Spojky možno rozdeliť podľa viacerých hľadísk. STN delí spojky podľa spôsobu prenosu krútiaceho momentu na:

Transcript

1 6. SPOJKY, PUŽINY Spojami nazývame časti strojov, toré slúžia na spojenie dvoch valcových, alebo tvarových súčiasto (hriadeľov, rúr, tyčí, tiahiel a pod.). Budeme sa zaoberať len spojami hriadeľovými, torých hlavnou úlohou je prenos rútiaceho momentu z hnacieho hriadeľa na hnaný hriadeľ. Orem toho môžu spojy plniť ešte ďalšie funcie (ompenzácia chýb výroby, nastavenia, vplyvu teplôt, tlmenie mitov a rázov, zabezpečenie proti preťaženiu a iné špeciálne úlohy). Spojy možno rozdeliť podľa viacerých hľadís. STN delí spojy podľa spôsobu prenosu rútiaceho momentu na: A. Mechanicé spojy neovládané: a) nepružné: - pevné, vyrovnávacie b) pružné (s ovovými alebo s neovovými členmi): - lineárne, nelineárne B. Mechanicé spojy ovládané: a) výsuvné, toré sa delia podľa radenia na: - mechanicy radené - pneumaticy radené - hydraulicy radené - eletricy radené b) poistné c) rozbehové d) voľnobežné C. Hydraulicé spojy D. Eletricé spojy E. Eletromagneticé spojy. 8

2 Iným ritériom, toré je v svetovej literatúre veľmi bežné, je exatné rozdelenie podľa onštrucie a podľa použitia spojo.. Nepružné spojy: a) pevné b) dilatačné c) výyvné d) výyvné a dilatačné.. Pružné spojy: a) s neovovými pružnými elementmi b) s ovovými pružnými elementmi.. Výsuvné spojy: a) zubové b) trecie. 4. Zvláštne spojy: a) rozbehové b) poistné c) voľnobežné. 5. Eletromagneticé spojy. 6. Hydrodynamicé spojy. Tomuto rozdeleniu zodpovedá zhruba aj usporiadanie spojo v tejto apitole. Názvy spojo zodpovedajú platnej norme STN. 9

3 6.. NEPUŽNÉ SPOJKY Tieto spojy sú charateristicé nepružným prenosom rútiaceho momentu. Sú preto vhodné v prípade onštantného, resp. málo premenného rútiaceho momentu SPOJKY PEVNÉ Konštrucia týchto spojo neumožňuje žiadny axiálny ani radiálny posuv, preto spájané hriadele musia byť bezpodmienečne súosé. U pevných spojo je charateristia buď priamová alebo rivová (obr.50,5).. úrová spoja (obr.5) je jednodielna, navrhovaná podľa empiricých vzťahov. Kontroluje sa ao linový spoj. Hriadele a objímu (rúru) ontrolujeme na torzné namáhanie. Naprie svojej jednoduchosti sa málo používa. Vyčnievajúce liny je potrebné zaryť. Dovolená výstrednosť hriadeľov je len nieoľo stotín mm. Miesto linov je možné použiť perá, drážovanie, v podradných prípadoch sa použije priečnych užeľových olíov. Spoja je vyrobená väčšinou z onštručnej ocele, zriedavejšie z liatiny.. Korýtová spoja (obr.5) prenáša rútiaci moment trením, ale pre prípad uvoľnenia srutie je spoj poistený perom. Trecí moment M t vyvodený srutami musí byť vyšší, ao prenášaný rútiaci moment M o mieru bezpečnosti : 0

4 M,, 5 t M Trecí moment má hodnotu: M t i f d de: f je oeficient trenia, f 0,5 0, = sila vyvodená srutou, i = počet srutie

5 Spoja sa odlieva celistvá a po opracovaní sa rozreže. Materiálom je sivá liatina, alebo oceľoliatina. Jej použitie je obmedzené. Nehodí sa pre spojenie hriadeľov rozdielneho priemeru, pre prenos rútiaceho momentu, pri rázoch a pre vyššie otáčy (nad, s - ), pretože sa obtiažne vyvažuje.. Prírubová spoja (obr.54). Príruby sú na hriadele privarené, nalisované za tepla, alebo sú vyované spolu s hriadeľom (čo je výrobne náladné) Pri premenlivom M, prípadne pri rázoch, sa nedá spoliehať na prenos M len trením, a spojovacie sruty budú namáhané aj strihom. Aby sme sa tomuto vyhli, vladáme medzi príruby priečne pero. Drie srutie je orem toho lícovaný, alebo užeľový. Výpočet: spoju počítame, aoby prenášala M trením. M M n S t t s j D f s Pričom: f je oeficient trenia, S j - plocha jadra sruty, s - stredný priemer n - počet srutie, D D 4 s t,dov - dovolené namáhanie srutie v ťahu

6 Ďalej musíme ontrolovať sruty na strih: M n S s D s de: n - počet srutie, S s - strižná plocha sruty, D - dovolené namáhanie v strihu, s - stredný polomer trecích plôch 4. Kotúčová spoja s náružom sa vyvinula zo spojy prírubovej. Sladá sa z dvoch otúčov, toré sú väčšinou nalisované na once hriadeľov za tepla. Tieto otúče sú spojené pomocou srutie s predpätím. Pri prenose rázov sú sruty lícované, alebo majú užeľový drie (obr.55). Materiál otúčov je sivá liatina, alebo oceľoliatina. Spoju počítame ao prírubovú SPOJKY DILATAČNÉ Spoja dilatačná pripúšťa len axiálny posuv hriadeľov (posuv v smere osi hriadeľa). Používa sa tam, de naprílad v dôsledu rozdielov teplôt dochádza axiálnemu posunutiu nietorého zo spojovaných hriadeľov.

7 . Jednoduchá dilatačná spoja patrí najjednoduchším dilatačným spojám. Má zub vyfrézovaný priamo do hriadeľa. Uloženie zuba sa doporučuje H /c (obr.56). Používa sa u rôznych pomocných zariadení (prístroje, malé čerpadlá a pod.), u torých prenášaný rútiaci moment je veľmi malý. Iná úprava je možná podľa obr.57.. Oldhamova spoja (radiálna spoja s rížovým otúčom) sa používa vtedy, a je výrobne jednoduchšie dodržiavať rovnobežnosť hriadeľov ao ich súososť. Môže byť použitá aj ao dilatačná spoja (obr.58). Spoja sa sladá z hnacej časti, hnanej časti (sú rovnaé) a zo strednej rížovej časti (ameň), podľa torej sa spoja nazýva aj rížovou. Materiál častí a je obyčajne oceľ, stredná časť je z ocele, bronzu (pre vyššie otáčy), liatiny aj z plasticých hmôt 4

8 ozmery spojy možno znížiť cementovaním a alením styových plôch. Tvrdosť hnanej a hnacej časti sa volí HC = 58 60, strednej HC = 55. Pri práci spojy rížová časť (ameň) vyonáva ombinovaný pohyb. Podľa tohoto pohybu sa spoja v rusej literatúre nazýva i plávajúca. Spoja sa používa u rôznych náhonov, s malými úpravami u vstreovacích čerpadiel naftových motorov, u náhonov rozdeľovačov benzínových motorov (dovoľuje dilatáciu). Spoja umožňuje presadenie rovnobežných hriadeľov až o hodnotu e = 0,04 D. Nie je vhodná pre vysoé otáčy, naoľo vzniajú veľé straty trením. Naprie tomu má vysoú účinnosť. Pri väčších presadeniach značne olíše plynulosť chodu SPOJKY DILATAČNÉ A VÝKYVNÉ. Univerzálna reťazová spoja sa používa vtedy, a sa vyžadujú minimálne rozmery spojy a občasné rýchle rozpojenie. Dovoľujú osové dilatácie, menšie presadenie osí, ba aj malé uhlové odchýly. Jednoduchá reťazová spoja sa sladá z dvoch reťazových olies spojených reťazou (obr.59). Počet článov je totožný s počtom zubov, obyčajne je párny, aby sa dal použiť normálny spojovací článo. Dvojradová reťazová spoja (reťaz-duplex) sa vyznačuje prenosom približne dvojnásobného rútiaceho momentu. Pred znečistením sa chráni rytom, torý je súčasne nádržou na mazivo. Táto spoja sa používa častejšie ao jednoradová. 5

9 . Kĺbové spojy majú veľmi široé využitie. Používajú sa vtedy, eď je dodržanie súososti hriadeľov príliš pracné, prípadne vôbec nemožné alebo, a je potrebné meniť presadenie hnacieho a hnaného hriadeľa (spojenie prevodovej a rozvodovej srine vozidla). V taomto prípade je potrebné použiť vložený hriadeľ torý je treba rozdeliť na drážovaný hriadeľ a drážovanú objímu, čím dostaneme tzv. Hooov ĺb. Toto prevedenie je bežné pri pohone vozidiel (obr.60). Nevýhodou ĺbových spojo je, že pri rovnomernej uhlovej rýchlosti hnacej časti je priebeh uhlovej rýchlosti hnanej časti premenlivý (obr.6). Túto nevýhodu odstránime použitím dvoch spojených ĺbov (obr.60). Nerovnomernosť chodu sa prejaví len na vloženom hriadeli. Je potrebné, aby jeho moment zotrvačnosti bol čo najmenší vzhľadom na dynamicé účiny spôsobené nerovnomernosťou chodu. 6

10 . Univerzálna zubová spoja môže byť jednoduchá, alebo dvojitá. Tieto spojy umožňujú uhlové výchyly, presadenie a osové dilatácie hriadeľov (obr.6). Jednoduché zubové spojy sa používajú obyčajne vo dvojici (jedna spoja umožní výchylu orientačne,5 ), pričom sú spojené spojovacím hriadeľom. Spoja sa sladá z náboja so súdovými, alebo priamymi zubami a z objímy s vnútorným ozubením s priamymi zubami a rovnaým počtom zubov ao je na náboji (0 až 80). Veľmi výhodné sú súdovité zuby, toré s priamym ozubením objímy zaberajú praticy bez vôle, čím súčasne vystredia objímu. Priame zuby sú menej vhodné, lebo musí byť zachovaná značná vôľa medzi zubami, aby spoja umožňovala vychýlenie (obr.6). Výroba je jednoduchšia, ale funcia spojy nie je spoľahlivá a preto sú vhodné len pre prenos malých rútiacich momentov. 4. Membránové spojy (obr.64) využívajú pružnosť tenej ruhovej dosy z pružinovej ocele - membrány. Pružný element membrána sa pripevní na hnaciu a hnanú časť naprílad srutami. Používa sa všade tam, de dochádza posunom medzi hnacou a hnanou časťou zariadenia, u lesaniu záladov, osovému posuvu hnacieho agregátu a pod. 7

11 Viacnásobná spoja membránová (obr.65.), torá sa tiež nazýva mechová, alebo vlnovcová (vlnovec) sa používa na prenos vysoých výonov za vysoých otáčo. Uplatňuje sa najmä pri onštrucii parných turbín. Pri voľbe tvaru pružného elementu musíme prihliadať na vrubový účino ostrých prechodov, toré sú vša na druhej strane výhodné, lebo zvyšujú pružnosť spojy. 6.. PUŽNÉ SPOJKY Pružné spojy sú v podstate spojy otúčové, u torých hnací otúč je spojený s hnaným otúčom pomocou pružných elementov. Spojovacie pružné elementy sú z ože, gumy, z plasticých hmôt alebo z pružinových ocelí. Vlastnosti pružných spojo:. tlmia rázy rútiaceho momentu. pracujú ao torzné tlmiče a tým menia riticé otáčy celej torznej sústavy. nevyžadujú súososť spojovaných hriadeľov, pripúšťajú značné osové i uhlové výchyly a dovoľujú pootočenie obidvoch častí spojy proti sebe. 8

12 Pre uvedené prednosti sa hodia tieto spojy pre pohony s veľými rázmi, pre sústavy olísavých rútiacich momentov, alebo s torznými mitmi. Schopnosť zníženia rázov a torzných mitov je daná u týchto spojo schopnosťou pružných elementov využívať rázy a torzné mity zísaniu deformačnej energie pre ich pružnú deformáciu. Charateristia pružných spojo. U pružných spojo nie je privedená ineticá energia totožná s energiou odvedenou, preto ich charateristia pri zaťažovaní a odľahčovaní je rôzna (obr.66). Časť energie, daná, na grafe, plochou medzi obidvoma charateristiami sa premení na tepelnú energiu. Z tohoto dôvodu sú pružné spojy vždy aj torznými tlmičmi. ôzne druhy pružných spojo majú rôzne schopnosti tlmenia (obr.66), preto v dôsledu rozladenia celej torznej sústavy nemôžeme bez následov vymieňať pružné spojy s rôznymi charateristiami. Na obr.66 sú znázornené charateristiy spojo:. s oženými valčemi,. s gumovými puzdrami (spoja čapová),. spoja Periflex. Pružná spoja s neovovými puzdrami (čapová). Snahou onštrutéra pružných spojo je spravidla zísanie nelineárnej charateristiy, poiaľ možno s tlmením. Tohoto sa dosiahne použitím gumových elementov. Guma nesleduje Hooov záon a preto dáva bez zvláštnej onštručnej úpravy zarivenú charateristiu. Guma má značné vnútorné trenie medzi jednotlivými moleulami, čo dáva spoje tlmiacu schopnosť. Konštrucia tejto spojy je znázornená na obr.67. Pre svoju jednoduchosť, poddajnosť a nehlučný chod sa spoja veľmi často používa pre níze a stredné rútiace momenty. Deformácia pružných elementov tzv. silentblo je znázornená na obr.68, de je a) nedeformovaný silentblo b) posunutie c) uhlová odchýla vplyvom presadenia osí telies spojy d) uhlová výchyla vplyvom vzájomného pootočenia telies spojy (rozbeh, brzdenie, torzné mitanie) 9

13 . Pružná spoja obručová (PEILEX). (obr.69) U tejto spojy tvorí pružný element - gumová obruč, torá je zosilnená tanivom, alebo oceľovými drôtmi. Gumová obruč je uchytená na obe polovice spojy. Spoja Periflex pripúšťa uhlové odchýly hriadeľov až o 4, vyosenie 4 mm a axiálny posuv až 8 mm. Táto spoja sa používa preto, aby nebolo nutné presne vyosiť hriadele pri montáži. Spojy Periflex sú vhodné pre prenos veľých rútiacich momentov a pri ich veľom olísaní preto, lebo sú schopné stlmiť asi 90 % rázov.. Pružná spoja polygonová (OTILEX) (obr.70). Táto pružná spoja sa sladá zo štvor-, šesť- alebo osemboého pružného gumového elementu a z dvoch rovnaých prírub, toré sa nasadzujú na hnaný a hnací hriadeľ. Do rohov pružného gumového elementu sú zavulanizované oceľové puzdra pre uchytenie čapov. ozstupy otvorov pružného gumového elementu sú o niečo vyššie ao rozstupy v prírubách. Z tohoto dôvodu je nutné montovať spoju v predpätom stave. Predpätím sa dosiahne lepších vlastností. Tieto spojy pripúšťajú v trvalej prevádze uhol pootočenia hnacej a hnanej časti 0, uhlovú výchylu osí 8. Posunutie osí sa pohybuje v rozmedzí 4-4 mm a presadenie osí 0,6 - mm. Spoja sa používa u motorových vozidiel namiesto ĺbovej spojy (Kardanového ríža) (iat, VAZ). 40

14 Obr.69 Obr Pružná spoja (obr.7). V tomto prípade je pružným elementom gumová dosa zosilnená tanivovou vložou. Pružný element pripojíme obom poloviciam spojy striedavo pomocou čapov. Spoja má podobné vlastnosti ao spoja Ortiflex. 4

15 5. Pružná spoja s valčemi (OLASTIC) (obr.7). Je to veľmi jednoduchá spoja s pomerne dobrými vlastnosťami. Ao pružné elementy sa používajú gumové valčey, toré sa pri zaťažení deformujú. Opotrebenie valčeov je malé. Konštrucia je realizovaná ta, že valčey sa môžu vymieňať bez demontáže celej spojy. 4

16 6. Pružné spojy s hranolmi. Tieto pružné spojy sú onštruované ta, aby pri maximálnej uhlovej výchyle, nastalo vyplnenie celého priestoru pružným elementom. Keď sa moment ešte viac zväčší, spoja pracuje ao nepružná. Táto spoja (obr.7) je v slovensej norme uvádzaná ao pružná spoja lineárna s hranolmi. 7. Spojy s ovovými pružnými elementmi možno použiť na prenos veľých rútiacich momentov. Ao pružné elementy sú použité valcové vinuté, alebo listové pružiny. Taá onštrucia je znázornená na obr.74, de sa spoja sladá z dvoch ozubených otúčov, medzi zuby torých sú vsadené stlačené valcové vinuté pružiny. Pretože sú pružiny vsadené medzi otúče s predpätím, nedôjde pri malých hodnotách rútiaceho momentu uhlovej výchyle. Keď dosiahne hodnota zaťažujúceho rútiaceho momentu určitú hodnotu M, začnú sa obidve polovice spojy voči sebe pootáčať. Keď rútiaci moment dosiahne hodnotu M,max dosadnú závity pružín na seba a spoja pracuje ao nepružná. Spoja zobrazená na obr.74b pracuje ao pružná len v jednom smere otláčania, v opačnom smere otláčania pracuje ao pevná. Spoja v prevedení podľa obr.74a pracuje ao pružná v oboch smeroch otáčania. 4

17 8. Spojy s listovými pružinami. A potrebujeme mať pružnú spoju s možnosťou tlmenia, je nutné používať spoju, torá má trenie medzi pružnými elementmi. (obr.75) 6.. VÝSUVNÉ SPOJKY Výsuvné spojy dovoľujú spojenie i odpojenie hnacieho a hnaného hriadeľa za ľudu, alebo za chodu. ozdeľujú sa na zubové a trecie. U zubových spojo sa rútiaci moment prenáša ozubením na čelnej alebo valcovej ploche, u trecích spojo trecími silami toré vzniajú medzi činnými plochami spojy. Trecie plochy môžu byť čelné, valcové a užeľové. Zubové spojy sa zapínajú za ľudu, alebo pri malom rozdiele otáčo hnacieho a hnaného hriadeľa. Po zapnutí zubovej spojy je toto spojenie veľmi spoľahlivé. Trecími spojami sa dosahuje pozvoľného a plynulého rozbehu pri aomoľve rozdiele otáčo hnacieho a hnaného hriadeľa. Spojenie vša nie je ta spoľahlivé ao u spojo zubových. Pri prípadnom preťažení môžu trecie plochy preĺznuť, čo sa využíva u poistných spojo. 44

18 Na výsuvné spojy sa ladú tieto požiadavy: a) rýchle a ľahé zapnutie a vypnutie spojy, b) spoľahlivé spojenie po zapnutí, c) malé opotrebenie a zahrievanie spojy pri častom ovládaní, d) malé rozmery spojy pre daný rútiaci moment Sila potrebná zapínaniu a vypínaniu výsuvných spojo sa vyvodzuje ovládacím zariadením. Toto zariadenie môže byť mechanicé, pneumaticé, hydraulicé, eletrohydraulicé, alebo eletromagneticé. Voľba druhu ovládania je závislá na požiadavách ladených na spoju, t.j. na veľosti prenášaného výonu, na počte úonov za časovú jednotu, na umiestnení ovládacieho ústrojenstva a pod. Ovládacie zariadenie je pripojené spravidla jednou páou, výnimočne páovým systémom posuvnej časti spojy a to deleným posúvacím rúžom, alebo lznými ameňmi.. Zubová spoja je schematicy nareslená na obr.76. Ozubenie býva evolventné. Taéhoto princípu využíva spoja na zaraďovanie predného náhonu napr. u ľahých terénnych vozidiel UAZ, GAZ, JEEP, LAND OVE (staršie typy).. Trecie spojy umožňujú ľahé zapínanie a vypínanie za chodu a nevyžadujú zložitú obsluhu. Sú veľmi výhodné, lebo dovoľujú plynulý rozbeh, reverzovanie chodu a poistenie proti pošodeniu. Ich nevýhodou je opotrebenie trecích plôch, zahrievanie a vyžaduje sa súososť hriadeľov. 45

19 ozbeh trecích spojo môžeme rozdeliť na nieoľo časových úseov. Na obr.77 je vyznačený časový priebeh otáčo hnacieho a hnaného hriadeľa. Pred zapnutím spojy sa hnací hriadeľ otáča onštantnými otáčami n pri neotáčajúcom sa hnanom hriadeli (n = 0). Pri zapínaní sa začnú zvyšovať otáčy n, pričom lesajú otáčy n. Po úplnom rozbehu spojy (n = n ) sa zvyšujú otáčy až na pôvodné otáčy hnacieho hriadeľa. Všety parametre závisia na charateristie hnacieho agregátu, hnaného zariadenia a na parametroch spojy. Trecie spojy sú delené na zálade rôznych hľadís, napr. trecie spojy pracujúce za sucha, v oleji, alebo podľa počtu trecích plôch. Najbežnejšie používané rozdelenie trecích spojo je podľa tvaru trecích plôch. Podľa toho sú trecie spojy:. s čelnými trecími plochami,. s užeľovými trecími plochami,. s valcovými trecími plochami. U všetých typov trecích spojo sa má dodržiavať zásada, že sa na hnacej strane umiestňuje tá časť spojy torá má väčší moment zotrvačnosti. Výpočet nezabehnutej trecej spojy s čelnými plochami. Pri výpočte vychádzame z prítlačnej sily z torá spôsobí na čelnej trecej ploche merný tla p. 46

20 47 Elementárna trecia sila dy y f p d T y je oamžitý polomer Elementárny trecí moment dy y f p dm T Celový trecí moment, torý je spoja schopná prenášať je daný súčtom elementárnych momentov po celej trecej ploche. Predpoladáme, že tla je rozložený po celej ploche spojy. onšt. p z Pre jednu treciu plochu bude platiť: T dy y f p M T f p M z T f M Pre lamelovú spoju s počtom lamiel n bude: z T n f M Výpočet zabehnutej trecej spojy s čelnými plochami. V tomto prípade nie je tla pôsobiaci medzi lamelami onštantný. Opotrebenie je úmerné tlau a obvodovej rýchlosti (obr.79). Platí : p. v = onšt. v =. y p.. y = onšt.

21 48 Predpoladáme, že = onštanta, potom aj onšt. y p vyjadríme silu z (obr.78) z dy p y p y z Z poslednej rovnice vyjadríme súčin p. y onšt. y p z Tento vzťah predstavuje rovnicu rovnoosej hyperboly (viď obr.79). pre. stred y bude p z z y p Vypočítaný tla bude odpovedať tlau pôsobiacemu na strednom polomere s. Na menších polomeroch bude tla vyšší, na väčších polomeroch nižší. Trecí moment na jednej trecej ploche bude: T dy y f y p M z T f M

22 pre jednu treciu plochu a pre n trecích plôch budú prenášané trecie momenty z f M T n z f M Tn Z porovnania výsledných trecích momentov nezabehnutej a zabehnutej trecej spojy je zrejmé, že zabehnutá spoja prenesie menší trecí moment a preto je pre výpočet smerodajná. Kontrola trecej spojy na oteplenie vychádza z trecieho výonu. P t v platí f p S t t z z po dosadení platí P t f p S v de S (plocha), f (oeficient trenia) sú pre danú spoju hodnoty onštantné a pre výpočet bude smerodajná hodnota súčinu p. v. Empiricy bolo určené, že: p v0 [N. m -. m. s ] alebo p. v < 0 [MPa. m. s - ] Trecia spoja užeľová je znázornená na obr.80. U tejto spojy sa vrcholový uhol volí v rozmedzí a = (8 0 ) ( je polovica vrcholového uhla), výnimočne až = 5. Tieto malé uhly volíme preto, aby zasúvacie sily z boli menšie. Veľosť zasúvacej sily z vyplýva zo silového rozladu na užeľovej ploche. 49

23 6.4. ZVLÁŠTNE SPOJKY Do tejto supiny patria všety spojy, toré nebolo možné zaradiť do predchádzajúcich apitol. Zvláštne spojy delíme na:. spojy rozbehové, obr. 8. spojy poistné, obr. 8, 8. voľnobehy, obr. 84, 85 Na obr.8 je zobrazená rozbehová (odstredivá) spoja. Na obr.8, 8 sú zobrazené poistné spojy. 50

24 Na obr.84 sú zobrazené radiálne voľnobehy. Na obr.85 je zobrazený zubový voľnobeh (rohatozápadový mechanizmus). 5

25 6.5. PUŽINY Pružiny ao strojné súčiasty majú v technicej praxi široé uplatnenie. Používame ich na aumuláciu energie, ao tlmiaci element, na odpruženie strojných častí, na vyvodenie sily, na meranie sily a najmä na útlm mitov. Podľa funcie pružín môžu byť tieto zaťažované osovou silou, ohybovým momentom, alebo rútiacim momentom. Pružiny môžu mať prierez ruhový, obdĺžniový, alebo lichobežníový. U rôznych typov pružín môžu vonajšie sily a momenty vyvolať v priereze pružín normálové, alebo tangenciálne namáhanie. Materiál pre pružiny je uvedený STN. Dovolené namáhanie oceľových materiálov býva: D = Pa τ D = Pa Modul pružnosti v ťahu nadobúda hodnoty E = (,,4). 0 Pa. Modul pružnosti v šmyu nadobúda hodnoty G = (0,8 0,84). 0 Pa. Ao materiál pre pružiny, mimo ocele, používame bronz, gumu, vrstvené drevo, plasticé láty a iné. NAMÁHANIE A DEOMÁCIA PUŽÍN Pružiny môžu byť zaťažované:. osovou silou. ohybovým momentom. rútiacim momentom 5

26 PUŽINY ZAŤAŽOVANÉ VONKAJŠOU OSOVOU SILOU Osovou silou (ťahovou, tlaovou) môžeme zaťažovať pružiny srutové, prstencové a tanierové.. Valcová srutová pružina tlačná s ruhovým prierezom drôtu (obr.86) Materiál srutovej pružiny centricy namáhanej osovou silou je v aždom svojom priereze namáhaný rútiacim momentom. D M a D d potom platí D d D 8 6 d D W M Stlačenie srutovej pružiny. A predpoladáme rovnomerné rozloženie napätia τ v materiáli, potom deformačná práca bude: dl I G M A l 0 p 4 d G D Dĺža drôtu pružiny D i l i = počet závitov potom 4 4 d G i D 4 d G i D 8 A Stlačenie pružiny y bude 4 d G i D 8 A y

27 Tento vzťah bežnej praxi plne vyhovuje. A je stúpanie pružiny rovnomerné je závislosť medzi y a lineárna. Stabilita pružiny proti vybočeniu je daná vzťahom: D H 5,5. Valcová srutová pružina tlačná s obdĺžniovým prierezom drôtu (obr.87). U tejto pružiny osová sila tiež vyvoláva rovnomerné namáhanie rútiacim momentom. Maximálne napätie v priereze pružiny od rútiaceho momentu sa rovná max D h b 4 α - súčiniteľ pre rut obdĺžniového prierezu v závislosti na pomere b/h (viď.tabuľy). 4 - fator zväčšenia (viď tabuľy) Stlačenie pružiny y vypočítame: D i 4 h b G y - hodnota určená z tabulie - tuhosť pružiny 4 h b G D i Valcové pružiny majú lineárnu charateristiu (obr.89).. Kužeľová pružina tlačná s ruhovým prierezom drôtu (obr.88) Nieedy je účelné onštruovať pružiny ta, aby vzťah medzi y a nebol lineárny. Vtedy volíme užeľovú pružinu (obr.89). 54

28 max 4 M W 4 6 d max d 6 4 D Stlačenie pružiny y bude: 6 l Dĺža drôtu pružiny d y 4 l i i = počet závitov G 55

29 4. Kužeľová tlačná pružina s obdĺžniovým prierezom drôtu (obr.90). Táto pružina sa používa na zachytenie veľých síl a tam de potrebujeme šetriť miesto. Maximálne tangenciálne napätie od rutu max h b 4 Maximálna zaťažujúca sila max b h Stlačenie pružiny y bude: i 4 D b h G y pričom je tuhosť pružiny 5. Prstencové pružiny (obr.9, 9a) Tieto pružiny sa používajú naprílad na zabrzdenie vratného pohyby hlavne u nietorých letecých anónov, alebo u nárazníov železničných vagónov (obr.9a). 56

30 6. Tanierové pružiny (obr.9) Jednotlivé segmenty sú zhotovené z teného pružinového plechu. Pri zaťažení sú vonajšie vlána namáhané ťahom a vnútorné tlaom. Pri zlomení malého počtu elementov môže pružina pracovať ďalej. Presný výpočet je zložitý PUŽINY ZAŤAŽENÉ VONKAJŠÍM OHYBOVÝM MOMENTOM Pružinu zaťaženú podľa obr.9 počítame ao votnutý nosní zaťažený na onci osamelou silou. M W o o D 57

31 Je vhodné prierez (a teda W o ) upraviť ta, aby bolo blíze D pri meniacom sa ohybovom momente (W o sa bude meniť podľa zmeny M o ). Tato dostávame nosní onštantnej pevnosti (obr.94). Praticé použitie nosnía onštantnej pevnosti je na obr.95 - listové pero 58

32 PUŽINY ZAŤAŽENÉ VONKAJŠÍM KÚTIACIM MOMENTOM Príladom je srutová pružina (obr.96). A, Pre ruhový prierez drôtu D d Uhol natočenia pružiny od sily. 64 d E l d E l I E l M 4 o l - dĺža drôtu tuhosť v rútení je E l 64 d M 4 B, Obdĺžniový prierez drôtu analogicy ao A,. D o 6 h b W M Moment M namáha pružinu torzne, ale materiál pružiny je namáhaný na ohyb. - prierez pružiny je b x h Uhol natočenia od sily o I E l M - tuhosť v rútení E l h b M Do supiny pružín zaťažených vonajším rútiacim momentom patria aj torzné tyče. Torzné tyče počítame rovnao ao hriadele zaťažené rútiacim momentom. Počítame ich z pevnostnej, alebo z deformačnej podmieny.