background image

 

 

       7. POŁĄCZENIA SPRĘŻYSTE

Połączeniem sprężystym nazywamy złącze 
umożliwiające przesuwanie części łączonych 
względem siebie w zakresie zależnym od własności 
sprężystych materiału łącznika. 

Łączniki wykonujemy z materiałów:

- dużej podatności (np. guma, tworzywa sztuczne, 
układy 
  płynowe);

- dużym module sprężystości (sprężyny metalowe).

background image

 

 

Rys. 7.1. Sprężyna naciskowa (wg PN-85/ 'M-

80701). Wymiary sprężyn naciskowych na 

rysunkach wykonawczych podaje się wg PN-

81/M-01148 — z uwzględnieniem wymagań 

technologicznych

background image

 

 

Rys. 7.2. Rodzaje sprężyn prętowych 

płaskich

Do podstawowych rodzajów sprężyn 
metalowych zaliczamy: sprężyny walcowe 
śrubowe (rys. 7.1) oraz sprężyny prętowe 
płaskie (rys. 7.2). Sprężyny metalowe 
wykonuje się głównie ze stali sprężynowych. 
Własności tych stali podano w tablicy 35.

background image

 

 

Podstawową cechą użytkową sprężyn jest ich 
sztywność. Dla sprężyn o charakterystyce liniowej 
sztywność C (stałą sprężyny, wskaźnik sztywności 
sprężyny) określa zależność
               

lub

                       

(7.1)

w której:
F - obciążenie (napięcie) sprężyny,
f - strzałka ugięcia sprężyny, 
M - moment skręcający,
φ- kąt skręcenia w radianach. Dla sprężyn o 
charakterystyce  liniowej C = const.

Sprężyny śrubowe obliczamy z warunku 
wytrzymałościowego na skręcanie, a sprężyny 
prętowe - na zginanie.

f

F

M

background image

 

 

Przy obliczaniu sprężyn śrubowych korzystamy z 
następujących wzorów:

gdzie:
f  - całkowita strzałka ugięcia sprężyny przy 
działaniu siły F, 
f

1

  - strzałka ugięcia jednego czynnego zwoju przy 

działaniu siły 

F,

z - liczba czynnych zwojów. 

Dla   sprężyn   montowanych   z   napięciem   
wstępnym   F

p

 =  (0,l÷0,6)F

k

 całkowitą strzałkę 

ugięcia f określamy wg wzoru

                  

(7.3)

1

f

z

f

p

k

k

r

F

F

F

f

f

background image

 

 

w którym:
F

k

 — całkowite obciążenie robocze w N, 

F

p

 - napięcie (obciążenie) wstępne w N, 

f

r

 — ugięcie robocze sprężyny w mm. 

Współczynnik kształtu sprężyny δ wynosi
                            

                           

(7.4)

gdzie:
D - średnia średnica zwojów sprężyny,
d - średnica drutu (pręta).

Zalecane wartości współczynnika kształtu δ są 
podane w podręczniku.

d

D

background image

 

 

Warunek wytrzymałościowy na skręcanie 
          

         

(7.5)

stąd
                             

              

(7.6)

lub po podstawieniu 
                           

              

(7.7)

gdzie:
K - współczynnik poprawkowy, uwzględniający 
wpływ innych czynników (oprócz skręcania) na 
wytrzymałość sprężyn.

S

S

S

k

d

K

D

F

W

K

M

3

0

2

,

0

2

K

D

d

k

F

S

3

4

,

0

d

D

K

d

k

F

S

2

4

,

0

background image

 

 

Strzałkę ugięcia f sprężyny śrubowej obliczamy wg 
wzoru

       

lub    

Na podstawie wzoru 7.9 określamy również ugięcie 
jednego czynnego zwoju (korzystając z zależności 
f

1

 - z) lub obliczamy liczbę czynnych zwojów przy 

określonej strzałce ugięcia sprężyny.

Wymiary sprężyny wyznaczamy z następujących 
zależności: 

Całkowita liczba zwojów
                         

           
(7.10)

615

,

0

4

4

1

4

K

4

3

8

d

G

D

F

f

d

G

z

F

f

3

8

2

5

,

1 

z

z

c

background image

 

 

Luz osiowy między zwojami przy maksymalnym 
obciążeniu 
                      

                

(7.11)

Długość sprężyny w stanie swobodnym

                          

(7.12)

gdzie a - prześwit między zwojami (rys. 7.1); 
         
        a
 =f

1

 + e

Skok zwoju w stanie swobodnym
                                  
        s = a + d                

(7.13)

d

e

2

,

0

1

,

0 

d

d

a

z

L

c

0

background image

 

 

Wznios linii śrubowej zwoju w stanie swobodnym
                           

                

(7.14)

Całkowita długość drutu sprężyny

                           
            

 

(7.15)

Do obliczeń przybliżonych w praktyce często są 
stosowane tablice, na których podstawie dobieramy 
wymiary sprężyn śrubowych. W tablicy 36 podano 
wyniki obliczeń dla sprężyn ze stali, dla której 
przyjęto k

s

 = 400 MPa i G = 83 000 MPa. 

D

s

tg

0

0

cos

c

c

z

D

l

background image

 

 

Sprężyny płaskie (prętowe) obliczamy na zginanie
                         

            

 

(7.16)

Strzałkę ugięcia f sprężyn płaskich wyznaczamy wg 
podanych w tabl. 7.3 podręcznika lub w tabl. 19. 

Przykładowo dla sprężyn z rys. 1.2a
                     

                         

(7.17)

Korzystając z wzorów 7.17 i 7.16 otrzymujemy po 
przekształceniach
- grubość sprężyny
                             

                  

(7.18)

g

x

g

g

k

W

M

max

x

J

E

l

F

f

3

3

E

f

k

l

h

g

2

2

2

background image

 

 

-szerokość sprężyny
                                

                

(7.19)

Przy obliczaniu resorów przyjmuje się, że

        b= n·b

l

                

(7.20)

gdzie:
b

1

 - szerokość jednego pióra, 

n - liczba piór resoru.

Uwaga: 
Wzory 7.18 i 7.19 wyprowadzamy każdorazowo - w 
zależności od wzoru na strzałkę ugięcia, podanego 
w tablicy 7.3 podręcznika oraz w zależności od 
M

gmax

.

g

k

h

l

F

b

2

6


Document Outline