Jak se vyrábí tažná pružina , jaký vliv mají konstrukce tažné pružiny , tvary oček , vlastnosti pružin a materiály pružiny a co pro tažnou pružinu znamenají technické pojmy jako předpětí, relaxace , mez kluzu a dynamické zatížení ? Pro osvěžení základních znalostí pro další návrh tažné pružiny (video) se Gutekunst Federn stručně zabývá těmito tématy souvisejícími s tažnou pružinou. Protože všude tam, kde nemusí být síla vyvíjena tlakem, ale tahem, nedochází k obcházení tažné pružiny. Tažné pružiny se používají jako vratné pružiny například ve výrobě vozidel, dále v garážových vratech, zámcích, rámech postelí a v relé ve výrobě strojů a zařízení. Někdy se také používají systémy tažných pružin s několika tažnými pružinami. Nejčastějším příkladem použití jsou pružinové pakety garážových vrat nebo skládací mechanismy pro postelové boxy v paralelním zapojení , kde jsou komponenty s větší hmotností drženy v poloze konstantními silami a pružinovými momenty.
Produkce
Tažné pružiny jsou vyrobeny z kulatých nebo oválných drátů z pružinové oceli. Drát z pružinové oceli se obvykle přivádí do libovolného tvaru v procesu tváření za studena, buď navinutím na trn systémem jednoho prstu, nebo – v případě plně automatických strojů na navíjení pružin – pomocí několika vodicích kolíků drátu (dvou- prstový nebo tříprstý systém). Očka se buď tvoří přímo při navíjení, nebo se usazují v následném pracovním kroku. Tažné pružiny se obvykle vyrábí válcové s 1/1 německým okem na každé straně podle normy EN 13906-2 . Specialista na pružiny Gutekunst dal na YouTube dohromady krátké video, které ukazuje, jak se vyrábí kovová pružina. Stačí vygooglovat “ jarní výrobní video „.
Pružinové typy a typy oček
Kromě válcového provedení tažné pružiny s lineární charakteristikou pružiny se často vyrábí také tažné pružiny kuželové nebo soudkovité . S kónicky zúženými konci pružiny je kromě progresivní charakteristiky pružiny dosaženo i delší životnosti. Prostřednictvím konstrukce tažné pružiny nelze vytvořit degresivní průběh síly; k tomu je zapotřebí pákový mechanismus s tažnou pružinou, jako u ložního boxu. V závislosti na aplikaci se používají různé tvary oček . Kromě klasických tvarů oček, jako je očko 1/1 German nebo očko hákové, jsou k dispozici i odolnější zakončení pružiny jako zaválcovaný svorník se závitem nebo zašroubovaná zátka se závitem, které dosahují delší životnosti. Obecně nejsou tažné pružiny vhodné pro trvalé použití kvůli okům, protože napojení očka na přechodový oblouk představuje velké slabé místo.
V očkách tažných pružin působí tři síly – tahové zatížení, torzní zatížení a ohybové zatížení. U tažných pružin je proto třeba dbát na to, aby síla působila centrálně na očko, jinak se zvyšuje riziko prasknutí očka. Kromě toho musí být přechodový poloměr (r) z těla pružiny do očka pružiny vždy větší než průřez drátu (d).
předpětí
Při výrobě se tažné pružiny předepínají otáčením proti další cívce. Toto předpětí je žádoucí z velké části, protože minimalizuje potřebnou provozní délku hnací pružiny. Pro výrobu tažných pružin však platí: čím vyšší předpětí, tím vyšší výrobní náklady. Předpětí je také závislé na poměru vinutí „w = D/d“ („D“ střední průměr vinutí, „d“ tloušťka drátu), s rostoucím poměrem vinutí klesá. Pokud není u tažné pružiny požadováno žádné předpětí, jako je tomu u pružiny s rozsahem, lze toto později téměř úplně odstranit použitím vyšší temperovací teploty a delší doby temperování. Ani tažné pružiny tvarované za tepla neobsahují žádné předpětí. Aby bylo možné po výrobě zaručit požadované vlastnosti pružiny, jako jsou konstrukční rozměry nebo silové vlastnosti, obvykle se jako výrobní kompenzace toleruje předpětí (F0) nebo střední průměr cívky (D).
Relaxace, smykové napětí a síly pružiny
Stejně jako u všech kovových pružin se určité procento síly pružiny ztratí, pokud je tažná pružina vystavena zatížení po delší dobu při vyšších teplotách . Tato ztráta síly se nazývá relaxace a zvyšuje se s rostoucí teplotou a stresem. Vzhledem k tomu, že uvolnění v závislosti na materiálu a teplotě může znamenat ztrátu výkonu až 20 procent, měla by být maximální výchylka pružiny maximálně 80 procent povoleného napětí. Překročí-li smykové napětí při zatížení tažné pružiny přípustnou hodnotu meze kluzu, dojde k trvalému snížení předpětí nebo k deformaci tažné pružiny. Dále je třeba věnovat pozornost rezonančnímu kmitání tažné pružiny; V ideálním případě jsou vibrace budící frekvence desetkrát nižší než vlastní frekvence pružiny, jinak může dojít k výraznému zvýšení napětí, které vede k prasknutí pružiny.
Síla pružiny/tuhost pružiny závisí na drátu pružinové oceli a tuhosti pružiny nebo konstantě pružiny . Míra pružiny také definuje poměr síly pružiny k průhybu pružiny. V zásadě lze dimenzování síly pružiny ovlivnit následujícími opatřeními:
- Průměr drátu (d) větší> tvrdší pružina
- Průměr vinutí (De) větší> jaro měkčí
- Počet pružných cívek (n) větší> jaro měkčí
dynamické zatížení
Dynamická zatížení jsou zatížení, která se v průběhu času mění s více než 10 000 zdvihy. Na rozdíl od tlačných pružin neexistují pro tažné pružiny žádné diagramy únavové pevnosti, které by specifikovaly možné pole dynamického napětí na základě materiálu, průměru drátu a napětí při zvedání. Důvodem je rozmanitost tvarů oček , z nichž většina nemá žádnou únavovou pevnost v důsledku přechodové křivky z těla pružiny do očka. Tvary oček, jako je zašroubovaná závitová zátka nebo zaválcovaný závitový svorník, mají lepší dynamické vlastnosti, ale pro každou dynamicky používanou tažnou pružinu je nutné provést reálné zkoušky životnosti pro příslušnou pracovní aplikaci.
pružinový materiál a povrch
Výběr drátu pružinové oceli ovlivňuje nejen sílu pružiny, ale nabízí také správné vlastnosti pro příslušnou aplikaci pružiny. Kromě běžných nelegovaných drátů z pružinové oceli se používají také nerezové pružinové oceli, dráty ventilových pružin legovaných SiCr, slitiny mědi pro dobré elektrické vlastnosti, slitiny niklu pro vysokou tepelnou a korozivzdornou odolnost a slitiny titanu pro nejvyšší nároky z letecké techniky. Pro optimalizaci pružiny lze navíc aplikovat různé povrchové úpravy . Povrchová úprava hnacích pružin je však obtížná, protože cívky jsou tak blízko u sebe.
výhody a nevýhody
Nevýhodou tažné pružiny je velikost instalačního prostoru, citlivý bod na spoji očka a z toho vyplývající celková ztráta síly pružiny po prasknutí očka. Nejdůležitějšími výhodami tažné pružiny jsou absence vybočení, možnost centrického přenosu síly a absence tření díky vynechání vodicích prvků, jako jsou pouzdra nebo trny.
Další informace k tématu tažné pružiny naleznete pod následujícími odkazy nebo telefonicky (+49) 035877 227-11. Přeji ti úspěch!
Dodatečné informace:
- Konstrukce tažných pružin (video)