IMG65

■■■■■■

6.7. Materiały na sprężyny

Sprężyny mają różne kształty (rys. 6.11) i spełniają różne funkcje; rozróżnia się sprężyny osiowe (np. taśma gumowa), piórowe, zwojowe, spiralne oraz skręcane pręty.

Najlepszym materiałem na sprężyny o najmniejszej objętości, niezależnie od ich

kształtu i sposobu użycia, jest ten o największej wartości <7/ /E; natomiast na sprężyny

o minimalnej masie najlepszy jest materiał o największej wartości wskaźnika tr} / E p.

a)

F,8

^c) F,8

f

ł

e)

rysunek6.11. Sprężyny magazynują energię. Najlepszym materiałem na jakąkolwiek sprężynę, niezależnie

od jej kształtu, a także sposobu obciążenia, jest materiał o najwyższej wartości wskaźnika &fjE lub wskaźnika <r}/Ep, gdy istotna jest masa sprężyny

Wyprowadzimy te kryteria (zestawiono je wcześniej w tabl. 5.1). Wykorzystamy je do wprowadzenia dwóch, najbardziej użytecznych wykresów: moduł Younga E w zestawieniu z wytrzymałością er/ (WYKRES 4) oraz moduł właściwy E/p wykreślony w zestawieniu z wytrzymałością właściwą oy/p (WYKRES 5).

Model

Sprężyna jest elementem magazynującym energię sprężystą. Energia sprężysta zmagazynowana w jednostce objętości litego materiału, naprężonego jednorodnie do naprężenia

zniszczeniu, jeśli naprężenie a osiągnie wartość granicy plastyczności lub naprężenia niszczącego oy. Ograniczeniem projektowym jest warunek cr£ oy. Maksymalna gęstość energii wynosi więc

(6.19)

126