MAŠINSKI ELEMENTI I - NASTAVNE PREZENTACIJE - - OPRUGE - Prof. dr Biljana Marković dipl. ing.

Transcript

1 MAŠINSKI ELEMENTI I - NASTAVNE PREZENTACIJE - - OPRUGE -

2 Rad opruga zasniva se na osobini svih tela da se pod dejstvom spoljašnjeg opterećenja elastično deformišu i da apsorbovanu energiju mogu ponovo da pretvore u mehanički rad. Područje primene: kao akumulatori energije (kod časovnika, igračaka, oružja); za prigušenje udarnih i oscilatornih opterećenja (kod vozila i transportnih sredstava); za povratno kretanje (kod ventila, kočnica, spojnica i mernih instrumenata); za merenje sile (kod mernih uređaja); za raspodelu opterećenja, itd. Opruge

3 Klasifikacija opruga: Prema vrsti materijala od kog su izrađene opruge mogu biti metalne i nemetalne. Prema obliku opruge mogu biti lisnate, tanjiraste, prstenaste, zavojne. Prema vrsti naprezanja opruge mogu biti zatezno-pritisne, fleksione i torzione. Opruge

4 c F f 1 F f 2 2 a) linearna; b) progresivna; c) degresivna df dm dt c ; c ; c f df d d Opruge karakteristika opruga

5 F f M T A ; A ; A Opruge deformacioni rad

6 paralelna (a), redna (b) kombinovana (v) veza c c c uk c c c uk c c c c uk Sistemi opruga

7 Materijali za opruge: Otpornost na koroziju, rad na povišenim temp., magnetne osobine Karakteristike elastičnosti i čvrstoće Čelici za poboljšanje, legirani Si, Cr, V, W Žice, šipke, trake Toplo ili hladno oblikovane (manje dimenzije) Termička obrada, C, otpuštanje C, tvrdoća 35-45HRC Shotppening Prirodna i sintetička guma Opruge

8 Lisnate opruge konzola opterećena na slobodnom kraju iskorištenje nesvrsishodno (kons. popr. presek) smanjena neravnomernost - trouglast oblik, el. linija u obluku kružnog luka iskorištenje 3x veće u praksi, u obliku trapeza, nešto manje iskorištenje linearna karakteristika Opruge

9 f max 2 2 l 3 h E fdoz a) konstantni presek; b) trouglasti oblik; v) trapezni oblik. M 6 F l f 2 W b h fdoz F max 2 b h 6 l fdoz A max F max 2 f max Fleksione opruge - Lisnate opruge

10 Gibnjevi veći broj lisnatih trapeznih opruga kod teretnih, putničkih, šinskih vozila na vrhu - dva lista iste dužine, ispod kraći listovi, spojeni najčešće zavrtnjevima prigušenje, linije opterećenja i rasterećenja se razlikuju proračun kao kod lisnatih trapeznih opruga z - broj listova, b o - širina lista opterećenje jednosmerno promenjivo precizni proračun nije moguć (udar, oscilacije) prema statičkim karakteristikama čvrstoće trenje se ne može tačno uzeti u obzir stvarno opterećnje je veće od računskog za 2-12% Opruge

11 M 6 F l f 2 W b h f σfdoz 0,5 Rm-drumska vozila σfdoz 0,55 Rm-šinska vozila max fdoz l fdoz 3 z ' 2 h E z širina konzole u uklještenju b= z b0, širina konzole na kraju b = z b0. Flesione opruge - Gibnjevi

12 Gibnjevi

13 ZAVOJNE FLEKSIONE OPRUGE žica okruglog pop.preseka, namotana kao zavojnica, na čijim krajevima deluje sila jedan kraj pokretan, drugi nepokretan pop. presek na savijanje odnos motanja w=dm/d=4-15 (3) rastojanje između navojaka a ugradnja na osovinici, d 0 =(0,8-0,9) D i čelične zavojne do 12mm oblkuju se na hladno, iznad 12mm na toplo, posle otpuštanje kalajna bronza, mesing, novo srebro - dpzvoljena odstupanja geometrije nisu određena standardima Opruge

14 ZAVOJNE FLEKSIONE OPRUGE Potreban dužina žica za izradu z a aktivnih zavojaka: d+a D m /4, je l= D m π z a d+a>d m /4, je l=... Dužina neopterećene opruge, ako se navojci dodiruju L ko =(z a +1) d, ako se ne dodiruju L ko = z a (a +d) +d Napon na savijanje... statički i dinamički proračun ugao deformisanja opruge φ krutost opruge c φ prečnik žice za izradu opruga d Opruge

15 SPIRALNE OPRUGE navijene hladno valjane trake, arhimedova spirala bxh ugao deformacije φ, navojci na rastojanju a akumulator energije kod satova, mjernih uređaja, elastičnih spojnica napon na savijanje σ fdoz prilog P 24-1 razvijena dužina opruge l spoljašnji poluprečnik opruge r e = r i + z (h+a) maksimalni rad opruge A =1/6 b h l σ fdoz 2 /E Opruge

16 Torzione opruge okrugli štapovi sa kvalitetnom obradom toplo valjani čelik za poboljšanje jedan kraj fiksiran, drugi uležišten da se okreće oko svoje ose najčešće ozubljen spoj sa troglastim profilom karakteristika- prava linija izrada, poboljšanje, sačmarenje kod elastičnih spojnica, noseće opruge kod teretnih vozila merenje obrtnih momenata (dinamometarski ključ) provera napona na uvijanje Opruge

17 Torzione opruge - Proste

18 Statičko opterećenje: t T 16T 3 W d p tdoz Proste torzione opruge

19 16T 16T d d Dinamičko opterećenje: 2 1 h t 2 t1 3 3 H T l I p a G c T F I l a p Proste torzione opruge

20 Zavojne torzione opruge namotavanjem žice oko cilindra pritisne i zatezne (vučne), širok dijapazon primene za ventile kod motora i armatura, motornih vozila, spojnica i kočnica (povratne opruge) oblikovanje na hladno do d=17 mm patentirana vučena žica od nelegiranog čelika, za kvalitet A,B,C i D, žica za poboljšanje za kvalitet FD i VD toplo valjanje iznad d=17 mm termička obrada i otpuštanje Opruge

21 Odnos motanja: w D m d D m 4 20 D e D 2 zuk = za+ 2 - za hladno oblikovane pritisne opruge; zuk = za + 1,5 - za toplo oblikovane pritisne opruge i Zbir svih minimalnih zazora između navojaka S a x d z a Zavojne torzione opruge - pritisne

22 Dužina potpuno sabijene opruge sa ravno obrađenim krajevima: - hladno oblikovane: LBL = zuk d - toplo oblikovane: LBL = (zuk - 0,3) d Minimalno dozvoljena dužina opruge opterećene sa Fmax = Fgr L L S min BL a Dužina opruge u neopterećenom stanju: L f L f S L 0 BL BL 2 a BL Zavojne torzione opruge - pritisne

23 Zavojne torzione opruge - vučne

24 Dužina neopterećene opruge sa prednaponom L z 1 d k uk Dužina neopterećene opruge između krajnjih tačaka uški L L L z 0 k 2 H Zavojne torzione opruge - vučne

25 Ugao uvijanja T l 16 F D z G I 2 a m a 4 p G d Deformacioni rad A F f T F D m Deformacija opruge f 8 F D z 8 F w z G d 3 3 m a a 4 G d Zavojne torzione opruge: proračun

26 Statički opterećene i 8 F Dm za 3 2 p a m T G d f W d z D idoz Dinamički opterećene 8 Dm kh k 2 k1 3 F 2 F 1 kh d Dozvoljeni napon kod potpuno sabijene opruge BL 8FBL Dm 3 d BLdoz Zavojne pritisne torzione opruge - proračun

27 Statički opterećene i 8 F Dm za 3 2 p a m T G d f W d z D idoz Dinamički opterećene 8 Dm kh k 2 k1 3 F 2 F 1 kh d Zavojne vučne torzione opruge - proračun

28 Tanjiraste opruge u obliku konusnih ljuski, koje se koriste kao slogovi (paketi) kod statičkog, jednosmerno primenjivog opterećenja složeno naponsko stanje, dominira napon na savijanje linearna ili degresivna karakteristika, kombinacijom različite debljine ovih opruga-progresivna mogu imati unutrašnje i spoljašnje vođenje osovinice (unutrašnje) moraju biti cementirane i brušene hladno oblikovane t<1 mm, hladno sa obrađenim ivicima t=1-4 mm, toplo t=4-14 mm izrađuju se u kvalitetu A,B I C, prema DIN 2093, prilog P24-15 Opruge

29 Prstenaste opruge ravnomerno opterećenje po dužini, povoljno iskorištenje sastavljene od zatvorenih spoljašnjih i unutrašnjih prstenova, koji klize jedan po drugom aksijalna pritisna sila- spoljašnji na zatezanje, unutrašnji na pritisak deformacija opruge f ugao nagiba (konusa) α veći od ugla trenja μ pri montaži, predopterćenje 5-10% ukupne deformacije linearna karakteristika prigušenje (3x manja sila rasterećanja) amortizeri udara, železnička vozila, teške prese, čekići, alati podmazivanje dodirnih površina, zaštita od vlage i nečistoće Opruge

30 De = mm F = kn f = 0,4...7,6 mm Prstenaste opruge

31 Prstenaste opruge

32 Gumeni elastični elementi kao elastični spojevi kod prigušenja udarnih opterećenja, za vešanje motonih vozila, oslonci mašina metalna ploča ili prsten se spaja sa gumom napregnuti na pritisak i smicanje, odn. uvijanje, ne preporučuje se zatezanje vulkanizacija, veliki pritisak i temp. do 150ºC tvrdoća u šorovima (50-meka, srednja, iznadtvrda) nekompresibilna krutost zavisi od oblika el. elementa (ne samo od tvrdoće gume) k - faktor oblika elastičnog elementa, sl , knjiga sve karakteristike (linearna, prog., degresivna) proračun - prilog P24.19, oblici, doz. naponi Opruge