background image

Temat: Charakterystyka i klasyfikacja elementów podatnych. 
 
 

1.  Połączenia podatne (sprężyste) mają za zadanie umożliwienie wzajemnych przesunięć części maszyn (w 

określonych granicach), a także kumulowanie energii kinetycznej i tłumienia drgań. Zadania te spełniają 
elementy podatne (sprężyny i elementy gumowe). 

2.  Podstawową cechą elementów podatnych jest ich duża odkształcalność, którą  można uzyskać przez: 

a)  zastosowanie materiałów o dużej podatności, tzn. o małym module sprężystości (np. guma, 

tworzywa sztuczne, układy płytowe) 

b)  zastosowanie materiałów o dużym module sprężystości (np. ze stali), czyli o niewielkiej podatności 

odpowiedniego kształtu. 

3.  Elementy podatne, a zwłaszcza sprężyny, należą do części maszyn pracujących w ciężkich warunkach, 

np.: 
-  przy obciążeniach udarowych (uderzeniowych) lub zmiennych 
-  w wysokich temperaturach 
Ponadto sprężyny mają zastosowanie: 
o

 

do wywierania stałego nacisku podczas pracy elementów konstrukcyjnych 

o

 

do kasowania luzów 

o

 

do gromadzenia energii mechanicznej i wykonania pracy z wykorzystaniem sprężyny jako silnika 

o

 

do łagodzenia wstrząsów 

o

 

do pomiaru siły przez pomiar odkształcenia 

4.  Materiały do budowy sprężyn winny charakteryzować: 

1)  duża wytrzymałość zmęczeniowa 
2)  wysoka granica sprężystości 
3)  materiały stosowane do budowy sprężyn 

-  stale wysoko węglowe (65, 75, 85), na sprężyny słabo obciążone i pracujące okresowo 
-  stale stopowe; manganowe 65G; krzemowe 70S3, 50S; manganowo-krzemowe 60SG; 

chromowo-manganowe 50HG, stosowane przy obciążonej pracy i silnie obciążonej. 

-  tworzywa sztuczne (z poliestrowego laminatu szklanego) 
-  drewna prasowanego 

4)  drut sprężynowy zwany fortepianowym 

stal 85 lub D85A  d= 0,2-0,8 mm   1%C 
stosowane na sprężyny bardziej odpowiedzialne, następnie poddawany jest wielokrotnemu 
ciągnieniu na zimno a potem tzw. patentowaniu (hartowanie w kąpieli ołowiowej) 

4.  Rodzaje zabezpieczania sprężyn przed korozją: 

-  fosforyzowanie 
-  oksydowanie 
-  kadmowanie 
-  natłuszczanie 
-  lakierowanie 

5.  Podział sprężyn. 

a)  zależnie od kierunku 

działania obciążenia 
ƒ  naciskowe 
ƒ  skrętne 
ƒ  naciągowe 

b)  zależnie od kształtu 

śrubowe 

 

talerzowe płaskie 

 

pierścieniowe

 

-  spiralne 

c)  ze względu na przekrój 

drutu 
- okrągły, kwadratowy, prostokątny, eliptyczny, z linki stalowej 

d)  zależnie od kierunku zwijania 

-  prawoskrętne 

background image

-  lewoskrętne 

e)  zależnie od skoku zwoju 

-  o stałym skoku zwoju 
-  o zmiennym skoku 

6.  Parametry sprężyny.   

(str. 148 rozdz. 7.4)

 

d – średnica drutu (pręta) 
D – średnica podziałowa sprężyny nie obciążonej 
D

z

 – średnica zewnętrzna sprężyny D

z

 = D + d 

D

w

 – średnica wewnętrzna sprężyny D

w

 = D – d 

δ - współczynnik kształtu sprężyny, δ = D/d 
a – prześwit między dwoma czynnymi zwojami 
sprężyny 
s – skok zwojów sprężyny, s = a + d 

            l – długość czynna części sprężyny 
            z – liczba zwojów czynnych, z = l/s 

C- sztywność (stała sprężyny) 
f- Strzałka ugięcia sprężyny pod określonym obciążeniem 
f

1

- ugięcie jednego czynnego zwoju pod określonym obciążeniem f

1

=f/z 

7.  Zalety walcowych sprężyn z drutu okrągłego 

-  mała sztywność                     -   środkowe przenoszenie siły 
-  proste kształty                       -   dobre wykorzystanie materiału 
-  łatwe wykonanie 

8.  Zastosowanie sprężyn w konstrukcjach. 

 

9.  Obliczanie sprężyn 

(wzory na obliczanie sprężyn w pliku zip  ) 

10. Elementy podatne z gumy wykonuje się z: 

a)  guma naturalna (kauczuk z dodatkami) 
b)  syntetyczna (buna, neopren) 

            Rozróżniamy dwa gatunki gumy: 

-  gumę miękką (o twardości ok. 30

o

 Shore’a) 

-  gumę twardą (o twardości ok. 90

o

 Shore’a) 

Elementy podatne stosowane w budowie maszyn, wykonuje się z gumy o twardości 30-70

o

 Shore’a. 

11. Zalety gumy. 

-  duża zdolność kumulowania energii 
-  mały ciężar właściwy 
-  duża zdolność tłumienia drgań 
-  łatwość łączenia z metalem przez wulkanizowanie 

12. Wady gumy. 

-  przechodzenie odkształceń sprężystych w odkszt. trwałe co przy długotrwałym obciążeniu 

powoduje utratę własności sprężystych 

background image

-  ograniczony zakres temp. pracy –30

 o

C a +60 

o

C (możliwość krótkiej pracy w temp. do –65 

o

C lub 

do +100 

o

C) 

-  starzenie się gumy, połączone z utratą własności 
-  mała odporność niektórych gatunków gumy na oleje i benzynę 

13. Łączniki gumowe. 

Stosowane do powiązania gumy ze współpracującymi elementami metalowymi poprzez łączenie 
mechaniczne (klejenie na zimno) lub wulkanizowanie. Kształt łączników jest uzależniony od: 
- przeznaczenia, rodzaju i wielkości obciążenia 
c)  zależnie od rodzaju obciążenia łączniki mogą być:        

-   ściskane (odznaczają się największą  obciążalnością i najmniejszą odkształcal.) 
-  ścinane  (odznaczają się największą  odkształcalnością i małą obciążalnością) 
-  skręcane  (   - // -           - // -              - // -              - // -               - // -              )    
-  zginane    ( stosowana rzadko, ma skłonność do pękania w miejscu łączenia)     

14. Zastosowanie 

łączników. 
-  w resorach 
-  w zderzakach 
-  w amortyzatorach 
-  przy 

fundamentowaniu 
maszyn 

-  jako uszczelki 
-  w samochodach  

15. Przykłady łączników 

gumowych. 

16. Układy pneumatyczne i hydrauliczne są stosowane w mechanizacji i automatyzacji procesów 

technologicznych, czyli do amortyzowania uderzeń i tłumienia drgań oraz w przyrządach i urządzeniach 
automatyki przemysłowej. 

17. Rodzaje układów. 

a)  amortyzatory pneumatyczne 
b)  amortyzatory hydrauliczne 
c)  amortyzatory pneumatyczno-hydrauliczne 
d)  sprężynujące elementy pneumatyczne i hydrauliczne 

18. Amortyzator pneumatyczny 

    

 

-  używany w układach o niezbyt silnych uderzeniach, jeżeli powinny one być  złagodzone w jak 

najwyższym stopniu 

-  pracuje jak sprężyna miękka i jest zasilany z sieci sprężonego powietrza o ciśnieniu 4-7 at 

nadciśnienia 

-  podczas ruchu tłoka energia kinetyczna elementu przekształca się w energię potencjalną sprężonego 

powietrza w cylindrze, która później wytwarza siłę napędową mechanizmu 

19. Sprężyny gazowe 

- to zespół cylindra ciśnieniowego z tłoczyskiem i tłokiem, w którym mamy gaz (azot). Jest stosowany 
do wspomagania mięśni ludzkich przy podnoszeniu pokryw i drzwi. 

 

20. Amortyzator hydrauliczny.  

-  ze względu na małą ściśliwość cieczy stosowane są przy silnych uderzeniach 
-  występujące wysokie ciśnienie (~4000 at.) powoduje trudności konstrukcyjne związane z 

uszczelnieniem  

background image

-  czynnikiem roboczym jest ciecz (lej, gliceryna, mieszaniny i emulsje wodne) pod ciśnieniem 50-400 

at.

 

 

-  szerokie zastosowanie w samochodowych teleskopach, przy zawieszeniu przednim i tylnim 

21. Amortyzator pneumatyczno-hydrauliczny. 

-  umożliwiają silne tłumienie drgań 
-  łagodzą uderzenia podobnie jak amortyzatory pneumatyczne, ale wskutek przepływu cieczy przez 

małe otworki, wywołane uderzeniem, drgania układu zostają stłumione 

22. Sprężynujące elementy pneumatyczne i hydrauliczne. 

-  zaliczamy do tej grupy: rurki Bourdona, membrany, 

puszki membranowe i mieszki sprężyste 

-  rurka Bourdona stosowana do pomiaru nadciśnienia > 

0,05 MPa, czynnikiem mierzonym jest (gaz, ciecz), 
która wskutek zmiany ciśnienia w układzie odkształca 
rurkę połączoną ze wskazówką 

-  membrana lub puszka membranowa pracuje na 

zasadzie uginania pofalowanej blaszki wywołane 
różnicą ciśnień 

-  mieszek sprężysty to cienkościenna  sfalowana rurka 

zamknięta denkiem, gdzie ugięcie zależne jest od 
różnicy ciśnienia wewnętrznego i zewnętrznego