Fémrugók tervezése – 2. rész “Számítás” › Gutekunst Federn › Berechnungsformeln, Druckfedern, Federberechnung, Formeln, Schenkelfedern, Zugfedern

A kétrészes sorozat első részében Gutekunst tollak valamivel kapcsolatban A tavasz tervezésének alapjai tájékozott. Ebben a második részben megtalálja a tervezési konkrét számítási adatokat Kompressziós rugók , Feszítő rugók és Lábrugók (Torziós rugók). Ez egyedi számításra is rendelkezésre áll Gutekunst tavaszi számítási program WinFSB ártalmatlanításra.

A nyomórugó, a feszítőrugó vagy a lábrugó rugótervezésének célja az adott feladatra az összes körülmény figyelembevételével a leggazdaságosabb rugó megtalálása, amely a rendelkezésre álló térbe is belefér és amely szükséges élettartam elérte. Ezen gyártási és anyagigények mellett létezik a megfelelő is Tavaszi tervezés különös jelentőségű a.

A tervezőnek a következő követelményeket kell kitűznie:

1. Terhelés típusa (statikus vagy dinamikus)

2. élettartam

3. Üzemi hőmérséklet

4. Környezeti közeg

5. Szükséges erők és tavaszi utazás

6. Meglévő telepítési hely

7. Toleranciák

8. Telepítési helyzet (Hajlás, oldalirányú felfüggesztés)

Minden tavaszi tervezés két szakaszból áll:

A működés igazolása : A rugósebesség, az erők és a rugó mozgásának, a rezgési viselkedés stb. Ellenőrzése
Az erő bizonyítása : Ellenőrizze a megengedett feszültségek betartását vagy a fáradási szilárdság igazolását.

Ehhez iteratív megközelítésre van szükség.

A Az erő bizonyítása azon a döntésen alapul, hogy a rugót statikusan, kvázi-statikusan vagy dinamikusan terhelik-e. Az elhatároláshoz a következő kritériumokat kell alkalmazni:

Statikus vagy kvázi-statikus stressz : Időállandó (nyugalmi) terhelés vagy időben változó terhelés összesen kevesebb, mint 10 000 lökettel.
Dinamikus stressz : időben változó terhelések több mint 10 000 lökettel. A rugót többnyire előre megfeszítik, és szinuszos görbével történő periodikus duzzadási terheléseknek teszik ki, amelyek véletlenszerűen (sztochasztikusan) fordulnak elő, például jármű-felfüggesztések esetén. Bizonyos esetekben hirtelen erőváltozások következnek be.

A rugók méretezésekor meg kell határozni a feszültséghatárokat, amelyek a Az anyagok szilárdsági értékei és vegye figyelembe a stressz típusát. Biztonsági tényező szerepel a megengedett feszültség meghatározásához. A tényleges feszültséggel való összehasonlítás után a rugó méretezését iteratív eljárás alkalmazásával felül kell vizsgálni. Az alábbiak érvényesek:

Névleges feszültség ≤ megengedett feszültség

Table of Contents

A nyomórugók kiszámítása

Tábornok

Hideg alakult ki hengeres nyomórugók állandó lejtésűek a gyakorlatban. A huzal hidegen van kialakítva, amikor egy tüske köré tekerjük. Az orsócsap előretörésétől függően a tekercs távolsága és a rugó helyzete szabályozott. A tekercselés után temperálás történik a tavaszi belső feszültségek csökkentése és a nyíró rugalmassági határ növelése érdekében. Így a Beállítási összeg . Az edzés hőmérséklete és időtartama az anyagtól függ; a hűtés normál szobahőmérsékleten levegőben történik.

A tavaszi gyártás további fontos lépése az őrlés és a kötés. A rugóvégeket általában 0,5 mm-es huzalvastagságból köszörülik, hogy garantálják a rugó sík-párhuzamos rögzítését és az erő optimális bevezetését.

Túllépi a rugó terhelését Nyírófeszültség a megengedett érték tartós alakváltozás lép fel, amely a hangsúlytalan hosszúság csökkenésében nyilvánul meg. A tavaszi technológiában ezt a folyamatot “beállításnak” nevezik, amely a “kúszó” és a “ Kikapcsolódás „Az anyagtechnikából ki kell egyenlíteni. Ennek ellensúlyozására a nyomórugókat a várt kötésmennyiséggel hosszabbra tekerjük, majd később blokkhosszúságúra összenyomjuk. Ez az előrelépés jobb anyagfelhasználást és nagyobb terhelést tesz lehetővé későbbi használat során.

Számítási képletek hengeres nyomórugó

A Nyomórugó a DIN EN 13906-1 szerinti számítási egyenletek alapján:

Kép: Elméleti kompressziós rugós diagram

A nyomórugók működésének igazolása

A következő kör alakú keresztmetszetű huzalból készült hengeres nyomórugókra vonatkozik:

Tavaszi ráta: $R=\frac{ Gd^<wpml_curved wpml_value='4'></wpml_curved>}{8D^<wpml_curved wpml_value='3'></wpml_curved>n}$

R = F / s-ból következik:

Rugóerő: $F=\frac{ Gd^<wpml_curved wpml_value='4'></wpml_curved>s}{8D^<wpml_curved wpml_value='3'></wpml_curved>n}$

mint például:

Felfüggesztés: $s=\frac{8D^<wpml_curved wpml_value='3'></wpml_curved>nF}{Gd^<wpml_curved wpml_value='4'></wpml_curved>}$

A szilárdságú nyomórugó igazolása

A rugó méretének meghatározása után ellenőrizni kell az szilárdságot. Ehhez meghatározzuk a meglévő nyírófeszültséget:

Feszültség a hatalomtól: $\tau=\frac<wpml_curved wpml_value='8DF'></wpml_curved>{\pi d^<wpml_curved wpml_value='3'></wpml_curved>}$

Eltérő feszültség: $\tau=\frac<wpml_curved wpml_value='Gds'></wpml_curved>{\pi n D^<wpml_curved wpml_value='2'></wpml_curved>}$

Míg a τ nyírófeszültséget statikus vagy kvázi-statikusan terhelt rugók kialakításához kell használni, a következők érvényesek korrigált nyírófeszültség τ_k dinamikusan igénybevett rugókhoz. A nyírófeszültség eloszlása a rugó huzalkeresztmetszetében egyenetlen, a legnagyobb feszültség a rugó belső átmérőjén jelentkezik. A rugó tekercselési arányától (az átlagos átmérő és a huzalvastagság arányától) függő k feszültségkorrekciós tényezővel a legnagyobb feszültség hozzávetőlegesen meghatározható. Mert dinamikusan igénybevett nyomórugók az eredmény:

Korrigált nyírófeszültség: $\tau_<wpml_curved wpml_value='k'></wpml_curved>=k\tau$

ahol a k vonatkozik (Bergsträsser szerint):

$k=\frac{\frac<wpml_curved wpml_value='D'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='d'></wpml_curved>+0,5}{\frac<wpml_curved wpml_value='D'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='d'></wpml_curved>-0,75}$

Most az összehasonlítást a megengedett feszültséggel végezzük. Ezt a következőképpen határozzák meg:

Megengedett feszültség:

$\tau_{<wpml_curved wpml_value='zul'></wpml_curved>}=0,5\cdot R_{<wpml_curved wpml_value='m'></wpml_curved>}$

és

$\tau_{<wpml_curved wpml_value='czul'></wpml_curved>}=0,56\cdot R_{<wpml_curved wpml_value='m'></wpml_curved>}$

A. Értékei Minimális R szakítószilárdság_m a huzal vastagságától függenek, és megtalálhatók a megfelelő anyagok szabványaiban.

Rendszerint lehetővé kell tenni a nyomórugók tömörítési hosszáig történő összenyomását, ezért a blokkhossznál megengedett feszültség t_czul meggondolni.

Dinamikus terhelések esetén Alacsony és magas feszültség (t_k 1. és t_k 2) a megfelelő löket értéke meghatározható. A különbség a löketfeszültség. A felső és a löketfeszültség sem haladhatja meg a megfelelő megengedett értékeket. Ezek megtalálhatók az EN 13906-1: 2002 szabvány fáradási szilárdsági diagramjain. Ha a feszültségek ellenállnak ennek az összehasonlításnak, a rugó fáradtságálló, 10-es határterheléssel^7. .

Geometriai összefüggések a nyomórugókban

Tavaszi méret	Számítási egyenlet
A fordulatok teljes száma	n_t = n + 2
A talajrugó tömbhossza	L._c = n_t d_Max
A csiszolatlan szár hossza	L._c = (n_t + 1,5) d_Max
A legkisebb használható hossz	L._n = L_c + S_a
Kötetlen hossz	L.₀ = L_n + s_n
A kanyarok közötti minimális távolságok összege	$S_<wpml_curved wpml_value='a'></wpml_curved>=\left (0,0015 \frac{D^<wpml_curved wpml_value='2'></wpml_curved>}<wpml_curved wpml_value='d'></wpml_curved> + 0,1d \right )\cdot n$
A külső átmérő növelése terhelés alatt hangmagasság	$\triangle D_<wpml_curved wpml_value='e'></wpml_curved>=0,1\frac{S^<wpml_curved wpml_value='2'></wpml_curved>-08Sd-0,2d^<wpml_curved wpml_value='2'></wpml_curved>}<wpml_curved wpml_value='D'></wpml_curved>$ $S=\frac<wpml_curved wpml_value='L0-d'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='n'></wpml_curved>$ (talaj) $S=\frac{L0-2,5d}<wpml_curved wpml_value='n'></wpml_curved>$ (csiszolatlan)
Hajlító tavaszi utazás (különböző típusokra érvényes) Támogatási együtthatók n, lásd EN 13906-1: 2002)

Az összes dinamikusan feszített rugó egy huzallal> 1mm kell szemcsésedett akarat. Ez növeli a fáradtságot. A funkcionális és az szilárdsági ellenőrzés elvégzése után különféle geometriai számításokat kell elvégezni és figyelembe kell venni a Tollra szerelhető hogy be lehessen illeszteni az alkatrész szerkezetébe. A blokk hossza tud ne legyenek alámerülve, mert a fordulatok szorosak egymással szemben, a legkisebb használható hossz kellene ne legyen alulírva, mert akkor a lineáris erőgörbe valamint a dinamikus ellenálló képesség már nem garantált. Ezenkívül figyelembe kell venni a DIN 2095 szerinti megengedett tűréseket.

A feszítő rugók kiszámítása

Tábornok

Feszítő rugók a tüske körül ugyanúgy vannak tekercselve, mint a nyomórugók, de a tekercsek között nincs távolság és különböző Fűzőlyuk formák / A rugó vége a rugó rögzítéséhez. A kanyarokat a gyártástechnológia szempontjából szorosan egymáshoz nyomják. Ez a belső Előretöltés F₀ a tekercselési aránytól függ, és nem lehet a kívánt magasságig gyártani. Megadja az előterhelés mértékének referenciaértékeit Számítási szoftver WinFSB nak,-nek Gutekunst tollak a megfelelő tavaszi adatok megadása után.

Kép: Gyakori fűzőlyukak: a.) félig német lyuk; b.) egész német hurok; c.) kampós szem; d.) angol fűzőlyuk; e.) göndörített horog; f.) becsavarható darab

A feszítő rugók előnye, hogy Szabadság a kinkektől Hátrányok a nagyobb telepítési hely és az erő áramlásának teljes megszakadása a rugó törésekor.

Számítási képletek hengeres feszítő rugó

A nyomórugók számítási egyenletei szerint, de figyelembe véve az előfeszítő erőt, a kerek huzalból készült hengeres húzó rugókra a következő összefüggések vonatkoznak (lásd még az 1.8. Ábrát):

Kép: Elméleti feszültségrugó diagram

A feszítő rugó működésének igazolása

Az alábbiak a kör keresztmetszetű huzalból készült hengeres húzó rugókra vonatkoznak:

Tavaszi ráta: $R=\frac{Gd^4}{8D^3n}=\frac<wpml_curved wpml_value='F-F0'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='s'></wpml_curved>$

R = F / s-ból következik:

Rugóerő: $F=\frac{Gd^4s}{8D^3n}+F0$

mint például:

Felfüggesztés: $s=\frac{8D^3n(F-F0)}{Gd^4}$

A feszítő rugók szilárdságának igazolása

A nyomórugó-számításokhoz hasonlóan meg kell határozni a meglévő nyírófeszültséget.

Nyírófeszültség: $\tau=\frac<wpml_curved wpml_value='8DF'></wpml_curved>{\pi d^3}$

A korrigált löketfeszültséget a dinamikus terhelésekre is ki kell számítani.

Korrigált nyírófeszültség: $\tau_{<wpml_curved wpml_value='k'></wpml_curved>}=k\tau$

Megengedett feszültség: $\tau_{<wpml_curved wpml_value='zul'></wpml_curved>}=0,45 \cdot R_{<wpml_curved wpml_value='m'></wpml_curved>}$

A meglévő maximális t feszültség_n a legnagyobb utazáshoz s_n a megengedett feszültséggel egyenlőre van beállítva. Ahhoz azonban Kikapcsolódás Ennek elkerülése érdekében a tavaszi utazásnak csak a 80% -át szabad felhasználni a gyakorlatban.

$s_{<wpml_curved wpml_value='2'></wpml_curved>}=0,8 \cdot s_{<wpml_curved wpml_value='n'></wpml_curved>}$

Dinamikus terhelések esetén általában nem alkalmazható A fáradtság erősségének értékei meg kell adni, mivel a A fűzőlyukak hajlítási pontjai további feszültségek lépnek fel, amelyek némelyike meghaladhatja a megengedett feszültségeket. A feszítő rugókat ezért csak statikus terhelésnek lehet kitenni, ha lehetséges. Ha a dinamikus stressz nem kerülhető el, akkor meg kell Távolítsa el a hajlított fűzőlyukakat és a betekert vagy behúzott végdarabokat helyezze be e. A későbbi üzemi körülmények között életciklusnak van értelme. A felület konszolidációja Lövés a szűk fordulatok miatt nem megvalósítható.

Geometriai viszonyok a feszítő rugókban

Tavaszi méret	Számítási egyenlet
testhossz	L._K = (n_t + 1) d
Kötetlen hossz	L.₀ = L_K + 2 L_H
Szemmagasság félig német szem	L._H = 0,55D_én 0,80D-ig_én
Szemmagasság egész német szem	L._H = 0,80D_én 1.10D-ig_én
Szemmagasság horogszem	L._H> 1.10D_én
Fűzőmagasság angol fűzőlyuk	L._H = 1,10D_én

A DIN 2097 szerinti megengedett gyártási tűréseket figyelembe kell venni.

A torziós rugók (torziós rugók) kiszámítása

Tábornok

Spirál hengeres Lábrugók (Torziós rugók) lényegében azonos alakúak, mint a hengeresek nyomás – és Feszítő rugók , de a rugóvégek kivételével. Ezeket láb alakban hajlítják annak érdekében, hogy a rugótest el tudjon forogni a rugótengely körül. Ez azt jelenti, hogy nagyon sokféle alkalmazási terület létezik, például visszatérő vagy csuklós rugóként. A torziós rugót egy vezető tüskére kell felszerelni, és a terhelést csak tekercselési irányban szabad alkalmazni. A belső átmérő itt csökken. A rugókat általában tekercselés nélkül tekerjük fel. Ha azonban a súrlódás abszolút nem kívánatos, akkor a torziós rugók tekercses távolsággal is előállíthatók. Dinamikus terhelés esetén a kiszámíthatatlan feszültségcsúcsok elkerülése érdekében biztosítani kell, hogy a rugóvégeken ne legyenek éles szélű kanyarok.

A hengeres torziós rugók számítási képletei (Torziós rugók)

A számítás az EN 13906-3: 2001 irányelvein alapul:

Kép: Elméleti torziós rugó / torziós rugó diagram

A torziós rugók (torziós rugók) működésének igazolása

Rugós nyomaték arány: $R_<wpml_curved wpml_value='M'></wpml_curved>=\frac<wpml_curved wpml_value='M'></wpml_curved>{\alpha}=\frac{d^4E}<wpml_curved wpml_value='3667Dn'></wpml_curved>$

Rugónyomaték: $M=FR_<wpml_curved wpml_value='H'></wpml_curved>=\frac{d^4E\alpha}<wpml_curved wpml_value='3667Dn'></wpml_curved>$

Forgási szög: $\alpha=\frac<wpml_curved wpml_value='3667DMn'></wpml_curved>{Ed^4}$

A torziós rugók (torziós rugók) szilárdságának igazolása

Meghatározzuk a meglévő hajlító feszültséget és összehasonlítjuk a megengedett feszültséggel. Dinamikus terhelés esetén az összehasonlításhoz ismét a korrigált feszültséget kell felhasználni.

Hajlító feszültség: $\sigma=\frac<wpml_curved wpml_value='32M'></wpml_curved>{\pi d^3}$

Korrigált hajlítófeszültség: $\sigma_{<wpml_curved wpml_value='q'></wpml_curved>}=q \sigma$

ahol a q vonatkozik:

$q=\frac{\frac<wpml_curved wpml_value='D'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='d'></wpml_curved>+0,07}{\frac<wpml_curved wpml_value='D'></wpml_curved><wpml_curved wpml_value='d'></wpml_curved>-0,75}$

Megengedett hajlítófeszültség: $\sigma_{<wpml_curved wpml_value='zul'></wpml_curved>}=0,7Rm$

Dinamikus terheléssel az alsó és a felső feszültség (t_k 1. és t_k 2) a megfelelő löket meghatározható. A különbség a löketfeszültség. A felső és a löketfeszültség sem haladhatja meg a megfelelő megengedett értékeket. A rugós acélhuzal esetében ezek megtalálhatók az EN 13906-3: 2001 szabvány fáradási szilárdsági diagramjaiban. Ha a feszültségek ellenállnak ennek az összehasonlításnak, a rugó fáradtságálló, 10-es határterheléssel^7. .

Geometriai viszonyok a torziós rugókban (torziós rugók)

Tavaszi méret	Számítási egyenlet
A belső átmérő csökkentése maximális terhelés mellett	$Di_<wpml_curved wpml_value='n'></wpml_curved>=\frac<wpml_curved wpml_value='Dn'></wpml_curved>{n+\frac{\alpha}<wpml_curved wpml_value='360'></wpml_curved>}-d$
Terheletlen testhossz	$Lk=(n+1,5)d$
A test hossza a maximálisan megterhelt állapotban	$Lk_<wpml_curved wpml_value='n'></wpml_curved>=(n+1,5+\frac{\alpha}<wpml_curved wpml_value='360'></wpml_curved>)d$
Felfüggesztési menet	$s_<wpml_curved wpml_value='n'></wpml_curved>= \frac{\alpha_<wpml_curved wpml_value='n'></wpml_curved>R_<wpml_curved wpml_value='H'></wpml_curved>}{57,3}$

Ezenkívül figyelembe kell venni a DIN 2194 szerinti gyártási tűréseket.

A “Fém rugó kialakítása” című cikk összefoglalója, amely a következőkből áll: 1. rész “Alapok” és a 2. rész „Számítás” is letölthető a Gutekunst rugók 1×1 .

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 https://www.federnshop.com a Gutekunst tavaszi számítási program WinFSB a nyomórugók, a feszítőrugók és a torziós rugók ingyenes kiszámításához.

További információ:

Kompressziós rugó kialakítása (videó)

Hosszabbító rugók kialakítása (videó)

Fémrugók kialakítása – 1. rész “Alapok”

Méretadatok a rugó tervezéséhez

WinFSB 8 tavaszi számítási program

Rugós acélhuzalok és tulajdonságaik

Fémrugók tervezése – 2. rész “Számítás”