Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

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

Podobné prezentace


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

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

2 AKUMULÁTORY MECHANICKÉ ENERGIE Kapitola E    2 © S. Hosnedl 1.1.2015 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 (definiční konstrukční vlastnosti) 2.1.3 Základní vlastnosti (reflektované vlastnosti) 2.1.4 Obecné poznatky pro návrh a hodnocení (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností)    3 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

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 (definiční konstrukční vlastnosti) 2.3.3 Vlastnosti (reflektované vlastnosti) 2.3.4 Poznatky pro návrh a hodnocení (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností)    4 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

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 DŮLEŽITÉ 1.1.2015

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 DŮLEŽITÉ 1.1.2015

7 2.1.2 Stavební struktura (definiční konstrukční vlastnosti ) Pracovní charakteristika a diagram pružiny Posunutí a natočení od deformace: u = f ( k, F [N] ) [mm], φ = f ( k φ, M t [Nmm] ) [rad] Tuhost a torzní tuhost: © S. Hosnedl    DŮLEŽITÉ 7 1.1.2015

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 DŮLEŽITÉ 1.1.2015

9 Pracovní diagram pružiny Příklad pro lineární šroubovitou pružinu:    9 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 12.04.2015 udud u9u9 u1u1 u

10 DŮLEŽITÉ © S. Hosnedl    10 udud u9u9 u1u1 kAkA kBkB u 11.03.2015

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    11 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ udud u9u9 u1u1 kAkA kBkB kCkC u 11.03.2015

12 C) Kombinace sériových a paralelních pružin: POTŘEBNÉ © S. Hosnedl    12 kAkA kBkB kCkC udud u9u9 u1u1 u 11.03.2015

13    13 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ D) Postupně paralelně zapojované pružiny: kAkA kBkB kCkC udud u9u9 u1u1 u 11.03.2015

14 E) Předepjaté pružiny: POTŘEBNÉ    © S. Hosnedl 14 ( u > u APP ) ( u ≤ u APP ) u u APP u kBkB k kBkB kAkA k kBkB kAkA 11.03.2015

15 2.1.2 Stavební struktura (definiční 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 POTŘEBNÉ 1.1.2015

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 predikci 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 DŮLEŽITÉ 1.1.2015

17 Grafické znázornění závislosti σ Pt = f (d, tř.pevn.) :    17 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

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 DŮLEŽITÉ 1.1.2015

19 Bronzi a mosazi Pro menší namáhání a speciální požadavky (dobrá elektrická vodivost, nemagnetičnost, korozivzdornost, apod.)    19 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

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 POTŘEBNÉ 1.1.2015

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 POTŘEBNÉ 1.1.2015

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 POTŘEBNÉ 1.1.2015

23    23 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

24 Poznámky: -Při návrhu staticky zatěžované pružiny obvykle: zatíž (max), def (max) => tvary, rozměry, materiál … -Při hodnocení staticky zatěžované pružiny obvykle: bezpečnost, def (max) <= zatíž (max), tvary, rozměry, materiál...    © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 24 1.1.2015

25 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    25 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

26 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    26 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

27 ZÁKLADNÍ SPECIFICKÉ VLASTNOSTI – Lineární pracovní charakteristika – Relativně vysoká tuhost ZÁKLADNÍ POZNATKY PRO NÁVRH A HODNOCENÍ (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) ÚNOSNOST, PEVNOST A PRUŽNOST Řeší se jako prut (daného průřezu) zatížený tahovou silou F.    27 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

28 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.    28 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ u 1.1.2015

29 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 (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) 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.    29 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

30 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.    30 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

31 ZÁKLADNÍ SPECIFICKÉ VLASTNOSTI Vhodnost pro relativně velké zatěžovací síly, což lze ještě zvýšit paralelním ("jednosměrným„) sestavením jednotlivých pružin (max. po 3ks) do dílčích sad. Značná tuhost zvýšení poddajnosti však lze docílit sériovým ("protisměrným") složením jednotlivých pružin (příp. sad). Pracovní charakteristika je lineární jen při malých deformacích: pro pokud u ≤ 0,75 h pro pokud u < ( 0,75 ÷ 0,075 ) ⋅ h jinak je charakteristika nelineární:    31 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

32    32 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

33 ZÁKLADNÍ POZNATKY PRO NÁVRH A HODNOCENÍ (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) ÚNOSNOST, PEVNOST A POSUNUTÍ OD DEFORMACÍ Řeší se jako mezikruhové talířové desky zatížené osovou silou. Průběhy napětí a odpovídající hodnoty únosnosti i deformací jsou velmi složité. Hrubý návrh a hodnocení se proto provádějí pomocí součinitelů odečítaných z diagramů a to jen pro malé (lineární) deformace. Pro samostatnou pružinu : – napětí: – posunutí od deformace: kde:    33 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

34 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    34 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

35 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    35 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

36 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    36 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

37 ZÁKLADNÍ POZNATKY PRO NÁVRH A HODNOCENÍ (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) ÚNOSNOST, PEVNOST A POSUNUTÍ OD DEFORMACÍ Poznámka:    37 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ DsDs DsDs DsDs DsDs DsDs DsDs 1.1.2015

38    38 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

39 - napětí (pro kruhový průřez) kde: q … součinitel vlivu nerovnoměrnosti τ vlivem složeného namáhání - pro kruhový průřez:    39 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 10.04.2015

40 Poznámka: doporučeno: - pro pravoúhlé průřezy q = … z nomogramu τ DK … dovolené napětí materiálu pružiny v krutu: - při statickém namáhání: τ DK = τ Dm = c τ. ∙ σ Pt [MPa], orientačně (600 ÷ 1100) MPa c τ. a σ Pt z tabulek orientačně: c τ. = 0,5 … pro patentovaný drát tažený za studena c τ. = 0,6 … pro zušlechtěný drát z uhlíkové oceli - při dynamickém namáhání: τ D = τ DH (pomocí Smithova nebo Haighova diagramu)    40 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 10.04.2015

41 – posunutí od deformace kde: n … počet pružících závitů Pro kruhový průřez drátu: u    41 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

42 – tuhost Pro kruhový průřez drátu:    42 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

43 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:    43 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

44 – 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)    44 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

45 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 (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) 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.    45 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

46 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)    46 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

47 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 (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) ÚNOSNOST, PEVNOST A NATOČENÍ OD DEFORMACÍ 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.    47 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

48 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).    48 © S. Hosnedl K INFORMACI 1.1.2015

49    49 © S. Hosnedl K INFORMACI 1.1.2015

50 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    50 © S. Hosnedl K INFORMACI 1.1.2015

51 ZÁKLADNÍ SPECIFICKÉ VLASTNOSTI Lineární pracovní charakteristika Vysoká poddajnost ZÁKLADNÍ POZNATKY PRO NÁVRH A HODNOCENÍ (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných a reaktivních vlastností) 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.    51 © S. Hosnedl K INFORMACI 1.1.2015

52 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.    52 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ 1.1.2015

53 2.3.2 Stavební struktura (definiční 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    53 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

54 2.3.3 Vlastnosti (reflektované vlastnosti) – Schopnost zachycovat i více druhů zatížení najednou (kombinovaná zatížení). – Ostatní vlastnosti díky svému principu vyplývají z vlastností pryže (viz úvod E2. kap).    54 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

55 2.3.4 Poznatky pro návrh a hodnocení (tj. pro docílení požadovaných a predikci posuzovaných reflektovaných 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    55 © S. Hosnedl POTŘEBNÉ 1.1.2015

56 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“. Děkuji za pozornost


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

Podobné prezentace


Reklamy Google