Fémrugók kialakítása – 1. rész “Alapok” › Gutekunst Federn › Drehfedern, Druckfedern, Federauslegung, Federberechnung, Grundlagen, Konstruktion, Schenkelfedern, Zugfedern

Az alábbiakban összefoglaljuk az alapokat Tavaszi tervezés nak,-nek Kompressziós rugók , Feszítő rugók és Lábrugók .

A műszaki rugók ma is az egyik legfontosabb gépelemek, és sikeresen használják járművekben, precíziós mechanikus vagy elektrotechnikai eszközökben, orvosi eszközökben, háztartási készülékekben és még sok másban. A teljes eszköz vagy géprész működése gyakran a fémrugó problémamentes működésétől függ.

A fémrugók olyan elemek, amelyek terhelés alatt szándékosan deformálódnak, és a teher eltávolításakor visszatérnek eredeti alakjukhoz. A szállított energia in Tavaszi munka (W) átalakult és később egy későbbi időpontban ismét felszabadult (energiatároló). A fémrugók azonban csak az erre a célra tervezett határokon belül hajtják végre megbízhatóan ezt a deformációt és energiaelnyelő képességet. Ezért a helyes Tavaszi tervezés és Tavaszi számítás a tökéletesen működő fémrugó fontos eleme.

A rugós jellemző

A fémrugók vagy a műszaki rugók az Ön szerint készülnek Tavaszi jellegzetesség megítélték. Ez a tavaszi jellemző a Rugóerő (F) a rugós menet (ek) t jelenti. Mivel attól függően, hogy melyik rugótulajdonságra van szükség (lineáris, progresszív, degresszív vagy kombinált), a rugó alakja és típusa is változik.

Tavaszi jellemzők - Gutekunst Federn — Tavaszi jellemzők a) egy kúpos nyomórugó progresszív, b) lineárisan hengeres nyomórugót, degresszívan tárcsás rugós oszlopot

A … val Tavaszi árfolyam (R) a rugó karakterisztikáját a rugós diagram határozza meg. A rugósebesség (R) ezért fontos érték a rugó megfelelő rugóhoz való kialakításakor. Nál nél lineáris rugójellemző a tavaszi sebesség állandó. Az ívelt rugó karakterisztikájú rugók változó rugósebességgel rendelkeznek. A következő képletek alkalmazandók tehát egy lineáris jellemzőre:

nyomó és feszítő rugókhoz

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

láb- és torziós rugókhoz

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

A tavaszi munka

A fémrugó megfeszítésekor olyan munka történik, amelyet a feszültség felszabadulásakor ezután újra elengednek. A tavaszi munka (W) mindig a rugó karakterisztika alatti területként jelenik meg. Lineáris rugójellemzővel a következők érvényesek:

nyomó és feszítő rugókhoz

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

torziós rugókhoz

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

A térfogat hasznossági értékének kiszámításával különböző típusú rugókat lehet meghatározni a rugós munkák arányának felhasználásával (W) és a telepítési hely (V) összehasonlítani egymással:

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

A hiszterézis

A felfüggesztés viselkedését külső súrlódás befolyásolhatja. Ezek a súrlódási erők akadályozzák a tavasz talpra állását. Váltakozó terhelések esetén ezt a formában fejezzük ki Hiszterézis hurok . A rugós munka egy részét a súrlódás hővé alakítja, majd “elveszik”. Mivel ez nem kívánatos a rugók használatakor, minden súrlódást elrendezéssel és Toll formája elkerülendő.

Hiszterézis hurok acélrugók — Súrlódó hiszterézis hurok

A kikapcsolódás

Például, ha nyomórugót használunk magasabb hőmérséklet párhuzamos lemezek között egy bizonyos hosszúságúra összenyomódik, megállapítható, hogy a Rugóerő az idő múlásával fokozatosan csökken. Ez az erőveszteség növekszik a hőmérséklet és a feszültség növekedésével.

Kikapcsolódás az anyag olyan plasztikus alakváltozás, amely állandó telepítési hosszúságú erővesztésként nyilvánul meg. Ezt az F1 kimeneti erő százalékában adják meg:

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

A következő ábra a relaxáció alapfolyamatát és a relaxációs sebességet mutatja:

Relaxációs grafika - Gutekunst Federn — A relaxáció időbeli lefolyása és a relaxációs sebesség spirális kompressziós rugókban

A 48 óra elteltével bekövetkező relaxációs értékeket jellegzetes értékeknek tekintjük, bár a relaxáció ebben a pillanatban még nem teljes. Anyagfüggő relaxációs diagramok megtalálhatók az EN 13906-1 szabványban. Ezeket a tervező csak akkor veheti fel, ha a rugóerő állandóságára magas követelményeket támasztanak. A különböző hőmérsékleti állapotokban történő relaxációt a Tavaszi számítási program WinFSB a Gutekunst Federn-től, elérhető a címen www.federnshop.com , látható.

A megfelelő anyagválasztás

Fémrugók megfelelőből kell származnia anyag úgy gyártják és tervezik és tervezik, hogy az alkalmazott terhelés eltávolítása után visszanyerjék eredeti alakjukat. Ezt a tulajdonságot a rugalmassági modulusz és a csúszó modulban. Ezek Anyagi paraméterek fejezze ki a feszültség és a megnyúlás kapcsolatát, és a lehető legmagasabb értékkel kell rendelkeznie.

Ezenkívül a rugós anyagoknak:

magas rugalmassági határok, azaz nagy, tisztán rugalmas tartomány,
a megfelelő feszültségeket is megemelkedett hőmérséklet nagyobb erőveszteség nélkül elviselni (alacsony relaxáció),
nagy a fáradási szilárdsága (finomszemcsés szerkezet, szennyeződésektől mentes),
kellő deformálhatósággal rendelkezik,
a lehető legcsúszóbb felületű legyen,
ellenállnak a korrózióvédelem bizonyos követelményeinek,
legyen elektromosan vezető vagy nem mágneses.

Különböző anyagok rugalmasságának és csúszásának moduljai

anyag	Rugalmassági modulusz [N/mm²]	G modul [N/mm²]
Szabadalmaztatott húzott rugós acélhuzal az EN 10270-1 szerint	206000	81500
Olajjal edzett szeleprugó huzal az EN 10270-2 szerint	206000	81500
Melegen hengerelt acél az EN10089 szerint	206000	78500
Hidegen hengerelt szalag az EN 10132 szerint	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 az EN 12166 szerint	115000	42000
CuZn36 R700 az EN 12166 szerint	110000	39000
CuBe2 az EN 12166 szerint	120000	47000
CuNi18Zn20 az EN 12166 szerint	135000	45000
CuCo2Be az EN 12166 szerint	130000	48000
Inconel X750	213000	76000
Nimonic 90	213000	83000
Hastelloy C4	210000	76000
Titánötvözet TiAl6V4	104000	39000

A munkahőmérséklet hatása az anyag kiválasztásakor

Magatartás megemelt üzemi hőmérsékleten

Az üzemi hőmérséklet szintje jelentősen befolyásolhatja a rugó működését, mivel a hőmérséklet emelkedésével nő a relaxációs hajlam. A relaxációs diagramok kiértékelése után a következő határhőmérsékleteket lehet beállítani a legfontosabb rugós anyagokra.

Korlátozza a rugós anyagok hőmérsékletét minimális relaxáció mellett

anyag	Maximális üzemi hőmérséklet ° C-on
	nagy terhelés	alacsony terhelés
Szabadalmaztatott húzott rugós acélhuzal az EN 10270-1 szerint	60-80	80-150
Olajjal edzett szeleprugó huzal az EN 10270-2 szerint	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

Ezenkívül vegye figyelembe a rugós funkció szempontjából fontosakat Anyagtulajdonságok rugalmassági modulusz és a nyíró modulus a hőmérséklet növekedésével csökken. Mind a nyírási, mind a rugalmassági modulust magasabb hőmérsékleten határozzuk meg a következő képlet alkalmazásával, alapul az anyag paramétereit szobahőmérsékleten (20 ° C).

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

vagy.

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

Ez lehetővé teszi a tervező számára, hogy meghatározza a tényleges rugóerőket a várható üzemi hőmérsékleten.

Viselkedés alacsony üzemi hőmérsékleten

Ha hűtőrendszerekben használják, űrben vagy ha télen nagyon hideg van, a – 200 ° -ot is el kell viselni. Annak ellenére, hogy emelkedett szakítószilárdság az alacsony hőmérsékletnek kedvezőtlen hatása van, mivel az anyagok szívóssága csökken és törékeny törések léphetnek fel. A rozsdamentes rugóacélok, valamint a réz- és nikkelötvözetek előnyösebbek, mint a szabadalmaztatott rugós huzalok és a szeleprugó-huzalok alacsony hőmérsékleten. Az alábbi táblázat a határhőmérsékleteket mutatja.

Ajánlások alacsony hőmérsékleten történő alkalmazásra

anyag	Minimális üzemi hőmérséklet ° C-ban
Szabadalmaztatott húzott rugós acélhuzal az EN 10270-1 szerint	-60
Olajjal edzett szeleprugó huzal az EN 10270-2 szerint	-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

Rugós rendszerek használata

Szerkezeti okokból több rugó is használható az erők és mozgások elnyelésére. Egyszerű Rugós rendszerek vannak Párhuzamos – és Soros kapcsolatok .

Tavaszi rendszergrafika - Gutekunst Federn — Rugós rendszerek a) párhuzamos csatlakozás, b) soros kapcsolat, c) Keverő áramkör

a) Párhuzamos kapcsolat

A rugók úgy vannak elrendezve, hogy a külső terhelés (F) arányosan oszlik meg az egyes rugók között, de az egyes rugók útja megegyezik. Tehát ez eredményezi:

$s=s1=s2=s3=...$ (Teljes felfüggesztési menet)

$F=F1+F2+F3+...$ (Teljes rugóerő)

$R=R1+R2+R3+...$ (Teljes tavaszi arány)

A párhuzamos kapcsolat teljes rendszerének rugósebessége mindig nagyobb, mint az egyes rugók rugósebessége

b) Soros kapcsolat

A rugók egymás után vannak elrendezve, így minden rugóra ugyanaz az erő hat, de a rugó mozgása megoszlik az egyes rugók között. Ennek eredményeként:

$s=s1+s2+s3+...$ (Teljes felfüggesztési menet)

$F=F1=F2=F3=...$ (Teljes rugóerő)

$R=\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved>{\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='R1'></wpml_curved>+\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='R2'></wpml_curved>+\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='R3'></wpml_curved>+...}$ (Teljes tavaszi arány)

A soros csatlakozás teljes rendszerének rugósebessége mindig kisebb, mint az egyes rugók rugósebessége

c) Vegyes áramkör

Több rugó párhuzamosan és egymás mögött van összekötve. Az egyensúly miatt R1 = R2 és R3 = R4 kell, hogy legyen. A bemutatott esetben a következők érvényesek:

$R=\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved>{\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved>{R1+R2}+\frac<wpml_curved wpml_value='1'></wpml_curved>{R3+R4}+...}$ (Teljes tavaszi arány)

A bemutatott keverőkör teljes rendszerének rugósebessége az egyes rugók legkisebb és legnagyobb rugósebessége között van!

Az információs sorozat második részében “ Fémrugók tervezése – 2. rész “Számítás msgstr “megadjuk Önnek a Funkció és szilárdság-ellenőrzés a Kompressziós rugók , Feszítő rugók és Lábrugók előtt.

Ha szüksége lenne rá egyedi rugós kialakítás csak küldje el nekünk a szükséges fémrugó legfontosabb adatait technik@gutekunst-co.com , vegye fel a kapcsolatot a technológiai osztályunkkal telefonon a (+49) 035 877 227-11 telefonszámon, vagy használja a www.federnshop.com a Gutekunst tavaszi számítási program WinFSB a nyomórugók, a feszítőrugók és a torziós rugók ingyenes kiszámításához.

További információ: