Temat: Charakterystyka i klasyfikacja elementów podatnych.

1. Połączenia podatne (sprężyste) mają za zadanie umożliwienie wzajemnych przesunięć części maszyn (w

określonych granicach), a także kumulowanie energii kinetycznej i tłumienia drgań. Zadania te spełniają
elementy podatne (sprężyny i elementy gumowe).

2. Podstawową cechą elementów podatnych jest ich duża odkształcalność, którą można uzyskać przez:

a) zastosowanie materiałów o dużej podatności, tzn. o małym module sprężystości (np. guma,

tworzywa sztuczne, układy płytowe)

b) zastosowanie materiałów o dużym module sprężystości (np. ze stali), czyli o niewielkiej podatności

odpowiedniego kształtu.

3. Elementy podatne, a zwłaszcza sprężyny, należą do części maszyn pracujących w ciężkich warunkach,

np.:
- przy obciążeniach udarowych (uderzeniowych) lub zmiennych
- w wysokich temperaturach
Ponadto sprężyny mają zastosowanie:
o

do wywierania stałego nacisku podczas pracy elementów konstrukcyjnych

o

do kasowania luzów

o

do gromadzenia energii mechanicznej i wykonania pracy z wykorzystaniem sprężyny jako silnika

o

do łagodzenia wstrząsów

o

do pomiaru siły przez pomiar odkształcenia

4. Materiały do budowy sprężyn winny charakteryzować:

1) duża wytrzymałość zmęczeniowa
2) wysoka granica sprężystości
3) materiały stosowane do budowy sprężyn

- stale wysoko węglowe (65, 75, 85), na sprężyny słabo obciążone i pracujące okresowo
- stale stopowe; manganowe 65G; krzemowe 70S3, 50S; manganowo-krzemowe 60SG;

chromowo-manganowe 50HG, stosowane przy obciążonej pracy i silnie obciążonej.

- tworzywa sztuczne (z poliestrowego laminatu szklanego)
- drewna prasowanego

4) drut sprężynowy zwany fortepianowym

stal 85 lub D85A d= 0,2-0,8 mm 1%C
stosowane na sprężyny bardziej odpowiedzialne, następnie poddawany jest wielokrotnemu
ciągnieniu na zimno a potem tzw. patentowaniu (hartowanie w kąpieli ołowiowej)

4. Rodzaje zabezpieczania sprężyn przed korozją:

- fosforyzowanie
- oksydowanie
- kadmowanie
- natłuszczanie
- lakierowanie

5. Podział sprężyn.

a) zależnie od kierunku

działania obciążenia
ƒ naciskowe
ƒ skrętne
ƒ naciągowe

b) zależnie od kształtu

-

śrubowe

-

talerzowe płaskie

-

pierścieniowe

- spiralne

c) ze względu na przekrój

drutu
- okrągły, kwadratowy, prostokątny, eliptyczny, z linki stalowej

d) zależnie od kierunku zwijania

- prawoskrętne

- lewoskrętne

e) zależnie od skoku zwoju

- o stałym skoku zwoju
- o zmiennym skoku

6. Parametry sprężyny.

(str. 148 rozdz. 7.4)

d – średnica drutu (pręta)
D – średnica podziałowa sprężyny nie obciążonej
D

z

– średnica zewnętrzna sprężyny D

z

= D + d

D

w

– średnica wewnętrzna sprężyny D

w

= D – d

δ - współczynnik kształtu sprężyny, δ = D/d
a – prześwit między dwoma czynnymi zwojami
sprężyny
s – skok zwojów sprężyny, s = a + d

l – długość czynna części sprężyny
z – liczba zwojów czynnych, z = l/s

C- sztywność (stała sprężyny)
f- Strzałka ugięcia sprężyny pod określonym obciążeniem
f

1

- ugięcie jednego czynnego zwoju pod określonym obciążeniem f

1

=f/z

7. Zalety walcowych sprężyn z drutu okrągłego

- mała sztywność - środkowe przenoszenie siły
- proste kształty - dobre wykorzystanie materiału
- łatwe wykonanie

8. Zastosowanie sprężyn w konstrukcjach.

9. Obliczanie sprężyn

(wzory na obliczanie sprężyn w pliku zip )

10. Elementy podatne z gumy wykonuje się z:

a) guma naturalna (kauczuk z dodatkami)
b) syntetyczna (buna, neopren)

Rozróżniamy dwa gatunki gumy:

- gumę miękką (o twardości ok. 30

o

Shore’a)

- gumę twardą (o twardości ok. 90

o

Shore’a)

Elementy podatne stosowane w budowie maszyn, wykonuje się z gumy o twardości 30-70

o

Shore’a.

11. Zalety gumy.

- duża zdolność kumulowania energii
- mały ciężar właściwy
- duża zdolność tłumienia drgań
- łatwość łączenia z metalem przez wulkanizowanie

12. Wady gumy.

- przechodzenie odkształceń sprężystych w odkszt. trwałe co przy długotrwałym obciążeniu

powoduje utratę własności sprężystych

- ograniczony zakres temp. pracy –30

o

C a +60

o

C (możliwość krótkiej pracy w temp. do –65

o

C lub

do +100

o

C)

- starzenie się gumy, połączone z utratą własności
- mała odporność niektórych gatunków gumy na oleje i benzynę

13. Łączniki gumowe.

Stosowane do powiązania gumy ze współpracującymi elementami metalowymi poprzez łączenie
mechaniczne (klejenie na zimno) lub wulkanizowanie. Kształt łączników jest uzależniony od:
- przeznaczenia, rodzaju i wielkości obciążenia
c) zależnie od rodzaju obciążenia łączniki mogą być:

- ściskane (odznaczają się największą obciążalnością i najmniejszą odkształcal.)
- ścinane (odznaczają się największą odkształcalnością i małą obciążalnością)
- skręcane ( - // - - // - - // - - // - - // - )
- zginane ( stosowana rzadko, ma skłonność do pękania w miejscu łączenia)

14. Zastosowanie

łączników.
- w resorach
- w zderzakach
- w amortyzatorach
- przy

fundamentowaniu
maszyn

- jako uszczelki
- w samochodach

15. Przykłady łączników

gumowych.

16. Układy pneumatyczne i hydrauliczne są stosowane w mechanizacji i automatyzacji procesów

technologicznych, czyli do amortyzowania uderzeń i tłumienia drgań oraz w przyrządach i urządzeniach
automatyki przemysłowej.

17. Rodzaje układów.

a) amortyzatory pneumatyczne
b) amortyzatory hydrauliczne
c) amortyzatory pneumatyczno-hydrauliczne
d) sprężynujące elementy pneumatyczne i hydrauliczne

18. Amortyzator pneumatyczny

- używany w układach o niezbyt silnych uderzeniach, jeżeli powinny one być złagodzone w jak

najwyższym stopniu

- pracuje jak sprężyna miękka i jest zasilany z sieci sprężonego powietrza o ciśnieniu 4-7 at

nadciśnienia

- podczas ruchu tłoka energia kinetyczna elementu przekształca się w energię potencjalną sprężonego

powietrza w cylindrze, która później wytwarza siłę napędową mechanizmu

19. Sprężyny gazowe

- to zespół cylindra ciśnieniowego z tłoczyskiem i tłokiem, w którym mamy gaz (azot). Jest stosowany
do wspomagania mięśni ludzkich przy podnoszeniu pokryw i drzwi.

20. Amortyzator hydrauliczny.

- ze względu na małą ściśliwość cieczy stosowane są przy silnych uderzeniach
- występujące wysokie ciśnienie (~4000 at.) powoduje trudności konstrukcyjne związane z

uszczelnieniem

- czynnikiem roboczym jest ciecz (lej, gliceryna, mieszaniny i emulsje wodne) pod ciśnieniem 50-400

at.

- szerokie zastosowanie w samochodowych teleskopach, przy zawieszeniu przednim i tylnim

21. Amortyzator pneumatyczno-hydrauliczny.

- umożliwiają silne tłumienie drgań
- łagodzą uderzenia podobnie jak amortyzatory pneumatyczne, ale wskutek przepływu cieczy przez

małe otworki, wywołane uderzeniem, drgania układu zostają stłumione

22. Sprężynujące elementy pneumatyczne i hydrauliczne.

- zaliczamy do tej grupy: rurki Bourdona, membrany,

puszki membranowe i mieszki sprężyste

- rurka Bourdona stosowana do pomiaru nadciśnienia >

0,05 MPa, czynnikiem mierzonym jest (gaz, ciecz),
która wskutek zmiany ciśnienia w układzie odkształca
rurkę połączoną ze wskazówką

- membrana lub puszka membranowa pracuje na

zasadzie uginania pofalowanej blaszki wywołane
różnicą ciśnień

- mieszek sprężysty to cienkościenna sfalowana rurka

zamknięta denkiem, gdzie ugięcie zależne jest od
różnicy ciśnienia wewnętrznego i zewnętrznego