Níže je uveden souhrn základních informací o Jarní design z Tlačné pružiny , Tažné pružiny a Pružiny nohou .

Federarbeit Grafik - Gutekunst FedernTechnické pružiny jsou dodnes jedním z nejdůležitějších prvků stroje a úspěšně se používají ve vozidlech, přesných mechanických nebo elektrotechnických zařízeních, zdravotnických zařízeních, domácích spotřebičích a mnoha dalších. Funkce celého zařízení nebo části stroje často závisí na bezproblémovém provozu kovové pružiny.

Kovové pružiny jsou prvky, které se při zatížení záměrně deformují a po odstranění zatížení se vrátí do původního tvaru. Dodaná energie je uvnitř Jarní práce (W) přeměněn a znovu uvolněn v pozdějším okamžiku (zásobník energie). Kovové pružiny však spolehlivě provádějí tuto deformaci a absorpci energie pouze v mezích určených pro tento účel. Proto je ten pravý Jarní design a Výpočet pružiny důležitý komponent pro perfektně fungující kovovou pružinu.

 

Jarní charakteristika

Kovové pružiny nebo technické pružiny jsou vyráběny podle vašich Jarní charakteristika soudě. Tato charakteristika pružiny představuje závislost Síla pružiny (F) představuje zdvih pružiny. Protože v závislosti na tom, která charakteristika pružiny je požadována (lineární, progresivní, degresivní nebo kombinovaná), se mění také tvar a typ pružiny.

Charakteristika pružiny - Gutekunst Federn
Vlastnosti pružiny a) postup kuželové tlačné pružiny, b) lineární válcová tlačná pružina, sestupně sloupec kotoučové pružiny

S Jarní sazba (R) charakteristika pružiny je určena v diagramu pružiny. Míra pružiny (R) je proto důležitou hodnotou při návrhu pružiny pro správnou pružinu. V lineární charakteristika pružiny pružina je konstantní. Pružiny se zakřivenou charakteristikou pružiny mají proměnnou rychlost pružení. Následující vzorce tedy platí pro lineární charakteristiku:

pro tlačné a tažné pružiny

R=\frac<wpml_curved wpml_value='F2-F1'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='s2-s1'></wpml_curved>

pro nohy a torzní pružiny

R_<wpml_curved wpml_value='M'></wpml_curved>=\frac<wpml_curved wpml_value='M2-M1'></wpml_curved>{\alpha2-\alpha1}

 

Jarní práce

Když je kovová pružina napnutá, je práce hotová, která se poté po uvolnění napětí znovu uvolní. Pružinová práce (W) je vždy výsledkem oblasti pod charakteristikou pružiny. U lineární charakteristiky pružiny platí:

pro tlačné a tažné pružiny

W=\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='2'></wpml_curved>F\cdot s

pro torzní pružiny

W=\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='2'></wpml_curved>M\cdot \alpha

Výpočtem objemové užitné hodnoty lze určit různé typy pružin pomocí poměru pružinových prací (W) a instalační prostor (V) vzájemné srovnání:

\eta_<wpml_curved wpml_value='A'></wpml_curved>=\frac<wpml_curved wpml_value='W'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='V'></wpml_curved>

 

Hystereze

Federarbeit bei Reibung | Gutekunst Federn

Chování odpružení může být ovlivněno vnějším třením. Tyto třecí síly brání zotavení pružiny. V případě střídavého zatížení je to vyjádřeno formou a Hysterezní smyčka . Část pružinových prací se třením přemění na teplo a poté se „ztratí“. Protože je to při použití pružin nežádoucí, jakékoli tření by mělo být navrženo uspořádáním a Tvar peří je třeba se vyhnout.

Hysterezní smyčkové ocelové pružiny
Třecí hysterezní smyčka

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Relaxace

Například pokud je použita tlačná pružina vyšší teplota je stlačen na určitou délku mezi rovnoběžnými deskami, lze určit, že Síla pružiny postupně klesá. Tato ztráta síly se zvyšuje se zvyšující se teplotou a napětím.

Relaxace materiálu je plastická deformace, která se projevuje ztrátou síly při konstantní délce instalace. Udává se jako procento výstupní síly F1:

Relaxation=\frac{\Delta F\cdot 100}<wpml_curved wpml_value='F1'></wpml_curved>

Následující diagram ukazuje základní průběh relaxace a rychlost relaxace:

Relaxační grafika - Gutekunst Federn
Časový průběh relaxace a rychlost relaxace ve spirálových tlakových pružinách

Hodnoty relaxace po 48 hodinách se považují za charakteristické hodnoty, i když relaxace v tomto okamžiku ještě není úplně úplná. Materiálově závislé relaxační diagramy najdete v EN 13906-1. Ty musí projektant zahrnout, pouze pokud jsou kladeny vysoké nároky na stálost síly pružiny. Relaxace při různých teplotních stavech se používá při výpočtu v Jarní výpočetní program WinFSB od Gutekunst Federn, k dispozici na www.federnshop.com , zobrazeno s.

 

Správná volba materiálu

Kovové pružiny musí pocházet z vhodného materiál vyrobeno a navrženo a navrženo tak, aby po odstranění aplikovaného zatížení získalo svůj původní tvar. Tato vlastnost je vyjádřena v modul pružnosti a v posuvném modulu. Tyto Parametry materiálu vyjádřit vztah mezi napětím a prodloužením a měl by mít co nejvyšší hodnotu.

Pružinové materiály by navíc měly:

  • vysoké limity pružnosti, tj. velký, čistě elastický rozsah,
  • odpovídající napětí také na zvýšené teploty vydržet bez větší ztráty síly (nízká relaxace),
  • mají vysokou únavovou pevnost (jemnozrnná struktura, bez nečistot),
  • mít dostatečnou deformovatelnost,
  • mít povrch, který je co nejvíce kluzký,
  • odolávat určitým požadavkům na ochranu proti korozi,
  • být elektricky vodivé nebo nemagnetické.

Moduly pružnosti a klouzavosti různých materiálů

materiál Modul pružnosti [N/mm²] G modul [N/mm²]
Patentovaný tažený drát z pružinové oceli podle EN 10270-1 206000 81500
Olejem temperovaný drát pružiny ventilu podle EN 10270-2 206000 81500
Ocel válcovaná za tepla podle EN10089 206000 78500
Pás válcovaný za studena podle EN 10132 206000 78500
X10 CrNi 18 8 (1.4310) 185000 70000
X7 CrNiAl 17 7 (1,4568) 195000 73000
X5 CrNiMo 17-12-2 (1.4401) 180000 68000
CuSn6 R950 podle EN 12166 115000 42000
CuZn36 R700 podle EN 12166 110000 39000
CuBe2 podle EN 12166 120000 47000
CuNi18Zn20 podle EN 12166 135000 45000
CuCo2Be podle EN 12166 130000 48000
Inconel X750 213000 76000
Nimonic 90 213000 83000
Hastelloy C4 210000 76000
Titanová slitina TiAl6V4 104000 39000

Vliv pracovní teploty při výběru materiálu

Chování při zvýšených pracovních teplotách

Úroveň pracovní teploty může významně ovlivnit funkci pružiny, protože se zvyšující se teplotou stoupá tendence k relaxaci. Po vyhodnocení relaxačních diagramů lze pro nejdůležitější materiály pružiny nastavit následující mezní teploty.

Omezte teploty pružinových materiálů s minimální relaxací

materiál Maximální pracovní teplota ve ° C při
vysoké zatížení nízké zatížení
Patentovaný tažený drát z pružinové oceli podle EN 10270-1 60-80 80-150
Olejem temperovaný drát pružiny ventilu podle EN 10270-2 80-160 120-160
X10CrNi 18,8 (1,4310) 160 250
X7CrNiAl 17,7 (1,4568) 200 350
X5CrNiMo 17-12-2 (1.4401) 160 300
CuSn6 80 100
CuZn36 40 60
CuBe2 80 120
CuNi18Zn20 80 120
Inconel X750 475 550
Nimonic90 500 500

Kromě toho vezměte důležité pro funkci pružiny Vlastnosti materiálu modul pružnosti a modul smyku klesá s rostoucí teplotou. Jak modul smyku, tak modul pružnosti se stanoví při vyšší teplotě pomocí následujícího vzorce, přičemž základem jsou materiálové parametry při teplotě místnosti (20 ° C).

G_<wpml_curved wpml_value='t'></wpml_curved>=G_<wpml_curved wpml_value='20'></wpml_curved>=\frac<wpml_curved wpml_value='3620-T'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='3600'></wpml_curved>

nebo.

E_<wpml_curved wpml_value='t'></wpml_curved>=E_<wpml_curved wpml_value='20'></wpml_curved>=\frac<wpml_curved wpml_value='3620-T'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='3600'></wpml_curved>

To umožňuje projektantovi určit skutečné síly pružiny při očekávané provozní teplotě.

Chování při nízkých provozních teplotách

Při použití v chladicích systémech ve vesmíru nebo když je v zimě velmi chladno, je nutné vydržet teploty až – 200 °. Přes stoupání pevnost v tahu nízké teploty mají nepříznivý účinek, protože se snižuje houževnatost materiálů a mohou nastat křehké lomy. Nerezové pružinové oceli, jakož i slitiny mědi a niklu jsou výhodnější než patentované pružinové dráty a dráty ventilových pružin, pokud se používají při nízkých teplotách. V následující tabulce jsou uvedeny mezní teploty.

Doporučení pro použití při nízkých teplotách

materiál Minimální pracovní teplota ve ° C
Patentovaný tažený drát z pružinové oceli podle EN 10270-1 -60
Olejem temperovaný drát pružiny ventilu podle EN 10270-2 -60
X10CrNi 18,8 (1,4310) -200
X7CrNiAl 17,7 (1,4568) -200
X5CrNiMo 17-12-2 (1.4401) -200
CuSn6 -200
CuZn36 -200
CuBe2 -200
CuNi18Zn20 -200
Inconel X750 -100
Nimonic90 -100

 

Použití pružinových systémů

Z konstrukčních důvodů je také možné použít několik pružin k absorbování sil a pohybů. Jednoduchý Pružinové systémy jsou Paralelní – a Sériová připojení .

Grafika pružinových systémů - Gutekunst Federn
Pružinové systémy a) paralelní připojení, b) sériové připojení, c) Směšovací okruh

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A) Paralelní připojení

Pružiny jsou uspořádány tak, že vnější zatížení (F) je proporcionálně rozděleno mezi jednotlivé pružiny, ale pohyb jednotlivých pružin je stejný. Výsledkem je:

s=s1=s2=s3=... (Celkový zdvih odpružení)

F=F1=F2=F3=... (Celková síla pružiny)

R=R1+R2+R3=... (Celková rychlost pružiny)

Pružnost celkového systému paralelního spojení je vždy větší než pružina jednotlivých pružin

b) Sériové připojení

Pružiny jsou uspořádány jeden za druhým, takže na každou pružinu působí stejná síla, ale dráha pružiny je rozdělena mezi jednotlivé pružiny. Výsledkem je:

s=s1=s2=s3=... (Celkový zdvih odpružení)

F=F1=F2=F3=... (Celková síla pružiny)

R=\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved>{\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='R1'></wpml_curved>+\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='R2'></wpml_curved>+\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='R3'></wpml_curved>+...}  (Celková rychlost pružiny)

Pružina celkového systému sériového připojení je vždy menší než pružina jednotlivých pružin

C) Smíšený obvod

Několik pružin je spojeno paralelně a jeden za druhým. Kvůli rovnováze musí být R1 = R2 a R3 = R4. V uvedeném případě platí následující:

R=\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved>{\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved>{R1+R2}+\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved>{R3+R4}+...}  (Celková rychlost pružiny)

Pružina zobrazeného celého systému směšovacího okruhu leží mezi nejmenší a největší pružinou jednotlivých pružin!

 

Ve druhé části informační série Návrh kovových pružin – část 2 „Výpočet „poskytujeme vám parametry výpočtu pro Ověření funkce a pevnosti the Tlačné pružiny , Tažné pružiny a Pružiny nohou vpředu.

Pokud byste ho potřebovali individuální design pružiny pošlete nám e-mailem klíčová data pro kovovou pružinu, kterou potřebujete technik@gutekunst-co.com , kontaktujte naše technologické oddělení telefonicky na (+49) 035 877 227-11 nebo použijte na www.federnshop.com the Program výpočtu pružin Gutekunst WinFSB pro bezplatný výpočet tlačných pružin, tažných pružin a torzních pružin.

Dodatečné informace:

Návrh kovových pružin – Část 1 „Základy“
Štítky: