Zavojna opruga: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
Nadopunio Zavojna opruga |
Nadopunio Zavojna opruga |
||
Redak 6:
[[datoteka:Ressort de traction à spires jointives.jpg|mini|desno|250px|Vlačna cilindrična zavojna torzijska opruga ([[opterećenje]] na [[uvijanje]]) s ušicama od žice opruge zavinute na kraju.]]
[[datoteka:Zavojna opruga 5.png|mini|desno|250px|Skica djelovanja sila na tlačnu cilindričnu zavojnu oprugu.]]▼
[[datoteka:Zavojna opruga 2.png|mini|desno|
[[datoteka:Zavojna opruga 3.png|mini|desno|
[[datoteka:Zavojna opruga 4.png|mini|desno|
'''Zavojna opruga''' ili '''navojna opruga''' vrsta je [[opruga|opruge]] koja je opterećena na [[savijanje]] a izrađuje se od [[žica|žice]] kružnog ili pravokutnog presjeka [[Savijanje limova|savijanjem]] po [[Zavojnica|zavojnici]]. Pri [[Opterećenje|opterećenju]] zavojne opruge napregnute su na savijanje. Najčešće se upotrebljavaju na primjer za povratni hod [[poluga]], na štipaljkama, kod šarnira (okova) i slično. Spoj potreban za takvu namjenu dobije se učvršćenjem jednog kraja opruge na nepokretljivi, a drugog na pokretljivi dio, obično [[zatik|zaticima]]. Pri tome se opruga prednapreže određenom [[sila|silom]], što prouzrokuje opterećenje opruge momentom savijanja i time opruženje kojem odgovara zaokret za određeni [[kut]] uz smanjivanje [[promjer]]a zavojnice. Pri tome, postoje određene dopuštene granice opružanja, iznad kojih opruga prestaje djelovati zbog čvrstog prianjanja zavoja uz pomični dio.
Line 25 ⟶ 33:
Vlačne opruge proizvode se također u [[kvaliteta]]ma grubo, srednje i fino. Dopuštena odstupanja ([[mjerna tolerancija]]) za sile predopterećenja su: grubo ± 30%, srednje ± 15% i fino ± 7,5%. Gruba kvaliteta opruga je manje prikladna za [[Dinamička izdržljivost|dinamičko opterećenje]]. Za povećanje [[Dinamička izdržljivost|dinamičke izdržljivosti]] preporučuje se obrada sačmarenjem [[čelik|čeličnim]] kuglicama. Na vijek trajanja vlačnih opruga utječu oblik ušica i priključnih tijela. Na prijelazima od tijela opruge na ušice pojavljuje se dodatna naprezanja, koja mogu biti znatno veća od onih same opruge. Ako se ne mogu izbjeći vlačne opruge s [[titranje|titrajnim]] opterećenjem, treba birati hladno oblikovane vlačne opruge s uvaljanim ili uvijenim dršcima. Ako su ipak iz konstruktivnih razloga potrebne ušice ili kuke, tada polumjer zakrivljenja na prijelazu mora biti što je moguće veći. Ne preporučuju se toplo oblikovane vlačne opruge.
▲|align=center|Izmjere ili dimenzije cilindrične zavojne opruge kružnog presjeka.
▲|align=center|Oblik krajeva hladno oblikovane cilindrične zavojne opruge (krajevi položeni i [[brušenje|brušeni]]).
▲|align=center|Način učvršćivanja vlačnih cilindričnih zavojnih torzijskih opruga: a) ušice od žice opruge zavinute na kraju, b) posebne ušice obavijene zavojima opruge, c) nažlijebljeni čep.
=== Proračun cilindričnih zavojnih opruga ===
▲[[datoteka:Zavojna opruga 5.png|mini|desno|250px|Skica djelovanja sila na tlačnu cilindričnu zavojnu oprugu.]]
Cilindrične zavojne opruge unatoč tome što su opterećene uzdužnom silom na vlak ili na tlak (bez obzira na presjek njihovih zavoja, koji može biti okruglog, kvadratičnog ili pravokutnog oblika), zovu se torzijske opruge. Objašnjenje tog naziva: ako cilindrična zavojna opruga (kao prema slici) stoji na nekoj podlozi, a odozgo je preko ploče opterećena silom ''F'', ona će se stisnuti za veličinu svoga [[progib]]a ''f''. U zavojima opruge javit će se [[naprezanje]], koja se mogu objasniti s pomoću uobičajene metode takozvanih zamišljenih presjeka iz [[Nauka o čvrstoći|nauke o čvrstoći]].
Line 67 ⟶ 56:
Pojednostavljeni proračun cilindričnih zavojnih opruga, na temelju već spomenutog, može biti sveden na proračun šipkaste (ravne) torzijske opruge, gdje se pretpostavlja da je zavojnica opruge odmotana i ispružena u ravnu torzijsku oprugu, tako da ima dužinu ''l'' = 2∙''R<sub>m</sub>∙z'', gdje je ''z'' broj aktivnih zavoja. Iz osnovnog izraza za torzijsko naprezanje:
:<math> \tau_t = \frac{M_t}{W_p} </math>
gdje je polarni moment otpora:
:<math> W_p = \frac{\pi \cdot d^3}{16} </math>
Dobiju se s pomoću zamjena (supstitucija) glavne jednadžbe za proračunavanje zavojnih torzijskih opruga:
[[Naprezanje]]:
:<math> \tau_t = \frac{16 \cdot F \cdot R_m}{\pi \cdot d^3} \approx \frac{5 \cdot F \cdot R_m}{d^3} \leq \tau_{t\,dop} </math>
[[Progib]] ([[deformacija]]):
:<math> f = \frac{64 \cdot F \cdot z \cdot R_m^3}{d^4 \cdot G} = \frac{4 \cdot z \cdot R_m^2 \cdot \tau_t}{d \cdot G} </math>
Nosivost:
:<math> F = \frac{2 \cdot W_p \cdot \tau_t}{D_m} </math>
[[Krutost]] ili specifična [[sila]]:
:<math> F = \frac{F}{f} = \frac{d^4 \cdot G}{64 \cdot z \cdot R_m^3} </math>
[[Mehanički rad]] opruge:
:<math> W = \frac{F \cdot f}{2} = \frac{\pi \cdot d^2 \cdot l \cdot \tau_t^2}{16 \cdot G} </math>
U ovim su jednadžbama: ''a'' – [[promjer]] žice opruge, ''F'' – opterećenje ili nosivost opruge, ''l'' – ispružena dužina opruge, ''G'' – [[Torzija|modul klizanja]] [[materijal]]a, ''R<sub>m</sub>'' – srednji polumjer opruge, ''z'' – broj aktivnih zavoja.
Pri dinamičkim opterećenjima tih opruga mjerodavno je maksimalno naprezanja ''τ<sub>t max</sub>''. Kao orijentacija za dopuštenu [[amplituda|amplitude]] naprezanja kod dinamičkih naprezanja tih opruga može se uzeti vrijednost od 15 do 20% od srednjeg naprezanja ''τ<sub>t</sub>'' (Smithov dijagram).
U proračun torzijskih opruga većih dužina, opterećenih tlačnim silama ulazi i kontrola sigurnosti protiv [[Izvijanje|izvijanja]]. Za čelične opruge s modulom klizanja materijala ''G'' = 83 000 N/mm<sup>2</sup> to se čini s pomoću koeficijenta sigurnosti:
:<math> S \approx \frac{2,8 \cdot L}{f \cdot [(\frac{v \cdot L}{D_m})^2 + 1,1]} \ge 2 </math>
gdje je: ''f'' – [[progib]] opruge, ''v'' – takozvani faktor uležištenja (''v'' = 1 za nevođene, ''v'' = 0,5 za vođene opruge, a za izložene opterećenjima izvan čeličnih površina i do ''v'' = 2, ''L'' – dužina opruge u opterećenom stanju. Koeficijent sigurnosti opruga od drugih metala dobije se množenjem ovog izraza s omjerom njihovog i gore navedenog mogula klizanja za [[čelik]]. Općenito je:
:<math> S = \frac{F_k}{F} \ge 2 </math>
gdje je: ''F<sub>k</sub>'' – kritična sila koja uzrokuje izvijanje opruge, ''F'' – stvarno opterećenje.
== Izvori ==
| |||