Dom » Tehnika » Opruge i drugi elastični elementi. Elastični elementi. opruge. Slika 5. Elastični elementi u zupčanicima

Opruge i drugi elastični elementi. Elastični elementi. opruge. Slika 5. Elastični elementi u zupčanicima

U ovom ćemo se članku usredotočiti na opruge i opruge kao najčešće vrste elastičnih ovjesnih elemenata. Postoje i zračni izvori i hidropneumatski ovjesi, ali o njima ćemo kasnije govoriti zasebno. Torzijske šipke neću smatrati materijalom neprikladnim za tehničku kreativnost.

Za početak, opći pojmovi.

Okomita krutost.

Krutost elastičnog elementa (opruga ili opruga) znači kolika sila mora biti primijenjena na oprugu / oprugu kako bi se gurnula po jedinici dužine (m, cm, mm). Na primjer, krutost od 4 kg / mm znači da opruga / opruga mora biti pritisnuta silom od 4 kg tako da se njezina visina smanji za 1 mm. Krutost se također često mjeri u kg / cm i u N / m.

Da biste grubo izmjerili krutost opruge ili opruge u garaži, možete, na primjer, stati na nju i podijeliti svoju težinu s količinom za koju je opruga / opruga pritisnuta ispod težine. Za oprugu je prikladnije staviti uši na pod i stajati u sredini. Važno je da barem jedna rupica može slobodno kliziti po podu. Bolje je skočiti malo na oprugu prije uklanjanja otklona kako bi se smanjio učinak trenja između limova.

Glatko trčanje.

Vožnja je koliko je automobil neravan. Glavni faktor koji utječe na "drmanje" automobila je učestalost prirodnih vibracija opruženih masa automobila na ovjesu. Ova frekvencija ovisi o omjeru ovih masa i vertikalnoj krutosti ovjesa. One. Ako je masa veća, tada krutost može biti veća. Ako je masa manja, okomita krutost trebala bi biti manja. Problem lakših vozila je u tome što, s obzirom na njihovu povoljnu krutost, visina vožnje vozila na ovjesu uvelike ovisi o količini tereta. Opterećenje je naša varijabilna komponenta opružne mase. Usput, što je više tereta u automobilu, to mu je ugodnije (manje se trese) dok se ovjes potpuno ne stisne. Za ljudsko tijelo najpovoljnija prirodna frekvencija je ona koju doživljavamo hodajući prirodno za nas, tj. 0,8-1,2 Hz ili (otprilike) 50-70 vibracija u minuti. U stvarnosti, u automobilskoj industriji, u potrazi za neovisnošću o teretu, smatra se dopuštenim do 2 Hz (120 vibracija u minuti). Konvencionalno, automobili čija je ravnoteža mase i ukočenosti pomaknuta prema većoj krutosti i većim frekvencijama vibracija nazivaju se tvrdima, a automobili s optimalnom krutošću karakterističnom za njihovu masu zovu se meki.

Broj vibracija u minuti za vašu suspenziju može se izračunati formulom:

Gdje:

n - broj vibracija u minuti (poželjno je postići da je 50-70)

C je krutost elastičnog elementa ovjesa u kg / cm (Pažnja! U ovoj formuli, kg / cm, a ne kg / mm)

F - masa opruženih dijelova koji djeluju na dati elastični element, u kg.

Karakteristika vertikalne krutosti ovjesa

Karakteristika krutosti ovjesa je ovisnost otklona elastičnog elementa (promjene njegove visine relativno slobodno) f o stvarnom opterećenju na njemu F. Primjer karakteristika:

Ravni dio je raspon kada radi samo glavni elastični element (opruga ili opruga). Karakteristika konvencionalne opruge ili opruge je linearna. Tačka f st (koja odgovara F st) - ovo je položaj ovjesa kada automobil stoji na ravnoj površini u voznom stanju sa vozačem, suvozačem i zalihom goriva. U skladu s tim, sve do ovog trenutka je odskočni potez. Sve što slijedi je hod kompresije. Obratimo pažnju na činjenicu da izravne karakteristike opruge daleko nadilaze granice karakteristika ovjesa u minusu. Da, opruga sprječava potpuno zaustavljanje odskoka i amortizera. Usput, o ograničenju odskoka. On je taj koji osigurava nelinearno smanjenje krutosti u početnom dijelu opruge koja radi protiv leđa. Zauzvrat, zaustavni hod kompresije počinje s radom na kraju kompresijskog hoda i, paralelno s oprugom, povećava krutost i povećava potrošnju energije ovjesa (silu koju ovjes može apsorbirati svojim elastičnim elementima)

Cilindrične (spiralne) opruge.

Prednost opruge u odnosu na oprugu je u tome što, prvo, u njoj nema potpuno trenja, i drugo, ima samo čistu funkciju elastičnog elementa, dok opruga služi i kao vodeći uređaj (poluge) ovjesa . Stoga se opruga opterećuje samo na jedan način i ima dug radni vijek. Jedini nedostaci opružnog ovjesa u odnosu na lisnate opruge su njihova složenost i visoka cijena.

Cilindrična opruga je zapravo torziona šipka uvijena u spiralu. Što je šipka duža (a njena dužina se povećava s promjerom opruge i brojem zavoja), opruga je mekša s istom debljinom svitka. Uklanjanjem zavojnica s opruge, opruga postaje čvršća. Ugradnjom 2 opruge u nizu dobivamo mekšu oprugu. Ukupna krutost serijski spojenih opruga: C = (1 / C 1 + 1 / C 2). Ukupna krutost paralelnih opruga je C = C 1 + C 2.

Uobičajena opruga obično ima promjer koji je mnogo veći od širine opruge i to ograničava mogućnost upotrebe opruge umjesto opruge na izvorno opružnom vozilu. ne uklapa se između kotača i okvira. Ugradnja opruge ispod okvira također nije laka. Ima minimalnu visinu jednaku visini sa zatvorenim svim zavojnicama, a pri postavljanju opruge ispod okvira gubimo mogućnost postavljanja ovjesa po visini jer Ne možemo pomaknuti gornju opružnu čašu gore / dolje. Ugradnjom opruga unutar okvira gubimo kutnu krutost ovjesa (koji je odgovoran za kotrljanje karoserije na ovjesu). Na Pajeru su to učinili, ali su ovjes dopunili šipkom protiv kotrljanja kako bi povećali kutnu krutost. Stabilizator je štetna obavezna mjera, pametno je da ga uopće nema na stražnjoj osovini, a na prednjoj se trudi ili ga nema, ili ga imati, ali tako da bude što mekši.

Možete napraviti oprugu malog promjera tako da stane između kotača i okvira, ali kako se ne bi iskrivila, potrebno ju je zatvoriti u podupirač amortizera koji će osigurati (za razliku od slobodnog položaj opruge) strogo paralelni relativni položaj opruga gornje i donje čaše. Međutim, s ovim rješenjem, sama opruga postaje mnogo duža, plus je potrebna dodatna ukupna duljina za gornji i donji okretni amortizer. Kao rezultat toga, okvir vozila nije opterećen na najpovoljniji način zbog činjenice da je gornja točka uporišta mnogo viša od bočne strane okvira.

Nosači amortizera s oprugama također su dvostupanjski s dvije opruge različite krutosti instalirane u seriji. Između njih je klizač, koji je donja čaša gornje opruge i gornja čaša donje opruge. Slobodno se kreće (klizi) po tijelu amortizera. Tijekom normalne vožnje, obje opruge rade i pružaju nisku krutost. U slučaju jakog sloma takta kompresije ovjesa, jedna se opruga zatvara i tada radi samo druga opruga. Krutost jedne opruge veća je od krutosti dviju opruga koje rade serijski.

Tu su i vretenaste opruge. Njihovi zavojnici imaju različite promjere i to omogućuje povećanje pritiska tlaka opruge. Zatvaranje zavojnica događa se na znatno nižoj visini opruge. To može biti dovoljno da opruga stane ispod okvira.

Cilindrične spiralne opruge dostupne su s promjenjivim korakom. Kako kompresija napreduje, kraći zavoji se zatvaraju ranije i prestaju raditi, a što je manje zavoja, to je veća ukočenost. Dakle, povećanje krutosti postiže se kada su taktovi kompresije ovjesa blizu maksimuma, a povećanje krutosti je glatko jer zavojnica se postepeno zatvara.


Međutim, posebne vrste opruga su nedostupne, a opruga je u biti potrošni materijal. Nije baš zgodno imati nestandardan, težak za nabavku i skup potrošni materijal.

n - broj zavoja

S - krutost opruge

H 0 - slobodna visina

H st - visina pod statičkim opterećenjem

H stisnuti - visina pri punoj kompresiji

f c T - statički otklon

f comp - hod kompresije

Listne opruge

Glavna prednost opruga je ta što istodobno obavljaju i funkciju elastičnog elementa i funkciju vodilice, a time i nisku cijenu konstrukcije. To, međutim, ima nedostatak - nekoliko vrsta opterećenja odjednom: sila potiska, okomita reakcija i reaktivni moment mosta. Opruge su manje pouzdane i manje izdržljive od zavojnih opruga. O temi opruga kao vodećeg uređaja posebno će se govoriti u odjeljku "vodilice ovjesa".

Glavni problem opruga je što ih je vrlo teško učiniti dovoljno mekim. Što su mekši, potrebno ih je duže izraditi, a istovremeno počinju ispuzati preko prevjesa i postaju skloni savijanju u obliku slova S. Zavoj u obliku slova S je kada se pod djelovanjem reaktivnog mosta mosta (obrnuto od zakretnog momenta na mostu) opruge namotaju oko samog mosta.

Opruge takođe imaju trenje između limova, što nije predvidljivo. Njegova vrijednost ovisi o stanju površine listova. Štoviše, sve nepravilnosti mikroprofila ceste, veličina smetnji koje ne prelaze vrijednost trenja između limova, prenose se na ljudsko tijelo kao da uopće nema ovjesa.

Opruge su višekrilne i sitnokrilne. Listovi s malim listovima su bolji jer budući da je u njima manje listova, manje je trenja između njih. Nedostatak je složenost proizvodnje i, shodno tome, cijena. List opruge s malim listovima ima promjenjivu debljinu, što je povezano s dodatnim tehnološkim poteškoćama u proizvodnji.

Opruga može biti i jednokrilna. U njemu nema nikakvog trenja. Međutim, ove opruge su sklonije S-savijanju i obično se koriste u suspenzijama u kojima reaktivni moment ne djeluje na njih. Na primjer, u ovjesima osovina koje se ne pokreću ili gdje je reduktor pogonske osovine povezan s šasijom, a ne s osovinskom gredom, na primjer-stražnji ovjes "De-Dion" na automobilima sa pogonom na stražnje kotače Volvo serije 300.

Umorno trošenje limova se bori proizvodnjom trapeznih limova. Donja površina je uža od gornje. Dakle, većina debljine lima radi na kompresiju, a ne na zatezanje, list traje duže.

Trenje se bori postavljanjem plastičnih umetaka između limova na krajevima limova. Istodobno, prvo, listovi se ne dodiruju cijelom dužinom, a drugo, klize samo u paru metal-plastika, gdje je koeficijent trenja manji.

Drugi način borbe protiv trenja je podmazivanje opruga zaštitnim rukavima. Ova metoda korištena je na GAZ-21 druge serije.

WITH S-zavoj se bori, čineći oprugu ne simetričnom. Prednji kraj opruge kraći je od zadnjeg kraja i ima više podupirača koji se ne savijaju. U međuvremenu, ukupna krutost opruge se ne mijenja. Također, kako bi se isključila mogućnost savijanja u obliku slova S, ugrađen je poseban mlazni potisak.

Za razliku od opruge, opruga nema minimalnu dimenziju visine, što amaterskom graditelju ovjesa uvelike pojednostavljuje zadatak. Međutim, ovo se mora zloupotrijebiti s izuzetnim oprezom. Ako se opruga izračunava prema najvećem naprezanju za potpunu kompresiju dok se njezine zavojnice ne zatvore, tada je opruga za potpunu kompresiju, što je moguće u ovjesu automobila za koji je dizajnirana.

Ne može se manipulirati ni brojem listova. Činjenica je da je opruga projektirana kao cjelina zasnovana na uvjetu jednake otpornosti na savijanje. Svako kršenje dovodi do pojave neravnina naprezanja po cijeloj dužini lista (čak i ako se listovi dodaju i ne uklanjaju), što neizbježno dovodi do preranog trošenja i kvara opruge.

Sve najbolje što je čovječanstvo smislilo na temu višeslojnih opruga je u izvorima s Volge: imaju trapezoidni presjek, dugi su i široki, asimetrični i s plastičnim umetcima. Takođe su mekši od UAZ -a (u prosjeku) 2 puta. Opruge sa 5 krila iz limuzine imaju krutost 2,5 kg / mm, a opruge sa 6 krilaca iz karavana 2,9 kg / mm. Najmekše opruge UAZ-a (stražnji Hunter-Patriot) imaju krutost od 4 kg / mm. Kako bi se osigurale povoljne performanse, UAZ-u je potrebno 2-3 kg / mm.

Karakteristika opruge može se napraviti postupno pomoću opruge ili podupirača. Većinu vremena dodatni element ne radi i ne utječe na performanse ovjesa. Uključuje se u rad sa velikim pritiskom kompresije, ili kada udarite u prepreku, ili kada je mašina opterećena. Tada je ukupna krutost zbroj krutosti oba elastična elementa. U pravilu, ako se radi o podupiraču, tada je pričvršćen u sredini na glavnu oprugu, a tijekom procesa kompresije krajevi se naslanjaju na posebne graničnike koji se nalaze na okviru automobila. Ako je opruga, tada joj se pri sabijanju krajevi naslanjaju na krajeve glavne opruge. Neprihvatljivo je da opruge naslanjaju na radni dio glavne opruge. U tom slučaju krši se uvjet jednake otpornosti na savijanje glavne opruge i dolazi do neravnomjerne raspodjele opterećenja po dužini lima. Međutim, postoje dizajni (obično na lakim SUV -ovima) kada je donji list opruge savijen obrnuta strana i tijekom takta kompresije (kada glavna opruga poprimi oblik koji je blizu oblika), ona se pridržava te se tako glatko zahvaća, pružajući glatko progresivne karakteristike. U pravilu su takve opruge dizajnirane posebno za maksimalne kvarove ovjesa, a ne za podešavanje krutosti prema stupnju opterećenja stroja.

Gumeni elastični elementi.

U pravilu se gumeni elastični elementi koriste kao dodatni. Međutim, postoje dizajni u kojima guma služi kao glavni elastični element, na primjer, stari model Rover Mini.

Međutim, oni nas zanimaju samo kao dodatne, u običnim ljudima poznatim kao "čiperci". Često na forumima vozača postoje riječi "ovjes se probija do branika" s naknadnim razvojem teme o potrebi povećanja krutosti ovjesa. Zapravo, u tu se svrhu ove gumice ugrađuju tako da se može probušiti prije njih, a kada se stisnu, krutost se povećava čime se osigurava potrebna potrošnja energije ovjesa bez povećanja krutosti glavnog elastičnog elementa, koji odabire se iz uvjeta koji osigurava potrebnu glatkoću vožnje.

Na starijim modelima odbojnici su bili čvrsti i općenito u obliku konusa. Oblik konusa omogućava glatki progresivni odgovor. Tanki dijelovi brže se skupljaju, a ostatak deblji, elastika je tvrđa

Trenutno su najrašireniji odbojnici koji imaju naizmjenične tanke i debele dijelove. U skladu s tim, na početku hoda svi se dijelovi komprimiraju istovremeno, zatim se tanki dijelovi zatvaraju i nastavljaju stiskati, samo deblji dijelovi čija je krutost veća. U pravilu su ti odbojnici iznutra prazni (naizgled širi nego inače) i omogućuju vam veći hod od običnih branika. Takvi se elementi ugrađuju, na primjer, na automobile UAZ novih modela (Hunter, Patriot) i Gazelle.

Odbojnici ili graničnici kretanja ili dodatni elastični elementi ugrađeni su i za sabijanje i odbijanje. Rebound jedinice često se ugrađuju unutar amortizera.

Sada o najčešćim zabludama.

    "Opruga je opustila i postala mekša": Ne, opružni tečaj se ne mijenja. Mijenja se samo njegova visina. Okreti postaju bliži prijatelj prijatelju i auto se spusti dolje.

    "Opruge su ispravljene, pa su popustile": Ne, ako su opruge ravne, to ne znači da su opuštene. Na primjer, na tvorničkom montažnom crtežu šasije UAZ 3160 opruge su potpuno ravne. U Hunteru imaju zavoj od 8 mm, koji je jedva primjetan golim okom, što se, naravno, također percipira kao "ravne opruge". Da biste utvrdili jesu li opruge popustile ili ne, možete izmjeriti neku karakterističnu veličinu. Na primjer, između donje površine okvira iznad mosta i površine čarapa mosta ispod okvira. Trebao bi biti oko 140 mm. I dalje. Ovi izvori nisu nastali slučajno jer su ravni. Kad se osovina nalazi ispod opruge, samo na taj način mogu pružiti povoljnu karakteristiku topljivosti: pri nagibu ne usmjeravajte osovinu prema prekoračenju. O podupravljanju možete pročitati u odjeljku "Upravljanje vozilima". Ako na neki način (dodavanje limova, kovanje stakala, dodavanje opruga itd.) Učinite zakrivljenim, automobil će biti sklon zijecanju pri velikoj brzini i drugim neugodnim svojstvima.

    "Odrezati ću nekoliko zavoja od opruge, ona će popustiti i postati mekša.": Da, opruga će zaista postati kraća i moguće je da će se automobil, kada se ugradi u automobil, spustiti niže nego kod pune opruge. Međutim, u ovom slučaju opruga neće postati mekša, već, naprotiv, tvrđa proporcionalno dužini rezane šipke.

    “Dodaću opruge (kombinirano ogibljenje) oprugama, opruge će se opustiti, a ovjes će postati mekši. Tokom normalne vožnje, opruge neće raditi, samo će opruge raditi, a opruge samo pri najvećim kvarovima ": Ne, krutost će se u ovom slučaju povećati i bit će jednaka zbroju krutosti opruge i opruge, što će negativno utjecati ne samo na razinu udobnosti, već i na sposobnost prelaska (o učinku ovjesa) ukočenost zbog udobnosti kasnije). Da bi se ovom metodom postigla promjenjiva karakteristika ovjesa, potrebno je saviti oprugu u slobodno stanje opruge i saviti se kroz to stanje (tada će opruga promijeniti smjer sile, a opruga i opruga će početi raditi na izvoru). Na primjer, za malu lisnatu oprugu UAZ -a s krutošću od 4 kg / mm i opružnom masom od 400 kg po kotaču, to znači podizanje ovjesa veće od 10 cm !!! Čak i ako se ovo užasno dizanje izvede s oprugom, osim gubitka stabilnosti automobila, kinematika zakrivljene opruge učinit će automobil potpuno nekontroliranim (vidi odlomak 2)

    "A ja ću (na primjer, pored stavke 4) smanjiti broj listova na proljeće": Smanjenje broja listova u opruzi zaista jasno znači smanjenje krutosti opruge. Međutim, prvo, to ne znači nužno promjenu njegovog savijanja u slobodnom stanju, drugo, postaje sve sklonije zavoju u obliku slova S (navijanje vode oko mosta djelovanjem reaktivnog momenta na mostu) i treće , opruga je dizajnirana kao "greda jednakog savijanja otpora" (koji je proučavao "SoproMat", zna šta je to). Na primjer, opruge sa 5 krila iz Volga sedana i čvršće opruge sa 6 krilaca iz Volga karavana imaju samo isti list korijena. Čini se da je u proizvodnji jeftinije ujediniti sve dijelove i napraviti samo jedan dodatni list. Ali to nije moguće jer ako se prekrši uvjet jednake otpornosti na savijanje, opterećenje opružnih limova postaje neujednačeno po duljini i list brzo propada u opterećenijem području. (Vijek trajanja se skraćuje). Zaista ne preporučujem promjenu broja listova u pakiranju, a još više prikupljanje opruga s listova različitih marki automobila.

    "Moram povećati krutost kako se ovjes ne bi probio do branika" ili "terenac mora imati kruti ovjes." Pa, prije svega, oni se u običnim ljudima nazivaju "čiperima". Zapravo, to su dodatni elastični elementi, tj. stoje tu posebno kako bi se probili do njih i tako da se na kraju takta kompresije povećava krutost ovjesa i potrebna potrošnja energije osigurava manjom krutošću glavnog elastičnog elementa (opruge / opruge). S povećanjem krutosti glavnih elastičnih elemenata, propusnost se također pogoršava. Čini se kakva je veza? Granica prianjanja za prianjanje koja se može razviti na kotaču (pored koeficijenta trenja) ovisi o sili kojom je ovaj kotač pritisnut o površinu po kojoj se kreće. Ako automobil vozi po ravnoj površini, tada ta sila pritiska ovisi samo o masi automobila. Međutim, ako površina nije ravna, ta sila počinje ovisiti o krutosti karakterističnoj za ovjes. Na primjer, zamislite 2 automobila jednake mase opruga, 400 kg po kotaču, ali s različitom krutošću opruga ovjesa 4, odnosno 2 kg / mm, koja se kreću po istoj neravnoj površini. U skladu s tim, pri vožnji kroz neravnine visine 20 cm, jedan je točak radio za kompresiju za 10 cm, a drugi za odskok za istih 10 cm. Kada se opruga krutosti 4 kg / mm proširi za 100 mm, sila opruge se smanjila za 4 * 100 = 400 kg. A mi imamo samo 400 kg. To znači da na ovom kotaču nema vuče, ali ako na osovini imamo otvoreni diferencijal ili diferencijal ograničenog trenja (DOT) (na primjer, vijak "Quife"). Ako je krutost 2 kg / mm, tada se sila opruge smanjila samo za 2 * 100 = 200 kg, što znači da 400-200-200 kg i dalje pritiska i možemo osigurati barem polovinu potiska na osovini. Štoviše, ako postoji bunker, a većina njih ima koeficijent blokiranja 3, ako postoji neka vrsta vuče na jednom kotaču s najlošijom vučom, 3 puta veći okretni moment prenosi se na drugi kotač. I primjer: Najmekši UAZ ovjes na oprugama s niskim listovima (Hunter, Patriot) ima krutost od 4 kg / mm (i opruga i opruga), dok stari Range Rover ima otprilike istu masu kao Patriot, na prednjoj osovini 2,3 kg / mm, a na poleđini 2,7 kg / mm.

    "Putnički automobili sa mekim nezavisnim ovjesom trebali bi imati mekše opruge.": Uopšte nije potrebno. Na primjer, u ovjesu tipa MacPherson opruge zaista rade izravno, ali u ovjesima s dvostrukim polugama (prednji VAZ-classic, Niva, Volga) kroz prijenosni omjer jednak omjeru udaljenosti od osi poluge do opruge i od osi poluge do kuglastog zgloba. S ovim rasporedom, krutost ovjesa nije jednaka krutosti opruge. Prolećna stopa je mnogo veća.

    "Bolje je koristiti čvršće opruge kako bi automobil bio manje okretniji i stoga stabilniji.": Ne svakako na taj način. Da, zaista, što je veća okomita krutost, veća je i kutna krutost (koja je odgovorna za kotrljanje tijela pod djelovanjem centrifugalnih sila u uglovima). No, prijenos masa uslijed prevrtanja karoserije ima mnogo manji utjecaj na stabilnost automobila nego, recimo, visina težišta koju Jeepers često bacaju vrlo rasipnički kako bi podigli tijelo samo kako ne bi presjekli lukove . Auto mora da se kotrlja, kotrljanje nije loše. Ovo je važno za informacije o vožnji. Većina automobila je dizajnirana sa standardnom vrijednošću kotrljanja od 5 stupnjeva pri perifernom ubrzanju od 0,4 g (ovisno o omjeru radijusa okretanja prema brzini kretanja). Neki proizvođači automobila koriste manji kut kotrljanja kako bi stvorili iluziju stabilnosti za vozača.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n n 1. opšte karakteristike opruge Opruge se široko koriste u konstrukcijama kao uređaji za izolaciju vibracija, apsorbiranje udara, klipni, zatezni, dinamometrijski i drugi. Opružni tipovi. Prema vrsti percipiranog vanjskog opterećenja razlikuju se opruge zatezanja, kompresije, torzije i savijanja.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI nn namotane opruge (cilindrične-zategnute, slika 1 a, kompresija, slika 1 b; torzija, slika 1 c, oblikovana kompresija, slika 1 d-e), posebne opruge (disk i prsten, sl. 2 a i b, - kompresija; ozbiljna i opruge, slika 2 c, - savijanje; spirala, slika 2 d - torzija, itd.) Najčešće spiralne opruge od okrugle žice.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Zatezne opruge (vidi sliku 1 a) su u pravilu namotane bez razmaka između zavoja, a u većini slučajeva - s početnom napetošću (pritiskom) između zavoja, koja djelomično kompenzira vanjsko opterećenje . Zatezanje je obično (0,25 - 0,3) Fpr (Fnp je krajnja vlačna sila pri kojoj se elastična svojstva opružnog materijala potpuno iscrpljuju).

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Za prijenos vanjskog opterećenja, takve opruge imaju kuke. Na primjer, za opruge malog promjera (3-4 mm) kuke su izrađene u obliku posljednjih savijenih zavoja (slika 3 a-c). Međutim, takve kuke smanjuju otpor zamornih opruga zbog velike koncentracije naprezanja na mjestima savijanja. Za kritične opruge promjera većeg od 4 mm često se koriste ugrađene kuke (slika 3d-e), iako su manje tehnološki napredne.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n n Kompresijske opruge (vidi sliku 1 b) namotane su s razmakom između zavoja, koji bi pri najvećem vanjskom opterećenju trebao premašiti osna elastična pomaka svakog zavoja za 10-20%. Nosive opruge dobivaju se pritiskom posljednjih zavoja na susjedne i brušenjem okomito na os. Duge opruge mogu postati nestabilne (ispupčene) pod opterećenjem. Kako bi se izbjeglo izvijanje, takve opruge se obično postavljaju na posebne trne (slika 4 a) ili u čaše (slika 4 b).

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n n Koaksijalnost opruga sa spojenim dijelovima postiže se ugradnjom potpornih zavojnica u posebne ploče, provrte u tijelu, žljebove (vidi sliku 4 c). Torzione opruge (vidi sliku 1 c) obično su namotane s malim kutom uzdizanja i malim razmacima između zavoja (0,5 mm). Oni percipiraju vanjsko opterećenje uz pomoć kuka nastalih savijanjem krajnjih zavoja.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Glavni parametri zavojnih opruga. Opruge se odlikuju sljedećim glavnim parametrima (vidi sliku 1 b): promjer žice d ili dimenzije presjeka; prosječni promjer Do, indeks c = Do / d; broj n radnih zavoja; dužina Ho radnog dela; korak t = Ho / n okreti, ugao = arg nagiba podizanja. Posljednja tri parametra razmatraju se u neopterećenom i napunjenom stanju.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Indeks opruge karakteriše zakrivljenost zavojnice. Opruge s indeksom 3 se ne preporučuju zbog velike koncentracije naprezanja u zavojima. Obično se indeks opruge bira ovisno o promjeru žice na sljedeći način: za d 2,5 mm, d = 3-5; 6-12 mm, c = 5-12; 4-10; 4-9.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Materijali. Zavojite opruge izrađuju se namotavanjem na hladan ili vruć način, nakon čega slijedi završna obrada krajeva, termička obrada i kontrola. Glavni materijali za opruge su-posebna opružna žica velike čvrstoće 1, II i III klase promjera 0, 2-5 mm, kao i čelik: visoko ugljični 65, 70; mangan 65 G; silikatni 60 C 2 A, krom -vanadij 50 HFA itd.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Opruge predviđene za rad u hemijski aktivnom okruženju izrađene su od obojenih legura. Kako bi se površine zavojnica zaštitile od oksidacije, odgovorne opruge se lakiraju ili podmazuju, a posebno kritične opruge oksidiraju, a na njih se nanosi premaz od cinka ili kadmija.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n 2. Proračun i projektovanje namotanih cilindričnih opruga Naprezanja u presjecima i pomak zavojnica. Pod djelovanjem aksijalne sile F (slika 5 a), u presjeku opružnog svitka nastaje rezultirajuća unutarnja sila F, paralelna s osi opruge, i moment T = FD 0/2, ravnina koja se podudara s ravninom para sila F. Normalni presjek zavojnice nagnut je za ravninu momenta za ugao.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI nn Faktori sile u presjeku opterećene opruge, projicirani na osi x, y i z (slika 5, b), povezani s normalnim presjekom zavojnice, silom F i momentom T, dobijamo Fx = F cos; Fn = F sin (1) T = Mz = 0,5 F D 0 cos; Mx = 0,5 F D 0 sin;

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n n Kut podizanja zavoja je mali (obično 12). Stoga možemo pretpostaviti da presjek opruge radi u torziji, zanemarujući ostale faktore sile. U presjeku petlje najveće tangencijalno naprezanje je (2) gdje je Wk moment otpora presjeka petlje na torziju

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Uzimajući u obzir zakrivljenost zavoja i odnos (2), zapisujemo u obliku jednakosti (1), (3) n gdje je F vanjsko opterećenje (vlačno ili tlačno); D 0 je prosječni promjer opruge; k je koeficijent koji uzima u obzir zakrivljenost zavoja i oblik presjeka (izmjena formule za uvijanje ravne šipke); k je dopušteno kazneno torzijsko naprezanje.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Vrijednost koeficijenta k za okrugle žičane opruge pri indeksu c 4 može se izračunati po formuli

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Uzmemo li u obzir da je za žicu okruglog presjeka Wk = d 3/16, tada (4) Za oprugu s kutom podizanja 12, osni pomak n F, (5)

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n gdje je n koeficijent usklađenosti aksijalnih opruga. Usklađenost opruge najjednostavnije se određuje iz energetskih razloga. Potencijalna energija opruge: gdje je T okretni moment u presjeku opruge od sile F, G Jk je torzijska krutost presjeka zavojnice (Jk 0, 1 d 4); l D 0 n - puna dužina radnog dijela zavoja;

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n i koeficijent aksijalne usklađenosti opruge (7) n

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n određeni formulom (8) n gdje je G = E / 0, 384 E modul smicanja (E je modul elastičnosti opružnog materijala).

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Iz formule (7) slijedi da se koeficijent usklađenosti opruga povećava sa povećanjem broja zavoja (dužina opruge), njegovog indeksa (vanjski promjer) i smanjenjem modula smicanja materijala.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Proračun i projektovanje opruga. Proračun promjera žice temelji se na stanju čvrstoće (4). Za datu vrijednost indeksa c (9) n gdje je F 2 najveće vanjsko opterećenje.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Dozvoljena naprezanja [k] za opruge od čelika 60 C 2, 60 C 2 H 2 A i 50 HFA su: 750 MPa - pod djelovanjem statičkih ili sporo promjenjivih opterećenja, kao i za opruge neodgovorna svrha; 400 MPa - za kritične dinamički opterećene opruge. Za dinamički opterećene odgovorne opruge od bronze [k] dodijeliti (0, 2 - 0, 3) in; za nevažne brončane opruge - (0, 4- 0, 6) c.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Potreban broj radnih zavoja određuje se iz omjera (5) za zadani elastični pomak (hod) opruge. Ako je tlačna opruga ugrađena s prednaprezanjem (opterećenjem) F 1, tada (10) Ovisno o namjeni opruge, sila F 1 = (0, 1- 0, 5) F 2. Promjenom vrijednosti F 1, možete prilagoditi radni promaja opruge. Broj zavoja se zaokružuje na pola okreta pri n 20 i na jedan zavoj pri n> 20.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Ukupan broj zavoja nn H 0 = H 3 + n (t - d), (12) gdje je H 3 = (n 1 - 0, 5) d dužina opruge, sabijena do susjedne radne zavojnice dodiruju; t je korak opruge. n n n 1 = n + (l, 5 -2, 0). (11) Dodatnih 1, 5-2 zavoja se komprimira kako bi se stvorile potporne površine za oprugu. Na sl. 6 prikazuje odnos između opterećenja i slijeganja tlačne opruge. Puna dužina istovarene opruge n

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Ukupan broj zavoja se smanjuje za 0,5 uslijed brušenja svakog kraja opruge za 0,25 d kako bi se formirao ravni nosivi kraj. Maksimalno slijeganje opruge, odnosno pomicanje kraja opruge do punog dodira zavojnica (vidi sliku 6), određeno je formulom

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n n Nagib opruge određuje se ovisno o vrijednosti 3 iz sljedećeg približnog omjera: Dužina žice potrebna za izradu opruge gdje je = 6 - 9 ° kut uzleta zavojnica neopterećene opruge.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI nn Da bi spriječili izvijanje opruge od izvijanja, njena fleksibilnost H 0 / D 0 treba biti manja od 2,5. ...

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI nnn Ugradbena dužina opruge, odnosno dužina opruge nakon zatezanja silom F 1 (vidi sliku 6), određena je formulom H 1 = H 0 - 1 = H 0 - n F 1 pod djelovanjem najveće vanjske dužine opruge H 2 = H 0 - 1 = H 0 - n F 2, a minimalna dužina opruge bit će pri sili F 3 koja odgovara dužini H 3 = H 0 - 3

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Kut nagiba prave F = f () prema osi apscise (vidi sliku 6) određuje se prema formuli

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Pri velikim opterećenjima i malim dimenzijama koriste se kompozitne kompresijske opruge (vidi sliku 4, c) - skup nekoliko (obično dvije) koncentrično postavljenih opruga koje istovremeno percipiraju vanjsko opterećenje. Kako bi se spriječilo snažno uvijanje krajnjih oslonaca i izobličenja, koaksijalne opruge namotane su u suprotnim smjerovima (lijevo i desno). Nosači su napravljeni tako da se osigura međusobno centriranje opruga.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Za ravnomjernu raspodjelu opterećenja između njih, poželjno je da kompozitne opruge imaju ista slijeganja (aksijalna pomicanja), a duljine opruga stisnutih dok se zavojnice ne dodirnu, bile bi približno iste. U neopterećenom stanju dužina zateznih opruga H 0 = n d + 2 hz; gdje je hz = (0, 5 - 1, 0) D 0 je visina jedne udice. Pri maksimalnom vanjskom opterećenju, dužina zatezne opruge je N 2 = N 0 + n (F 2 - F 1 *) gdje je F 1 * sila početne kompresije zavoja tijekom namota.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Dužina žice za izradu opruga određena je formulom gdje je lz dužina žice za jednu prikolicu.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Rasprostranjene su opruge u kojima se umjesto žice koristi kabel, uvijen od dvije do šest žica malog promjera (d = 0,8 - 2,0 mm), - višežilne opruge. Po dizajnu su takve opruge ekvivalentne koncentričnim oprugama. Zbog svoje velike sposobnosti prigušivanja (zbog trenja između niti) i savitljivosti, nasukane opruge dobro funkcioniraju u amortizerima i sličnim uređajima. Pod djelovanjem promjenjivih opterećenja, nasukane opruge brzo propadaju zbog istrošenosti jezgri.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n U konstrukcijama koje rade pod vibracijama i udarnim opterećenjima ponekad se koriste oblikovane opruge (vidi sliku 1, d-f) s nelinearnim odnosom između vanjske sile i elastičnog pomaka opruge.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Faktori sigurnosti. Pod djelovanjem statičkog opterećenja opruge mogu otkazati zbog plastičnih deformacija u zavojnicama. Što se tiče plastičnih deformacija, sigurnosna granica je tamo gdje je max najveća posmična naprezanja u opružnom svitku, izračunata po formuli (3), s F = F 1.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Opruge koje dugo rade pod različitim opterećenjima moraju biti projektovane za otpornost na zamor. Opruge se odlikuju asimetričnim opterećenjem, pri čemu se sile mijenjaju iz F 1 u F 2 (vidi sliku 6). U ovom slučaju, u presjecima zavoja napona

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n amplituda i prosječno naprezanje ciklusa n Prema posmičnim naprezanjima, sigurnosni faktor n gdje je K d koeficijent efekta skale (za opruge od žice d 8 mm jednak je 1); = 0, 1- 0, 2 - koeficijent asimetrije ciklusa.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Granica izdržljivosti - 1 žica sa naizmjeničnom torzijom u simetričnom ciklusu: 300-350 MPa - za čelike 65, 70, 55 GS, 65 G; 400 - 450 MPa - za čelike 55 S 2, 60 S 2 A; 500-550 MPa - za čelike 60 C 2 HFA, itd. Prilikom određivanja faktora sigurnosti, faktor efektivne koncentracije naprezanja K = 1. Koncentracija naprezanja uzima se u obzir koeficijentom k u formulama za naprezanja.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n U slučaju rezonantnih oscilacija opruga (na primjer, opruga ventila), može doći do povećanja varijabilne komponente ciklusa dok m ostaje nepromijenjen. U ovom slučaju, granica sigurnosti za izmjenična naprezanja

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Kako bi se povećala otpornost na zamor (za 20-50%), opruge se stvrdnjavaju mlaznim pjeskarenjem, što stvara zaostala tlačna naprezanja u površinskim slojevima zavoja. Za obradu opruga koriste se kuglice promjera 0,5-1,0 mm. Obrada opruga s kuglicama malih promjera pri velikim brzinama leta pokazala se učinkovitijom.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Projektovanje udarnog opterećenja. U brojnim konstrukcijama (amortizeri itd.) Opruge rade pod udarnim opterećenjima koja se primjenjuju gotovo trenutno (pri velikim brzinama) s poznatom energijom udara. Pojedinačni zavojnici opruge su stoga pri velikoj brzini i mogu se opasno sudariti. Proračun stvarnih sistema za udarno opterećenje povezan je sa značajnim poteškoćama (uzimajući u obzir kontaktne, elastične i plastične deformacije, valovite procese itd.); stoga se za inženjerske aplikacije ograničavamo na metodu proračuna energije.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n n Glavni zadatak izračunavanja udarnog opterećenja je utvrđivanje dinamičkog slijeganja (osnog pomaka) i statičkog opterećenja, ekvivalentnog udaru na oprugu poznatih dimenzija. Uzmite u obzir udar štapa mase m na opružni amortizer (slika 7). Ako zanemarimo deformaciju klipa i pretpostavimo da nakon udara elastične deformacije trenutno pokrivaju cijelu oprugu, jednadžbu energetske bilance možemo napisati u obliku gdje je Fd sila gravitacije štapa; K je kinetička energija sistema nakon sudara,

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n određeno formulom (13) n gdje je v 0 - brzina kretanja klipa; - koeficijent dovođenja mase opruge na mjesto sudara

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n n Ako pretpostavimo da se brzina kretanja zavojnica opruge linearno mijenja po njenoj dužini, tada je = 1/3. Drugi član na lijevoj strani jednadžbe (13) izražava rad klipa nakon sudara s dinamičkim gazom d opruge. Desna strana jednadžbe (13) je potencijalna energija deformacije opruge (sa sukladnošću m) koja se može vratiti postupnim rasterećenjem deformirane opruge.


OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI Pri trenutnom opterećenju v 0 = 0; d = 2 kašike. Statičko opterećenje ekvivalentno efektu na udarnu limenku. izračunato iz relacije n n

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Gumeni elastični elementi koriste se u dizajnu elastičnih spojnica, nosača za izolaciju od vibracija i buke i drugih uređaja za postizanje velikih pomaka. Takvi elementi obično prenose opterećenje kroz metalne dijelove (ploče, cijevi itd.).

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n Prednosti gumenih elastičnih elemenata: sposobnost električne izolacije; veliki kapacitet prigušenja (rasipanje energije u gumi doseže 30-80%); sposobnost akumulacije velika količina energije po jedinici mase od opružnog čelika (do 10 puta). Tablica 1 prikazuje projektne sheme i formule za približno određivanje naprezanja i pomaka gumenih elastičnih elemenata.

OPRUGE I ELASTIČNI ELEMENTI n n Materijal elemenata je tehnička guma sa vlačnom čvrstoćom (8 MPa; modul smicanja G = 500- 900 MPa. V posljednjih godina pneumoelastični elastični elementi se šire.

ELASTIČNI ELEMENTI. PROLEĆA

Osovinski razmaci automobila povezani su s okvirom postolja i karoserijom sistema pomoću elastičnih elemenata i prigušivača vibracija, nazvanih opružni ovjes. Opružni ovjes pomoću elastičnih elemenata osigurava ublažavanje udaraca i udaraca koje kotači prenose na karoseriju, kao i uslijed rada amortizera, prigušivanje vibracija koje proizlaze iz kretanja automobila. Osim toga (u nekim slučajevima) opruge i opruge prenose sile upravljanja s kotača na okvir postolja.
Kad međuosovinski razmak pređe bilo koju neravnost kolosijeka (spojevi, križevi itd.), Nastaju dinamička opterećenja, uključujući udarna opterećenja. Pojavu dinamičkih opterećenja olakšavaju i nedostaci u sklopu točkova - lokalni nedostaci površina kotrljanja, ekscentričnost slijetanja kotača na osovinu, neravnoteža međuosovinskog prostora itd. U nedostatku opružnog ovjesa, tijelo bi kruto opazilo sve dinamički utjecaji i doživljavaju velika ubrzanja.
Elastični elementi koji se nalaze između osovina točkova i karoserije, pod utjecajem dinamičke sile sa strane kotača, deformiraju se i osciliraju zajedno s tijelom, a period takvih oscilacija je višestruko duži od perioda promjene uznemirujuća sila. Kao rezultat toga, smanjuju se ubrzanja i sile koje tijelo apsorbira.

Razmotrimo učinak omekšavanja opružnog ovjesa u prijenosu udara na karoseriju na primjeru kretanja automobila uz tračnicu. Kad se kotač kolica kotrlja po tračnici zbog neravnina tračnice i oštećenja na kotrljajućoj površini kotača, tijelo kolica, kad je neovezano povezano s osovinama kotača, kopirat će putanju kotača (Sl. a). Putanja kretanja karoserije automobila (linija a1-b1-c1) poklapa se s neravninama kolosijeka ( red a-c-c). U prisutnosti opružnog ovjesa, vertikalnih udara (Sl. b) prenose se na tijelo putem elastičnih elemenata koji, omekšavajući i djelomično apsorbirajući udarce, omogućuju tišu i glatkiju vožnju automobilom, štite vozna sredstva i kolosijek od preranog trošenja i oštećenja. U ovom slučaju, putanja kretanja tijela može se prikazati linijom a1-b2-c2, koja ima ravniji izgled u odnosu na liniju a u c. Kao što se može vidjeti sa sl. b, period oscilovanja tijela na oprugama je višestruko duži od perioda promjene smetnje. Kao rezultat toga, smanjuju se ubrzanja i sile koje tijelo apsorbira.

Opruge se široko koriste u izgradnji automobila, u postoljima teretnih i putničkih automobila, u uređajima za vuču. Razlikovati spiralne i spiralne opruge. Zavojne opruge izrađuju se uvijanjem od čeličnih šipki okruglog, kvadratnog ili pravokutnog presjeka. Zavojne opruge su cilindričnog i konusnog oblika.

Vrste spiralnih opruga
a - cilindrični s pravokutnim presjekom šipke; b - cilindrični s okruglim presjekom šipke; v - konusni sa okruglim presjekom šipke; d - konusni s pravokutnim presjekom šipke

U proljetnom ovjesu modernih automobila, spiralne opruge se najčešće koriste. Laki su za proizvodnju, pouzdani u radu i dobro upijaju okomite i vodoravne udare i udarce. Međutim, ne mogu prigušiti vibracije opružnih masa automobila i stoga se koriste samo u kombinaciji s prigušivačima vibracija.
Opruge su proizvedene u skladu sa GOST 14959. Noseće površine opruga su ravne i okomite na osu. U tu svrhu, krajevi opružne ploče se povlače za 1/3 opsega zavojnice. Kao rezultat postiže se gladak prijelaz s okruglog na pravokutni presjek. Visina izvučenog kraja opruge ne smije biti veća od 1/3 promjera šipke d, a širina ne smije biti manja od 0,7d.
Karakteristike cilindrične opruge su: promjer šipke d, prosječni promjer opruge D, visina opruge u slobodnom Nsv i stisnutom Nsž stanju, broj radnih zavoja nr i indeks t. Opruga indeks je omjer prosječnog promjera opruge prema promjeru šipke, tj t = D / d.

Zavojna opruga i njeni parametri

Materijal za opruge i opruge

Materijal za opruge i opruge mora imati visoku statičku, dinamičku, udarnu čvrstoću, dovoljnu duktilnost i održavati svoju elastičnost tokom cijelog vijeka trajanja opruge ili opruge. Sva ova svojstva materijala ovise o njegovom kemijskom sastavu, strukturi, toplinskoj obradi i stanju površine elastičnog elementa. Opruge i opruge za automobile izrađene su od čelika 55S2, 55S2A, 60S2, 60S2A (GOST 14959-79). Hemijski sastavčelik u procentima: C = 0,52 - 0,65; Mn = 0,6-0,9; Si = 1,5 - 2,0; S, P, Ni ne više od 0,04 svaki; Cr ne više od 0,03. Mehanička svojstva termički obrađenih čelika 55S2 i 60S2: vlačna čvrstoća 1300 MPa sa relativnim istezanjem od 6 i 5% i suženjem poprečnog presjeka od 30, odnosno 25%.
U proizvodnji opruga i opruge se podvrgavaju termičkoj obradi - kaljenju i kaljenju.
Čvrstoća i izdržljivost opruga i opruga uvelike ovise o stanju metalne površine. Sva oštećenja površine (male pukotine, zarobljeništvo, zalasci sunca, udubljenja, rizici i slični nedostaci) doprinose koncentraciji naprezanja pod opterećenjima i drastično smanjuju granicu izdržljivosti materijala. Za površinsko stvrdnjavanje tvornice koriste mlazno pjeskarenje opruga i opruga.
Suština ove metode leži u činjenici da su elastični elementi izloženi mlazu metala promjera 0,6–1 mm, izbačenom velikom brzinom od 60–80 m / s na površinu opružnog lista ili opruga. Brzina leta metka odabrana je tako da se na mjestu udara stvori naprezanje iznad granice elastičnosti, što uzrokuje plastične deformacije (očvršćavanje pri radu) u površinskom sloju metala, što na kraju jača površinski sloj elastičnog elementa .
Osim pjeskarenja, opruge se mogu otvrdnuti i uzdržavanjem, koje se sastoji u održavanju opruga u deformiranom stanju određeno vrijeme. Opruga je uvijena na takav način da se udaljenosti između zavoja u slobodnom stanju naprave za određeni iznos više nego prema crtežu. Nakon toplinske obrade opruga se uklanja sve dok se zavojnice ne dodirnu i drži u tom stanju 20 do 48 sati, a zatim se zagrijava. Tijekom kompresije u vanjskoj zoni poprečnog presjeka šipke stvaraju se zaostala naprezanja suprotnog predznaka, uslijed čega se tijekom njenog rada istinska naprezanja pokazuju manja nego što bi bila bez promjenjivosti.

Na fotografiji - nove zavojne opruge

Zavojne opruge u vrućem stanju

Provjera elastičnosti opruge

Cilindrične opruge, ovisno o podnesenom opterećenju, izrađuju se jednoredne ili višeredne. Višeredne opruge sastoje se od dvije, tri ili više opruga smještenih jedna u drugoj. Kod dvorednih vanjska opruga izrađena je od šipke većeg promjera, ali s malim brojem zavoja, a unutarnja od šipke manjeg promjera i velikog broja zavoja. Kako zavojnice unutarnje opruge ne bi bile stegnute između zavojnica vanjske, obje opruge su savijene u različitim smjerovima. U višerednim oprugama dimenzije štapova se također smanjuju od vanjske opruge do unutarnje, pa se broj zavoja povećava.

Višeredne opruge omogućuju, iste dimenzije kao i jednoredne opruge, veću krutost. Dvoredni i troredni opruge naširoko se koriste u postoljima teretnih i putničkih automobila, kao i u vučnim zupčanicima automatskih spojnica. Sila karakteristična za višeredne opruge je linearna.
U nekim izvedbama dvorednih opruga (na primjer, u postoljima 18-578, 18-194) vanjske opruge opružnih garnitura veće su od unutarnjih, zbog čega je krutost ovjesa praznog automobila 3 puta veća manje od opterećenog.

Na automobilu su postavljene opruge

V novije vrijeme ponovno su počeli koristiti višežilne opruge, dobro poznate u tehnologiji, ali malo korištene, koje se sastoje od nekoliko žica (jezgri) uvijenih u užad (slika 902, I-V), iz kojih su namotane opruge (kompresija, napetost, torzija). Rubovi užeta su opečeni kako bi se izbjeglo odmotavanje vena. Kut polaganja δ (vidi sliku 902, I) obično je jednak 20-30 °.

Smjer uvijanja užeta odabran je na takav način da se uže uvija, a ne odmotava, tijekom elastične deformacije opruge. Kompresijske opruge s desnim usponom zavoja izrađene su od užadi lijevog ležišta i obrnuto. Za zatezne opruge smjer polaganja i nagib zavoja moraju se podudarati. U torzijskim oprugama smjer polaganja nije bitan.

Gustoća polaganja, korak polaganja i tehnologija polaganja pružaju veliki uticaj o elastičnim karakteristikama nasukanih opruga. Nakon polaganja užeta dolazi do elastičnog trzanja, žile se odmiču jedna od druge. Namotavanje opruga pak mijenja međusobni raspored jezgri zavoja.

U slobodnom stanju proljeća gotovo uvijek postoji jaz između vena. V početne faze opružne niti za učitavanje rade kao zasebne žice; njegova karakteristika (sl. 903) ima ravni oblik.

S daljnjim povećanjem opterećenja, kabel se uvija, vene se zatvaraju i počinju raditi kao cjelina; opruga se povećava. Iz tog razloga, karakteristike nasukanih opruga imaju tačku loma (a) koja odgovara početku zatvaranja zavoja.

Prednost nasukanih opruga je sljedeća. Upotreba nekoliko tankih žica umjesto jedne masivne omogućuje povećanje proračunatih naprezanja zbog povećane čvrstoće svojstvene tankim žicama. Zavojnica sastavljena od vodiča malog promjera fleksibilnija je od ekvivalentne masivne zavojnice, dijelom zbog povećanih dopuštenih naprezanja, a uglavnom zbog veće vrijednosti indeksa c = D / d za svaki pojedini vodič, što dramatično utječe na krutost .

Ravna karakteristika nasukanih opruga može biti korisna u brojnim slučajevima kada je potrebno postići velike elastične deformacije u ograničenim aksijalnim i radijalnim dimenzijama.

Još jedna karakteristična karakteristika nasukanih opruga je povećana sposobnost prigušenja uslijed trenja između zavojnica tijekom elastične deformacije. Stoga se takve opruge mogu koristiti za rasipanje energije, pod udarnim opterećenjima, za prigušivanje vibracija koje se javljaju pod takvim opterećenjima; oni takođe doprinose samoumanjivanju rezonantnih vibracija opružnih zavojnica.

Međutim, povećano trenje uzrokuje trošenje namota, što je popraćeno smanjenjem otpornosti na zamor opruge.

At uporedna procjena Fleksibilnost navojastih opruga i jednožičnih opruga često čini grešku pri usporedbi opruga s istom površinom poprečnog presjeka (ukupno za nasukane) zavojnice.

Istodobno, ne uzima se u obzir činjenica da je nosivost opružnih opruga, pod jednakim uvjetima, manja od nosivosti jednožičnih opruga, a smanjuje se s povećanjem broja žila.

Procjena bi se trebala temeljiti na uvjetu jednake nosivosti. Samo u ovom slučaju je ispravno s različitim brojem jezgri. Prema ovoj procjeni, čini se da su prednosti nasukanih opruga skromnije nego što se moglo očekivati.

Usporedimo fleksibilnost opružnih opruga i jednožičnih opruga s istim prosječnim promjerom, brojem okreta, silom (opterećenjem) P i sigurnosnim faktorom.

Kao prvo približavanje, razmotrit ćemo nasukanu oprugu kao niz opruga koje rade paralelno sa zavojnicama malog presjeka.

Promjer d "jezgre navoja opruge pod ovim uvjetima je omjerom povezan s promjerom d masivne žice

gdje je n broj jezgara; [τ] i [τ "] su dopuštena posmična naprezanja; k i k" su koeficijenti oblika opruge (njihov indeks).

Zbog blizine količina jednom možete napisati

Odnos masa upoređenih opruga

ili zamjenom vrijednosti d "/ d iz jednadžbe (418)

Vrijednosti omjera d " / d i m" / m, ovisno o broju jezgara, date su u nastavku.

Kao što vidite, smanjenje promjera žice u nasukanim oprugama uopće nije toliko veliko da bi dalo značajan dobitak u snazi ​​čak i u području malih vrijednosti d i d "(usput, ovo okolnosti opravdavaju gornju pretpostavku da je faktor blizu jedinke.

Omjer naprezanja λ "navoja opruge prema naprezanju λ opruge cijele žice

Zamjenom d "/ d iz jednadžbe (417) u ovaj izraz, dobivamo

Vrijednost [τ "] / [τ], kako je gore naznačeno, blizu je jedne. Stoga

Vrijednosti λ "/ λ izračunate iz ovog izraza za različit broj jezgara n dane su u nastavku (prilikom određivanja početna vrijednost k = 6 uzeta je za k).

Kao što vidite, pod početnom pretpostavkom o jednakosti opterećenja, prijelaz na nasukane opruge daje dobitak u skladu sa stvarnim vrijednostima broja jezgri od 35–125%.

Na sl. 904 prikazuje zbirni dijagram promjene faktora d "/ d; λ"/ λ i m "/ m za jednako opterećene i jednako jake opruge u zavisnosti od broja jezgara.

Uz povećanje mase s povećanjem broja žila, treba uzeti u obzir i povećanje promjera presjeka zavoja. Za broj žila u rasponu n = 2-7, promjer poprečnog presjeka zavoja je u prosjeku 60% veći od promjera ekvivalentne cijele žice. To dovodi do činjenice da je za održavanje razmaka između zavoja potrebno povećati nagib i ukupnu duljinu opruga.

Dobit fleksibilnosti koju pružaju opruge sa navojem može se lako postići u jednoj žičanoj opruzi. Za to se istovremeno povećava promjer opruge D; smanjiti prečnik d žice; povećati razinu naprezanja (to jest, koristiti visokokvalitetne čelike). U konačnici, jednožična opruga s jednakim protokom imat će manju težinu, manje dimenzije i bit će znatno jeftinija od opruge s navojem zbog složenosti proizvodnje navoja opruga. Ovome se mogu dodati sljedeći nedostaci nasukanih opruga:

1) nemogućnost (za opružne opruge) pravilnog navoja krajeva (brušenje krajeva opruge), čime se osigurava središnja primjena opterećenja; uvijek postoji neki ekscentričnost opterećenja, što uzrokuje dodatno savijanje opruge;

2) složenost proizvodnje;

3) rasipanje karakteristika iz tehnoloških razloga; poteškoće u postizanju dosljednih i ponovljivih rezultata;

4) trošenje žila kao posljedica trenja između zavoja, koje nastaje s ponovljenim deformacijama opruga i uzrokuje nagli pad otpornosti opruga na zamor. Potonji nedostatak isključuje uporabu nasukanih opruga pod dugotrajnim cikličkim opterećenjem.

Navojne opruge pogodne su za statičko opterećenje i povremeno dinamičko opterećenje s ograničenim brojem ciklusa.

U proizvodnji instrumenata naširoko se koriste opruge različitih geometrijskih oblika. Ravne su, zakrivljene, spiralne, vijčane.

6.1. Ravne opruge

6.1.1 Primjena i dizajn ravnih opruga

Ravna opruga je savitljiva ploča izrađena od elastičnog materijala. Tijekom proizvodnje može se oblikovati u oblik prikladan za postavljanje u tijelo uređaja, dok može zauzeti malo prostora. Ravna opruga može se napraviti od gotovo bilo kojeg materijala opruge.

Plosnate opruge se široko koriste u raznim električnim kontaktnim uređajima. Najrašireniji je jedan od najjednostavnijih oblika ravne opruge u obliku ravne šipke stegnute na jednom kraju (slika 6.1, a).

a - kontaktna grupa elektromagnetskog releja; b - kontakt za prebacivanje;

v - klizne kontaktne opruge

Pirinač. 6.1 Kontaktne opruge:

Pomoću ravne opruge može se napraviti unakrsni elastični sistem mikroprekidača, koji osigurava dovoljno veliku brzinu odziva (slika 6.1, b).

Ravne opruge se takođe koriste u električnim kontaktnim uređajima kao klizni kontakti (slika 6.1, c).

Elastični nosači i vodilice od ravnih opruga nemaju trenje i igru, ne trebaju podmazivanje i ne plaše se kontaminacije. Nedostatak elastičnih oslonaca i vodilica ograničava linearne i kutne pomake.

Značajni kutni pomaci dopušteni su spiralnom mjernom oprugom - dlakom. Dlačice se široko koriste u mnogim indikativnim električnim mjernim instrumentima i dizajnirane su za odabir zazora prijenosnog mehanizma uređaja. Ugao uvijanja kose ograničen je i zbog snage i zbog gubitka stabilnosti ravnog oblika savijanja kose pod dovoljno velikim uglovima uvijanja.

Opruge namota imaju spiralni oblik koji djeluje kao motor.

Pirinač. 6.2 Metode pričvršćivanja ravnih opruga

6.1.2 Proračun ravnih i zavojnih opruga

Ravne ravne i zakrivljene opruge su ploča određenog oblika (ravna ili zakrivljena), koja se elastično savija pod djelovanjem vanjskog opterećenja, odnosno radi na savijanje. Ove opruge se obično koriste u slučajevima kada sila djeluje na oprugu u malom hodu.

Ovisno o načinima pričvršćivanja i mjestima primjene opterećenja, razlikuju se ravne opruge:

- rade kao konzolne grede sa koncentriranim opterećenjem na slobodnom kraju (slika 6.2 a);

- rade kao grede, slobodno leže na dva nosača sa koncentriranim opterećenjem (slika 6.2 b);

- rade kao grede, čiji je jedan kraj fiksiran, a drugi slobodno leži na nosaču s koncentriranim opterećenjem (slika 6.2 c);

- rade kao grede, čiji je jedan kraj zgloban, a drugi slobodno leži na nosaču s koncentriranim opterećenjem (slika 6.2 d);

- koje su okrugle ploče učvršćene na rubovima i opterećene u sredini (membrane) (slika 6.2 d).

a) c) d)

Prilikom projektiranja opruga s ravnim listovima trebali biste, ako je moguće, za njih odabrati najjednostavnije oblike koji olakšavaju njihov proračun. Ravne opruge izračunavaju se po formulama

Ugib opruge od opterećenja u, m

Debljina opruge u m

Širina opruge u m

Određeno uslovima rada

Pp

Odabrao korisnik

Ugib radne opruge u m

konstruktivan

Radna dužina opruge u m

razmatranja

Opruge se obično postavljaju u bubanj kako bi opruzi dale određene vanjske dimenzije.

Podijelite ovo:

Slični članci