14 Połączenia podatne.
Połączenia podatne (sprężyste) mają za zadanie umożliwienie wzajemnych przesunięć części maszyn (w określonych granicach), a także kumulowanie energ ii kinetycznej,
tłumienie drgań.
Zadania te spełniają elementy podatne, w tym głownie
sprężyny i elementy gumowe
.
Def.
To połączenia ruchowe rozłączne lub nierozłączne, zazwyczaj pośrednie w których łącznikiem jest element sprężysty.
Elementy podatne.
Elementy podatne, a zwłaszcza sprężyny, należą do części maszyn pracujących w ciężkich warunkach (obciążenia udarne, obciążenia zmienne, wysokie temperatury)
Są to elementy do których stawia się wymagania dużej precyzji i pewności działania oraz dużej trwałości.
Zadania sprężyn.
Dociskają części maszyn w czasie ich pracy.
Zapewniają zmianę położenia różnych elementów w określonych granicach.
Łagodzą uderzenia i wstrząsy.
Tłumią drgania.
Służą do regulacji siły oddziaływania części.
Kasują luzy.
Kumulują energię.
Umożliwiają napęd drobnych mechanizmów.
Służą do pomiaru sił.
Klasyfikacja sprężyn.
a)
b) Śrubowe walcowe c) śrubowo stożkowe d) e) płaskie f) spiralne g) talerzowe h) pierścieniowe
1)
Ze względu na rodzaj obciążenia.
Ściskane – naciskowe ( a,c,g,h )
Rozciągane – naciągowe (b)
Zginane (d,e)
Skręcanie – skrętowe (f)
2)
Ze względu na liczbę elementów współpracujących.
Pojedyncze (a,b,c,d,f)
Zespołowe (e,g,h)
Materiały do wyrobu sprężyn.
Występuje konieczność stosowania materiałów o dużej wytrzymałości, zwłaszcza zmęczeniowej, oraz wysokiej granicy sprężystości i plastyczności.
Na sprężyny stalowe stosuje się najczęściej stale wysokowęglowe i stopowe.
Sprężyny pracujące w środowisku korodującym oraz sprężyny stykowe, są wykonane z odpowiednich stopów metali nieżelaznych (brąz krzemowy; fosforowy, mosiądzu wysoko-
niklowego).
Niektóre rodzaje sprężyn wykonuje się z drewna prasowanego, oraz z tworzyw sztucznych.
Sprężyny wykonuje się z drutów (rzadziej z prętów), taśm i blach.
Sztywność sprężyn.
Lub
Dla sprężyn skrętowych
Gdzie: F – siła obciążająca, s – odkształcenie, ugięcie sprężyny, M-moment skręcający
kąt skręcenia sprężyny.
Charakterystyki sprężyn.
Sprężyny mogą być:
Podatne –„ miękkie”, łatwo odkształcające się już przy niewielkim obciążeniu (1)
Sztywne – „twarde” (2)
O sztywności stałej (1 i 2)-liniowe
O sztywności zmiennej (3 i 4) – nieliniowe.
Progresywne (3) – o sztywności wzrastającej w miarę wzrostu obciążenia.
Degresywne (4) – o sztywności malejącej.
Praca sprężyn.
W wyniku odkształcenia wywołanego obciążeniem sprężyna gromadzi energię umożliwiającą wykonanie określonej pracy.
Wartość pracy określa zakreskowane pole pod charakterystyką.
Wartość pracy wyraża się zależnością:
∫
lub dla skrętowych
∫
Dla najczęściej spotykanych sprężyn liniowych, odpowiednio:
Lub
Układy sprężyn.
Układy równoległe sprężyn:
śrubowych naciskowych(a)
śrubowych naciągowych(b)
talerzowych kolumnowych( c )
śrubowych naciągowej i naciskowej(d)
drążków skrętnych (e)
Układy szeregowe sprężyn:
śrubowych naciągowych (a)
śrubowych naciskowych (b)
talerzowych ( c )
naciągowej i płaskiej (d)
drążka skrętnego o zmiennej sztywności (e)
Geometra sprężyn.
Obliczenie sprężyn.