část E Prof. Ing. Stanislav Hosnedl, CSc. a kol.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Části a mechanismy strojů 1 KKS/CMS1 Katedra konstruování strojů Fakulta strojní Podklady k přednáškám – část E Prof. Ing. Stanislav Hosnedl, CSc. a kol."— Transkript prezentace:

1 Části a mechanismy strojů 1 KKS/CMS1 Katedra konstruování strojů Fakulta strojní Podklady k přednáškám – část E Prof. Ing. Stanislav Hosnedl, CSc. a kol. Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu č. CZ.1.07/2.2.00/28.0206 „Inovace výuky podpořená praxí“.

2 AKUMULÁTORY MECHANICKÉ ENERGIE Kapitola E    2 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ POTŘEBNÉ K INFORMACI PRO ÚPLNOST

3 Obsah: 1. AKUMULÁTORY MECHANICKÉ ENERGIE (A.M.E.) – ZÁKLADNÍ POZNATKY 1.1. Základní poznatky 2. AKUMULÁTORY MECHANICKÉ ENERGIE (A.M.E.) S VYUŽITÍM DEFORMACE MATERIÁLU 2.1. Základní poznatky 2.1.1 Charakteristika (znakové konstrukční vlastnosti) 2.1.2 Stavební struktura (elementární konstrukční vlastnosti) 2.1.3 Základní vlastnosti (reflektivní vlastnosti) 2.1.4 Obecné poznatky pro návrh a hodnocení (pro docílení požadovaných a hodnocení dosažených reflektivních a reaktivních vlastností) 3    3 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

4 2.2 Pružiny na principu poddajných tvarů 2.2.1 Charakteristika (znakové konstrukční vlastnosti) PRUŽINY PRO ZATĚŽOVÁNÍ PODÉLNÝMI SILAMI ("TAHOVÉ/ TLAKOVÉ") 2.2.2 Pružiny prutové (podélné) 2.2.3 Pružiny kroužkové (prstencové) 2.2.4 Pružiny talířové 2.2.5 Pružiny šroubovité tažné / tlačné PRUŽINY PRO ZATĚŽOVÁNÍ PŘÍČNÝMI SILAMI („OHYBOVÉ") 2.2.6 Pružiny listové PRUŽINY PRO ZATĚŽOVÁNÍ TOČIVÝMI MOMENTY ("KRUTOVÉ") 2.2.7 Pružiny tyčové torzní 2.2.8 Pružiny spirálové 2.2.9 Pružiny šroubovité zkrutné 2.3 Pružiny na principu poddajných materiálů - pružiny pryžové 2.3.1 Charakteristika (znakové konstrukční vlastnosti) 2.3.2 Stavební struktura (elementární konstrukční vlastnosti) 2.3.3 Vlastnosti (reflektivní vlastnosti) 2.3.4 Poznatky pro návrh a hodnocení (pro docílení požadovaných a hodnocení dosažených reflektivních a reaktivních vlastností)    4 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

5 1.AKUMULÁTORY MECHANICKÉ ENERGIE (A.M.E.) – ZÁKLADNÍ POZNATKY 1.1 Základní poznatky Strojní částí (stavební orgány), jejichž hlavní funkcí je přijmout, uchovat a opět (obvykle s minimálními ztrátami) vydat mechanickou energii. Poznámky: Nové, v tuzemské odborné literatuře nepoužívané označení "akumulátory mechanické energie", bylo použito proto, že kromě tradičně uváděných "tvarových" pružin (nezatříďovaných buď z hlediska vykonávané pracovní funkce vůbec, nebo nesprávně zatříďovaných podle vedlejší funkce jako "pružná spojení"), je uvedena hlavní funkce zajišťovaná i řadou dalších druhů strojních částí (orgánů), např. "pružinami" pneumatickými, hydropneumatickými apod. (které fungují též na principu deformačním, ale zcela zjevně nikoli ve funkci pružného spojení), dále pak setrvačníky, kyvadla apod. (které fungují na principu setrvačnostním). · Dále však bude pozornost tradičně soustředěna pouze na uvedené nejběžnější akumulátory mechanické energie, tj. na pružiny (a z nich pak opět pouze na jednoduché tvarové pružiny na principu dobře deformovatelných součástí). Poznatky k dalším, méně běžným druhům, je nutné vyhledat ve speciální odborné literatuře.    5 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

6 2.AKUMULÁTORY MECHANICKÉ ENERGIE (A.M.E.) S VYUŽITÍM DEFORMACE MATERIÁLU 2.1. Základní poznatky 2.1.1. Charakteristika (znakové konstrukční vlastnosti) Strojní částí (stavební orgány), jejichž hlavní funkcí je přijmout, uchovat a opět vydat mechanickou energii na principu pružné deformace materiálu. Poznámky: - Základním modulem každé pružiny je "jednotlivá pružina". U složených pružin je proto nejprve nutné na základě silových (např. momentových) a deformačních podmínek určit zatížení jednotlivých pružin, které se pak řeší samostatně. Vlastnosti složené pružiny se pak získají opačným postupem. · V rozhodující většině případů se používají pružiny na principu poddajných tvarů nebo tvarově poddajných materiálů. Pružiny na principu objemově poddajných materiálů (pneumatické, hydropneumatické apod.) se používají pouze ve speciálních případech a jsou proto dále uvažovány jen v úvodní společné části této kapitoly.    6 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

7    7 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 27.04.2013

8 Druhy pracovních charakteristik: – podle závislosti deformace na zatížení: = lineární = nelineární (spojité i lomené) progresivní degresivní – podle vnitřních ztrát v pružině: = bez hystereze a) = s hysterezí b) Poznámka: - Uvedené typy charakteristik mohou být docíleny vlastnostmi materiálu, tvaru, způsobem uchycení, příp. způsobem sestavení několika dílčích pružin. φ u u u    8 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

9 Pracovní diagram pružiny Příklad pro lineární šroubovitou pružinu: udud u9u9 u1u1 u    9 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

10 udud u9u9 u1u1 kAkA kBkB u    10 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 27.04.2013

11 B) Paralelně spojené pružiny F = F A + F B + F C F = u. k = u. k A + u. k B + u. k C k = k A + k B + k C udud u9u9 u1u1 kAkA kBkB kCkC u    11 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 27.04.2013

12 kAkA kBkB kCkC udud u9u9 u1u1 u    12 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 27.04.2013

13 kAkA kBkB kCkC udud u9u9 u1u1 u    13 © S. Hosnedl 27.04.2013 POTŘEBNÉ

14 u u APP u kBkB k kBkB kAkA k kBkB kAkA    14 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 27.04.2013

15 2.1.2 Stavební struktura (elementární konstrukční vlastnosti) DRUHY MATERIÁLŮ A) Kovové materiály Oceli Pro vysoká namáhání včetně dynamických. Kvalitní tepelně zušlechtěné oceli s vysokou mezí pružnosti, pevnosti, únavy a vysokou houževnatostí: oceli všech tříd: 11 000 (min 11 800) až 19 000. TřídaPrůměr drátuPevnostPoužití d [mm]σ Pt [MPa] 12,8 - 11,22200 - 1200Mimořádně vysoce namáhané pružiny staticky nebo dynamicky ( pružiny ventilů, pro zbraně apod. ) 20,2 - 11,82950 - 1140Vysoce namáhané pružiny bez ohybů s malým poloměrem ( ventily spalovacích motorů, regulátorů apod. ) 302 - 12,52650 - 1030Běžně namáhané pružiny s malým poloměrem ohybu 40,315 - 12,52270 - 980Méně namáhané pružiny a pružiny s méně důležitou funkcí 50,63 - 12,51750 - 800Pružiny s nezávažnou funkcí ( dětské kočárky, hračky apod. ) OcelTřídaPrůměr drátu d [mm] 120901 a 20,2 - 0,3 120811 a 2do 8 3do 5 4do 2,5 120711 a 2 3 - 9 30,2 - 5 40,2 - 2,5 50,2 - 5 120601 a 2nad 8 3nad 5 4nad 2,5 50,2 - 5 120505nad 5 Příklady: Dráty pro výrobu pružin jsou vyráběny v 5 třídách pevnosti předepsaných pro jednotlivé úrovně náročnosti použití:    15 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

16 Pevnost drátů pro pružiny je zvyšována i jejich mechanickým zpevněním (tažením) při výrobě. Vliv zpevnění je však tím menší, čím je průměr drátu větší. Při zjišťování pevnosti materiálu drátů je proto nutné vzít v úvahu nejen druh materiálu (včetně jeho tepelného zpracování), ale i průměr drátu (viz následující příklady) Příklady: Průměr drátu [mm] Dolní mezní pevnosti v tahu σpt [Mpa] pro drát: naddo zušlechtěný z nelegované oceli zušlechtěný z oceli SiCr 1) žíhaný z oceli SiCr 1) zušlechtěný z oceli MnCrV 2) žíhaný z oceli MnCrV 2) žíhaný z korozivzdorné oceli CrNi 3) -0,45-----1860 0,450,9 2080 0,911620 1470 16701310 11,25 nebo1620 1,251,6157020601370 1,6215302010 22,3615001960 1570 1770 2,362,51470 2,52,8 1910 1520 2,831450 33,15 1470 13101570 3,153,351420 nebo1470 3,353,75 18601370 3,7541400 44,51370 1420 1470 4,5513101810 5612701770 1370 66,31260 1270 6,36,712401720 6,77,1 1180 7,181230 8912101670 1390 - 9101200 1011,8-- - 1 ) Například ocel 14 260 2 ) Například ocel 15 260 3 ) Například ocel 17 242    16 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

17 Grafické znázornění závislosti σ Pt = f (d, tř.pevn.) :    17 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

18 Na rozdíl od běžných kovových materiálů existují u materiálů pro dráty na pružiny dosti významné rozdíly: -. ve velikosti modulů pružnosti v ohybu E [MPa] i ve smyku G [MPa]. - ve velikosti dovolených hodnot napětí v ohybu σ Do [MPa] i ve smyku τ Dk [MPa]. Potřebné hodnoty a součinitele je proto nutné při přesnějších výpočtech vždy vyhledat v tabulkách. Příklady: Druh drátuČSN 02 6001 :ČSN 02 6008: Šroubovité pružiny válcové tažné a tlačné z drátu a tyčí kruhového průřezu tvářené za studena Šroubovité pružiny válcové zkrutné z drátu a tyčí kruhového průřezu tvářené za studena ČSN 02 6006: Šroubovité pružiny kuželové tlačné z drátu a tyčí kruhového průřezu tvářené za studena Modul pružnosti ve smykuDovolené napětí v krutuModul pružnosti v tahuDovolené napětí v ohybu G [Mpa]τ Dk [Mpa] E [Mpa] σ Do [Mpa] Tažený patentovaný,0,805∙10 5 0,5 σ Pt 2,05 ∙10 5 Zatěžování ve smyslu 0,7 σ Pt z nelegované oceli svinování pro D / d ≤ 8 Zatěžování ve smyslu 0,55 σ Pt svinování pro D / d > 8 nebo ve smyslu rozvinování Zušlechtěný,0,785 ∙10 5 0,6 σ Pt 2,0 ∙10 5 0,7 σ Pt z nelegované oceli Zušlechtěný nebo žíhaný,0,785 ∙10 5 0,6 σ Pt 2,0 ∙10 5 0,7 σ Pt ze slitinové oceli (SiCr), (MnCr),(MnCrV) 14 260 a 15 260 Tažením zpevněný,0,685 ∙10 5 0,5 σ Pt 1,75 ∙10 5 Zatěžování ve smyslu 0,7 σ Pt z chromoniklové svinování pro D / d ≤ 8 korozivzdorné Zatěžování ve smyslu 0,55 σ Pt oceli austenitické 17 242 svinování pro D / d > 8 nebo ve smyslu rozvinování Tažením zpevněný,0,415 ∙10 5 0,45 σ Pt 1,05 ∙10 5 0,55 σ Pt z cínového bronzu 42 3016 a 42 3018 Tažením zpevněný,0,345 ∙10 5 0,45 σ Pt 0,875 ∙10 5 0,55 σ Pt z mosazi 42 3210 a 423213    18 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

19 Bronzi a mosazi Pro menší namáhání a speciální požadavky (dobrá elektrická vodivost, nemagnetičnost, korozivzdornost, apod.)    19 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

20 B) Nekovové materiály Pryže Pro malá namáhání a speciální požadavky (vysoký vnitřní útlum, elektrická nevodivost, tepelné izolační vlastnosti, apod.) Nevýhodou je malá odolnost proti nízkým i vysokým teplotám ( -35° C < t < 50° C), kratší životnost zejména při dynamickém namáhání a malá chemická odolnost proti oleji a benzínu. Plasty Pro malá namáhání a speciální požadavky podobně jako pryže, oproti nimž mají větší odolnost při vyšších teplotách (-40° C < t < 120° C) a větší chemickou odolnost proti oleji a benzínu. C) Zvláštní materiály ("media") Kromě uvedených kovových a nekovových materiálů se jako pružný materiál využívají též kapaliny a plyny uzavřené ve speciálních pružících elementech obvykle s nezbytnou podporou celých hydraulických, příp. i hydropneumatických systémů.    20 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

21 KRITERIA PRO VOLBU MATERIÁLŮ druh pružiny (stavební struktura, …) použití pružiny (funkce, parametry, …) namáhání a deformace (druhy, velikosti, …) provozní prostředí (teplota, agresivnost, …) zvláštní požadavky (elektrická vodivost, magnetičnost, …)    21 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

22 2.1.3 Základní vlastnosti Vlastnosti akumulátorů mechanické energie se využívají v pohonech a reverzních mechanismech: pro zachycování statických i dynamických sil, příp. točivých momentů pro změny vlastních frekvencí a tvarů kmitů mechanických soustav pro měření a regulaci sil a momentů Provozní náklady jsou obvykle nulové. Další provozní, výrobní, časové, nákladové vlastnosti apod. jsou významně ovlivněny konkrétní stavební strukturou pružiny, tj: stavebními prvky a jejich uspořádáním tvary rozměry materiály druhy výroby stavy povrchu odchylkami od jmenovitých hodnot v zamontovaném stavu.    22 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

23    23 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 27.04.2013

24 2.2 Pružiny na principu poddajných tvarů 2.2.1 Charakteristika (znakové konstrukční vlastnosti) Pružiny s výrazným uplatněním pružných deformací tvarových prvků. Jako materiály se používají především kovy, výjimečně některé druhy plastů. Podle vhodnosti pro způsob zatěžování lze rozlišit: pružiny pro zatěžování osovými silami („tahové/tlakové“) = prutové (podélné) (pouze tahově) = kroužkové (prstencové) (pouze tlakově) = talířové a deskové (pouze tlakově) = šroubovité (vinuté) (tlakově nebo tahově) · pružiny pro zatěžování příčnými silami (ohybové) = listové pružiny pro zatěžování točivými momenty („krutové“) = tyčové = spirálové = šroubovité pružiny pro kombinované zatěžování    24 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

25 PRUŽINY PRO ZATĚŽOVÁNÍ OSOVÝMI SILAMI ("TAHOVÉ/ TLAKOVÉ") 2.2.2 Pružiny prutové (podélné) CHARAKTERISTIKA Pružiny na principu tahem v ose zatěžovaných dlouhých štíhlých prutů (příp. drátů). STAVEBNÍ STRUKTURA TYPICKÁ PROVEDENÍ – dlouhé tyče/dráty kruhového nebo pravoúhlého průřezu – vinuté dráty (kruhového průřezu) MATERIÁLY – na pružinové dráty    25 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

26 ZÁKLADNÍ SPECIFICKÉ VLASTNOSTI – Lineární pracovní charakteristika – Relativně vysoká tuhost ZÁKLADNÍ POZNATKY PRO NÁVRH A HODNOCENÍ ÚNOSNOST, PEVNOST A PRUŽNOST Řeší se jako prut (daného průřezu) zatížený tahovou silou F.    26 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

27 2.2.3 Pružiny kroužkové (prstencové) CHARAKTERISTIKA Pružiny na principu tlakově v ose zatěžované sady kroužků stýkajících se střídavě ve vnitřních a vnějších kuželových plochách. STAVEBNÍ STRUKTURA TYPICKÉ PROVEDENÍ MATERIÁLY - obvykle ocel 14 260.    27 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ u

28 ZÁKLADNÍ SPECIFICKÉ VLASTNOSTI – Vhodnost pro relativně velké zatěžovací síly – Pracovní charakteristika je při zatěžování lineární, při odlehčování má hysterezi (a), tj. má značné tlumící vlastnosti; při proříznutí vnitřních kroužků se zatěžovací charakteristika změkčí a stane se nelineární (se zlomem při vymezení vůlí v proříznutí) (b) ZÁKLADNÍ POZNATKY PRO NÁVRH A HODNOCENÍ ÚNOSNOST, PEVNOST A POSUNUTÍ OD DEFORMACÍ Řeší se jako segmenty tenkostěnné nádoby namáhané na tah/tlak od zatížení vnitřním/vnějším tlakem vyvozeným na kuželových plochách od osové síly F. u u    28 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

29 2.2.4 Pružiny talířové CHARAKTERISTIKA Pružiny na principu tlakově v ose zatěžovaných mezikruhových prstenců kuželovitého tvaru. Používají se však i mezikruhové desky ploché. STAVEBNÍ STRUKTURA TYPICKÁ PROVEDENÍ – samostatná pružina – soustavy pružin MATERIÁLY - obvykle ocel 13 270.    29 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

30 u    30 © S. Hosnedl 27.04.2013 POTŘEBNÉ

31 Pro 1,5 ≤ h / t 0,55 při h / t = 2 dle (a)). Při použití paralelně ("jednosměrně") složených sad pružin má pracovní charakteristika výsledné soustavy hysterezi vlivem tření ve stykových plochách pružin v jednotlivých sadách(b). Malé nároky na prostor. Jednoduchá montáž a demontáž. Malé výrobní náklady.    31 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

32    32 © S. Hosnedl 27.04.2013 POTŘEBNÉ

33 Pro soustavu pružin (při zanedbání tření mezi pružinami): – n s pružin složených sériově (protisměrně) F c = F => σ ≤ σ D => u => u c = n s ∙ u – n p pružin složených paralelně (jednosměrně) F c ≈ n p ∙ F => F => σ ≤ σ D => u = u c – n s sériově složených sad po n p paralelně složených pružinách v každé sadě F c ≈ n p ∙. F => F => σ ≤ σ D => u => u c = n s. u    33 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

34 2.2.5 Pružiny šroubovité tažné / tlačné CHARAKTERISTIKA Pružiny na principu tahem nebo tlakem v ose zatěžovaných šroubovitě navinutých drátů (na válec nebo kužel) nejčastěji kruhového, někdy též pravoúhlého průřezu. STAVEBNÍ STRUKTRA TYPICKÁ PROVEDENÍ A) Tlačné pružiny – závity činné ( s roztečí pro požadované stlačení) – závity závěrné (sbroušené kolmo na osu pružiny) B) Tažné pružiny – závity činné (s roztečí odpovídající rozměru drátu) – závěsné části (oka, háky, apod.) MATERIÁLY – na pružinové dráty    34 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

35 ZÁKLADNÍ SPECIFICKÉ VLASTNOSTI Vhodnost pro relativně malé a střední zatěžovací síly. Relativně značná poddajnost. Pracovní charakteristika je u běžných provedení lineární, lze ji však i modifikovat, např: = při deformacích, při nichž začnou postupně dosedat závity kuželové tlačné pružiny přejde lineární charakteristika v nelineární progresivní (a) = u tažné pružiny navinuté s předpětím mezi závity (10% - 30% ) max. síly F je lineární charakteristika posunuta o hodnotu tohoto předpětí (b) = speciálním skládáním, předepínáním apod. (viz např. v úvodu této kap.) Jednoduchá montáž i demontáž. Malé výrobní náklady u [mm] u    35 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

36 ZÁKLADNÍ POZNATKY PRO NÁVRH A HODNOCENÍ ÚNOSNOST, PEVNOST A POSUNUTÍ OD DEFORMACÍ Poznámka:    36 © S. Hosnedl 26.4.2011 DŮLEŽITÉ DsDs DsDs DsDs DsDs DsDs DsDs

37    37 © S. Hosnedl 27.04.2013 POTŘEBNÉ

38    38 © S. Hosnedl 26.4.2011 DŮLEŽITÉ DsDs DsDs DsDs DsDs DsDs DsDs DsDs

39 – posunutí od deformace kde: n … počet pružících závitů Pro kruhový průřez drátu: u u IkIk IkIk IkIk IkIk u    39 © S. Hosnedl 26.4.2011 DŮLEŽITÉ D s Ds Ds

40 – tuhost Pro kruhový průřez drátu: IkIk k u k    40 © S. Hosnedl 26.4.2011 POTŘEBNÉ DsDs D s

41 PRUŽINY PRO ZATĚŽOVÁNÍ PŘÍČNÝMI SILAMI („OHYBOVÉ“) 2.2.6 Pružiny listové CHARAKTERISTIKA Pružiny na principu ohybem zatěžovaných dlouhých štíhlých nosníků obdélníkového průřezu o malé výšce. STAVEBNÍ STRUKTURA TYPICKÁ PROVEDENÍ – Jednoduché listové pružiny: vetknutá na jednom konci: Podepřená na dvou podporách:    41 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

42 – Složené listové pružiny (přiblížení nosníkům stálé pevnosti) : vetknutá na jednom konci: podepřená na dvou podporách: MATERIÁLY – pružinové oceli tř. 13 a 14 (13 251, 13 270, 14 260)    42 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

43 ZÁKLADNÍ SPECIFICKÉ VLASTNOSTI Jednoduché listové pružiny mají relativně malou únosnost při vysoké poddajnosti. · Složené listové pružiny mají relativně značnou únosnost při dosti vysoké poddajnosti. Tření mezi listy složených pružin způsobuje hysterezní charakteristiku. Složené listové pružiny jsou náročné na údržbu (mazání a čistota). ZÁKLADNÍ POZNATKY PRO NÁVRH A HODNOCENÍ ÚNOSNOST, PEVNOST A POSUNUTÍ OD DEFORMACÍ U jednotlivých listových pružin se řeší jako u štíhlých nosníků zatížených příčnými silami. Řešení složených listových pružin překračuje vzhledem ke svému rozsahu a ubývajícímu použití těchto pružin rámec tohoto výkladu.    43 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

44 PRUŽINY PRO ZATĚŽOVÁNÍ TOČIVÝMI MOMENTY ("KRUTOVÉ") 2.2.7 Pružiny tyčové torzní CHARAKTERISTIKA Pružiny na principu krutem zatěžovaných dlouhých štíhlých tyčí (prutů), nejčastěji kruhového průřezu. STAVEBNÍ STRUKTURA TYPICKÉ PROVEDENÍ MATERIÁLY pružinové oceli tříd 14 – 16 (14 260, 15 230, 16 640)    44 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

45 ZÁKLADNÍ SPECIFICKÉ VLASTNOSTI Lineární pracovní charakteristika. · Tuhost lze výrazně ovlivňovat délkou pák na konci (příp. koncích) tyče. Značné nároky na délku, jinak minimální potřebný prostor. ZÁKLADNÍ POZNATKY PRO NÁVRH A HODNOCENÍ Řeší se jako prut daného průřezu zatížený točivým momentem M t. Pozornost je nutné navíc věnovat spojům pro přenos M t na obou koncích torzní tyče.    45 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

46 2.2.8 Pružiny spirálové CHARAKTERISTIKA Pružiny na principu "krutem" zatěžovaných rovinných spirál (nejčastěji z plochého pásku obdélníkového průřezu, možné však i z drátu kruhového průřezu). STAVEBNÍ STRUKTURA TYPICKÁ PROVEDENÍ – s vetknutým vnějším koncem (a) – s kloubově uchyceným vnějším koncem (b) a) b) MATERIÁLY - pružinové oceli tř. 12 (12 071, 12 081, 12 090).    46 © S. Hosnedl 1.3.2011 K INFORMACI

47 ZÁKLADNÍ SPECIFICKÉ VLASTNOSTI Lineární pracovní charakteristika. Vysoká poddajnost. ZÁKLADNÍ POZNATKY PRO NÁVRH A HODNOCENÍ ÚNOSNOST, PEVNOST A POSUNUTÍ OD DEFORMACÍ Řeší se jako tenkostěnný zakřivený prut zatížený točivým momentem M t. Provedení s vetknutým koncem má menší ohybové namáhání pružné spirály. Aby bylo namáhání od vlastní deformace spirály v přijatelných mezích je doporučeno volit d/h > 30 (h je výška pásku). Řešení obou variant překračuje vzhledem ke svému rozsahu a relativně malému užití těchto pružin rámec tohoto výkladu.    47 © S. Hosnedl 1.3.2011 K INFORMACI

48 2.2.9 Pružiny šroubovité zkrutné CHARAKTERISTIKA Pružiny na principu "krutem" zatěžovaných šroubovitě (na válec) navinutých drátů nejčastěji kruhového, někdy též pravoúhlého průřezu. STAVEBNÍ STRUKTURA TYPICKÉ PROVEDENÍ MATERIÁLY - oceli na pružinové dráty    48 © S. Hosnedl 1.3.2011 K INFORMACI

49 ZÁKLADNÍ SPECIFICKÉ VLASTNOSTI Lineární pracovní charakteristika Vysoká poddajnost. ZÁKLADNÍ POZNATKY PRO NÁVRH A HODNOCENÍ ÚNOSNOST, PEVNOST A POSUNUTÍ OD DEFORMACÍ Řeší se jako tenkostěnné kruhově zakřivené pruty řazené v sérii. Řešení překračuje vzhledem k relativně malému užití těchto pružin rámec tohoto výkladu.    49 © S. Hosnedl 1.3.2011 K INFORMACI

50 2.3 Pružiny na principu poddajných materiálů - pružiny pryžové 2.3.1 Charakteristika (znakové konstrukční vlastnosti) Pružiny s výrazným uplatněním pružných deformací samotného materiálu. Pružiny vytvarované z pryže jako prvky: volné (hranoly, duté nebo plné válce, příp. desky, apod.) zalisované do kovových částí (obvykle mezi vnější a vnitřní trubku). spojené lepením nebo vulkanizováním s kovovými částmi.    50 © S. Hosnedl 1.3.2011 DŮLEŽITÉ

51 2.3.2 Stavební struktura (elementární konstrukční vlastnosti) TYPICKÁ PROVEDENÍ MATERIÁLY – přírodní pryže (kaučuk s přísadami) – syntetické pryže (buna, neopren, apod.) Moduly pružnosti: E = (10 ÷ 50) MPa, G = (0,4 ÷ 2) MPa    51 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

52 2.3.3 Vlastnosti (reflektivní vlastnosti) – Schopnost zachycovat i více druhů zatížení najednou (kombinovaná zatížení). – Ostatní vlastnosti díky svému principu vyplývají z vlastností pryže (viz úvod E2. kap).    52 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

53 2.3.4 Poznatky pro návrh a hodnocení (pro docílení požadovaných a hodnocení dosažených reflektivních a reaktivních vlastností) ÚNOSNOST, PEVNOST A POSUNUTÍ OD DEFORMACÍ Řeší se jako deformace těles daného tvaru s uvažováním pevnostních a pružnostních charakteristik pryže uváděných obvykle v diagramech v závislosti na druhu pryže (obvykle charakterizovaném pouze tvrdostí HSh) a příp. charakteristických rozměrech pryžového prvku. Příklady: Zatížení: 1 … statické 2 … statické s občasným dynamickým 3 … omezené dynamické    53 © S. Hosnedl 1.3.2011 POTŘEBNÉ

54 Děkuji Vám za pozornost Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu č. CZ.1.07/2.2.00/28.0206 „Inovace výuky podpořená praxí“.


Stáhnout ppt "Části a mechanismy strojů 1 KKS/CMS1 Katedra konstruování strojů Fakulta strojní Podklady k přednáškám – část E Prof. Ing. Stanislav Hosnedl, CSc. a kol."

Podobné prezentace


Reklamy Google