14.) Połączenia podatne - sprężyste to połączenia ruchowe rozłączne lub nierozłączne, zazwyczaj pośrednie w których łącznikiem jest element spręzysty Połączenia podatne (sprężyste) mają za zadanie umożliwienie wzajemnych przesunięć częsci maszyn (w określonych granicach), a także kumulowanie energii kinetycznej, tłumienie drgań. Zadania te pełniają elementy podatne, w tym głownie spręzyny i elementy gumowe

Elementy podatne a zwłąszcza spręzyny, należą do części maszyn pracujących w ciężkich warunkach, np. przy obciążeniach udarowych (uderzeniowych) lub zmiennych, w wysokich temperaturach W większości rozwiązań konstrukcyjnych w budowie maszyn sprężyny stanowią elementy, w stosunku do których stawia się wymagania dużej precyzji i pewności działania oraz dużej trwałości.

Zadania sprężyn: - dociskają części maszyn w czasie ich pracy - zapewniają zmianę położenia różnych elementów w określonych granicach - łagodzą uderzenia i wstrząsy - tłumią drgania - służa do regulacji siły oddziaływania częsci - kasują luzy

- kumulują energię - umożłiwiają napęd drobnych mechanizmów - służą do pomiaru sił

Klasyfikacja sprężyn: Ze względu na kształt: - śrubowe walcowe - śrubowe stożkowe - płaskie - spiralne - talerzowe - pierścieniowe

Ze względu na rodzaj obciążenia: - ściskane/naciskowe - rozciągane/naciągowe - zginane - skręcane/skrętowe

Ze względu na liczbę elementów współpracujących - pojedyncze - zespołowe

Materiały: o dużej wytrzymałości, zwłaszcza zmęczeniowej, oraz wysokiej granicy sprężystości i plastyczności.

na prężyny stalowe stosuje się najczęsciej stale wysokowęglowe i stopowe. ujęte w normie PN-74/H-84032, walcowane na gorąco lub na zimno, ulepszane druty sprężynowe FD i VD ze stali stopowych, patentowane ciągnione druty sprężynowe ze stali niestopowych tzw fortepianowe. (PN-71/M-80057).

- Sprężyny pracujące w środowisku korodującym oraz sprężyny stykowe, stosowane np. jako łączniki elektryczne, są wykonywane z odpowiednich stopów metali nieżelaznych np. z brązu krzemowego, fosforowego lub berylowego, mosiądzu wysoko niklowego.

- niektóre rodzaje sprężyn wykonuje się z drewna prasowanego, a ostatnio również z tworzyw sztucznych, np. z poliestrowego laminatu szklanego. -sprężyny wykonuje się z drutów(rzadziej prętów), taśm i blach.

14.)Sztywność sprężyny: (wykres) Podstawową cechą użytkową sprężyn jest ich sztywność R, wyrażona w postaci stosunku $R = \frac{F}{s}\ $ lub dla sprężyn skrętowych $R_{t} = \frac{M}{\alpha}$ Gdzie: F - siła obciążająca, s - odkształcenie, ugięcie sprężyny, M - moment skręcający, α − kat skrecenia sprezyny. Zależność ta jest przedstawiana na wykresach zwanych charakterystykami sprężyn

Sprężyny mogą być: -podatne - 'miekkie', łatwo odkształcające się juz przy niewielkim obciążeniu (linia1) - sztywne - 'twarde' (linia2)

- o sztywności stałej (linie proste 1,2) - liniowe - o sztywności zmiennej (krzywe 3,4) - nieliniowe a) progresywne - o sztywności wzrastającej w miarę wzrostu obciązenia ( krzywa3) b) degresywne - o sztywności malejącej (krzywa 4)

Praca sprężyny - w wyniku odkształcenia wywołanego obciążeniem sprężyna gromadzi energię umożliwiającą wykonanie określonej pracy. - wartość pracy określa zakreskowane pole pod charakterystyką Wartość pracy wyznacza się z zależności:

W = ∫_s1^s2F(s)*ds lub dla skrętowych W_t = ∫_φ1^φ2M(α)*dα

Dla najczęściej spotykanych sprężyn liniowych: $W = \ \frac{1}{2}\left( F_{2}*s_{2} - F_{1}*s_{1} \right) = \ \frac{1}{2}R(s_{2}^{2} - s_{1}^{2})$ $W_{t} = \ \frac{1}{2}R_{t}*(\alpha_{2}^{2} - \alpha_{1}^{2})$

Układy sprężyn: - układy równoległe sprężyn śrubowych naciskowych (a), śrubowych naciągowych (b), sprężyn talerzowych kolumnowych (c), śrubowych naciągowej i naciskowej (d), drążków skrętnych (e) Ugięcia obciążenia i sztywności układu wynoszą:

s_z = s1 = s2 = … = sn = const. $F = F1 + F2 + \ldots + Fn = \sum_{i}^{}{Fi =}\sum_{i}^{}{si*Ri}$ $Rz = \frac{F}{\text{sz}} = R1 + R2 + \ldots + Rn = \sum_{i}^{}\text{Ri}$

- ukłądy szeregowe sprężyn: śrubowych naciągowych, śrubowych naciskowych, talerzowych, naciągowej i płaskiej, drążka skrętnego o zmiennej sztywności ugięcia obciążenia i sztywności układu wynoszą:

$s_{z} = s1 + s2 + \ldots + sn = \ \sum_{i}^{}\text{si}$ F = F1 = F2 = … = Fn $R_{z} = \frac{s_{\text{z\ }}}{F} = \frac{1}{R1} + \frac{1}{R2} + \ldots + \frac{1}{\text{Rn}} = \ \sum_{i}^{}{1/Ri}$

Obliczanie sprężyn: Podstawowe zależności przy obciążeniu quasi -statycznym - dla naciskowych lub naciągowych sprężyn walcowych śrubowych przy swobodnym zamocowaniu czół nieograniczającym ich obrotu względem osi, gdy F=0, M=0

Ugięcie: $s = \frac{\text{πF}D^{3}n}{4GI_{t}} = \frac{8FD^{3}n}{Gd^{4}}$ I_t = πd⁴/32 Sztywność: $R = \frac{F}{s} = \frac{Gd^{4}}{8D^{3}n}\ $

Naprężenia skręcające $\tau_{s} = \frac{M_{\text{Ft}}}{W_{t}} = \frac{0,5FD}{\frac{\pi d^{3}}{16}} = \frac{8FD}{\pi d^{3}} \leq ks$

14.) Połączenia podatne - sprężyste to połączenia ruchowe rozłączne lub nierozłączne, zazwyczaj pośrednie w których łącznikiem jest element spręzysty Połączenia podatne (sprężyste) mają za zadanie umożliwienie wzajemnych przesunięć częsci maszyn (w określonych granicach), a także kumulowanie energii kinetycznej, tłumienie drgań. Zadania te pełniają elementy podatne, w tym głownie spręzyny i elementy gumowe

Elementy podatne a zwłąszcza spręzyny, należą do części maszyn pracujących w ciężkich warunkach, np. przy obciążeniach udarowych (uderzeniowych) lub zmiennych, w wysokich temperaturach W większości rozwiązań konstrukcyjnych w budowie maszyn sprężyny stanowią elementy, w stosunku do których stawia się wymagania dużej precyzji i pewności działania oraz dużej trwałości.

Zadania sprężyn: - dociskają części maszyn w czasie ich pracy - zapewniają zmianę położenia różnych elementów w określonych granicach - łagodzą uderzenia i wstrząsy - tłumią drgania - służa do regulacji siły oddziaływania częsci - kasują luzy

- kumulują energię - umożłiwiają napęd drobnych mechanizmów - służą do pomiaru sił

Klasyfikacja sprężyn: Ze względu na kształt: - śrubowe walcowe - śrubowe stożkowe - płaskie - spiralne - talerzowe - pierścieniowe

Ze względu na rodzaj obciążenia: - ściskane/naciskowe - rozciągane/naciągowe - zginane - skręcane/skrętowe

Ze względu na liczbę elementów współpracujących - pojedyncze - zespołowe

Materiały: o dużej wytrzymałości, zwłaszcza zmęczeniowej, oraz wysokiej granicy sprężystości i plastyczności.

na prężyny stalowe stosuje się najczęsciej stale wysokowęglowe i stopowe. ujęte w normie PN-74/H-84032, walcowane na gorąco lub na zimno, ulepszane druty sprężynowe FD i VD ze stali stopowych, patentowane ciągnione druty sprężynowe ze stali niestopowych tzw fortepianowe. (PN-71/M-80057).

- Sprężyny pracujące w środowisku korodującym oraz sprężyny stykowe, stosowane np. jako łączniki elektryczne, są wykonywane z odpowiednich stopów metali nieżelaznych np. z brązu krzemowego, fosforowego lub berylowego, mosiądzu wysoko niklowego.

- niektóre rodzaje sprężyn wykonuje się z drewna prasowanego, a ostatnio również z tworzyw sztucznych, np. z poliestrowego laminatu szklanego. -sprężyny wykonuje się z drutów(rzadziej prętów), taśm i blach.

14.)Sztywność sprężyny: (wykres) Podstawową cechą użytkową sprężyn jest ich sztywność R, wyrażona w postaci stosunku $R = \frac{F}{s}\ $ lub dla sprężyn skrętowych $R_{t} = \frac{M}{\alpha}$ Gdzie: F - siła obciążająca, s - odkształcenie, ugięcie sprężyny, M - moment skręcający, α − kat skrecenia sprezyny. Zależność ta jest przedstawiana na wykresach zwanych charakterystykami sprężyn

Sprężyny mogą być: -podatne - 'miekkie', łatwo odkształcające się juz przy niewielkim obciążeniu (linia1) - sztywne - 'twarde' (linia2)

- o sztywności stałej (linie proste 1,2) - liniowe - o sztywności zmiennej (krzywe 3,4) - nieliniowe a) progresywne - o sztywności wzrastającej w miarę wzrostu obciązenia ( krzywa3) b) degresywne - o sztywności malejącej (krzywa 4)

Praca sprężyny - w wyniku odkształcenia wywołanego obciążeniem sprężyna gromadzi energię umożliwiającą wykonanie określonej pracy. - wartość pracy określa zakreskowane pole pod charakterystyką Wartość pracy wyznacza się z zależności:

W = ∫_s1^s2F(s)*ds lub dla skrętowych W_t = ∫_φ1^φ2M(α)*dα

Dla najczęściej spotykanych sprężyn liniowych: $W = \ \frac{1}{2}\left( F_{2}*s_{2} - F_{1}*s_{1} \right) = \ \frac{1}{2}R(s_{2}^{2} - s_{1}^{2})$ $W_{t} = \ \frac{1}{2}R_{t}*(\alpha_{2}^{2} - \alpha_{1}^{2})$

Układy sprężyn: - układy równoległe sprężyn śrubowych naciskowych (a), śrubowych naciągowych (b), sprężyn talerzowych kolumnowych (c), śrubowych naciągowej i naciskowej (d), drążków skrętnych (e) Ugięcia obciążenia i sztywności układu wynoszą:

s_z = s1 = s2 = … = sn = const. $F = F1 + F2 + \ldots + Fn = \sum_{i}^{}{Fi =}\sum_{i}^{}{si*Ri}$ $Rz = \frac{F}{\text{sz}} = R1 + R2 + \ldots + Rn = \sum_{i}^{}\text{Ri}$

- ukłądy szeregowe sprężyn: śrubowych naciągowych, śrubowych naciskowych, talerzowych, naciągowej i płaskiej, drążka skrętnego o zmiennej sztywności ugięcia obciążenia i sztywności układu wynoszą:

$s_{z} = s1 + s2 + \ldots + sn = \ \sum_{i}^{}\text{si}$ F = F1 = F2 = … = Fn $R_{z} = \frac{s_{\text{z\ }}}{F} = \frac{1}{R1} + \frac{1}{R2} + \ldots + \frac{1}{\text{Rn}} = \ \sum_{i}^{}{1/Ri}$

Obliczanie sprężyn: Podstawowe zależności przy obciążeniu quasi -statycznym - dla naciskowych lub naciągowych sprężyn walcowych śrubowych przy swobodnym zamocowaniu czół nieograniczającym ich obrotu względem osi, gdy F=0, M=0

Ugięcie: $s = \frac{\text{πF}D^{3}n}{4GI_{t}} = \frac{8FD^{3}n}{Gd^{4}}$ I_t = πd⁴/32 Sztywność: $R = \frac{F}{s} = \frac{Gd^{4}}{8D^{3}n}\ $

Naprężenia skręcające $\tau_{s} = \frac{M_{\text{Ft}}}{W_{t}} = \frac{0,5FD}{\frac{\pi d^{3}}{16}} = \frac{8FD}{\pi d^{3}} \leq ks$