MAINSKI ELEMENTI IIMAINSKIELEMENTIII

R.prof.dr.AdilMuminovi

OPRUGE

Opruge su elastini elementi koji pod uticajem vanjskogoptereenja akumuliraju energiju, te je nakon rastereenjavraaju u obliku potencijalne energije, itavu ili umanjenu.vraaju u obliku potencijalne energije, itavu ili umanjenu.Koriste se za elastino vezivanje mainskih dijelova, a mogu sepodijeliti u razliite grupe, pri emu im je osnovna namjena:

k l h akumulacijaenergije,npr.oprugezapogonmehanizmausatuiuigrakama,

za priguivanje udarnih optereenja npr vozila openito zapriguivanjeudarnihoptereenja,npr.vozilaopenito,

zaprinudnokretanjenekihdijelova,npr.brava(vrata),

mjerenje sila (vaga s oprugom). mjerenjesila(vagasoprugom).

Uglavnomsedijeleu2grupe:

Torzione opruge, tj. opruge gdje donimira napon uvijanja(t ij ) i dij l i d j k t j(torzije) i dijele se zavisno od vanjskog optereenja natorzione opruge kompresivne, gdje je vanjsko optereenjepritisak i ekstenzivne torzione opruge, gdje je vanjskooptereenje zatezanje;

Fleksioneopruge,tj.onekojesuoptereenenasavijanjeiestosezovugibnjevi.

Osim navedene podjele, koriste se i druge opruge, kao npr.1) zavojne fleksione opruge optereene na savijanje a1) zavojne fleksione opruge optereene na savijanje, a

vanjsko optereenje jemoment uvijanja,

2) tanjiraste opruge priguivai vibracija u mainama zaobradu ,,

)3) spiralne opruge akumulacija energije,

4) gumene opruge za priguivanje udarnih optereenja kaoi niz drugih opruga razliitih oblika.

Materijali za oprugej p g

Opruge se uglavnom izrauju od elika. U grupu elika zaopruge mogu se svrstati ugljenini elici za poboljanja i elicil i i ili ij h dij ili lflegirani silicijumom, hromom, vanadijumom ili volframom.

Koriste se i drugi materijali za opruge npr mesing (CuZn)Koriste se i drugi materijali za opruge, npr. mesing (Cu Zn),nemetali (guma, PVC, ...).

Polufabrikati za izradu opruga su: ice, ipke ili trake vruevaljane, hladno vuene ili hladno valjane.

Torzione opruge

Kompresivna torziona oprugaKompresivnatorzionaopruga

Glavni elementi torzine opruge su:o korak opruge p koji mora biti toliki da izmedju zavojaka zp g p j j j

uvijek postoji razmak s kako ne bi zavojak dodirivao drugizavojak.

o Bitan element je i prenik ice d iz koje se izradjuje opruga itaj prenik je obino kruni, ali moe biti popreni presjek inekog drugog oblika.nekog drugog oblika.

o Takodje, prenik opruge D je veliina koja mora bitipropisana tako da opruga ima to veu elastinost.p p p g

o Pod dejstvom sile F , opruga se sabija za odredjenu duinu fkoju zovemo ugib opruge. Odnos sile i ugiba f zove sekrutost opruge:

o Vrijednost krutosti nam govori kakva je elastinost opruge.

Kod torzionih opruga imamo 5 razliitih duina opruge, i to:slobodna duina opruge (l), montana duina opruge (l0), radnad (l k l l l ) bl kduina opruge (lr, max maksimalna i lr, min minimalna) i blokiranaduina opruge.

o Slobodna duina opruge kada nemamo nikakvih optereenjap g p jna opruzi.

o Montana duina opruge kada se opruga ugradi u mainukako bi postigla odredjeni prednapon opruge.

o Radna duina opruge ona duina koja egzistira u toku radaopruge.

o Minimalna duina opruge ona duina koja se ne smijeprekoraiti u toku rada opruge jer bi dolo do kontaktaprekoraiti u toku rada opruge, jer bi dolo do kontaktazavojaka, a to bi izazvalo deformaciju ice opruge i opruga bibila van funkcije,

o Blokirana duina opruge ona duina kad se dodiruju zavojciali tu duinu ne smijemo nikad primjeniti u radu opruge, negota duina se koristi samo kod ispitivanja orpugata duina se koristi samo kod ispitivanja orpuga.

Oblik torzione opruge moe biti cilindrian, ali i konian, to jerjeerjee.

Bitne veliine torzionih opruga je, osim krutosti c i brojzavojaka z koji ne bi trebao prelaziti z= 12 jer preko togazavojaka z koji ne bi trebao prelaziti z= 12 jer preko togapostoji opasnost od izvijanja.

Ekstenzivna torziona opruga je optereena istezanjem, anapon u ici je uvijanje Kod ovih opruga zavojak lei nanapon u ici je uvijanje. Kod ovih opruga zavojak lei nazavojku kako bi opruga imala to veu krutost i time prenosilavee optereenje. Karakteristika i ove opruge, kao ikompresivne, je prava linija kao na dijagramu.

Ekstenzivnatorzionaopruga

Proraun torzionih opruga

Kod ovih opruga provjerava se napon na uvijanje. Napon pokrunom poprenom presjeku je neravnomjerno rasporeen.Najvei je na unutranjoj strani zavojka tako da je napon:Najvei je na unutranjoj strani zavojka, tako da je napon:

uM =oW

- faktor poveanja napona usljed zakrivljenja zavojaka

2/DFMu = - momentuvijanjaopruget i t j k i

3d - otpornimomentpresjekaiceopruge16

dWo

=

F optereenje opruge

D srednji prenik opruge

d prenikice (ipke)

- faktor poveanja napona usljed zakrivljenja zavojaka

Raspodjela napona uvijanja u presjeku navojka oprugeRaspodjela napona uvijanja upresjeku navojka opruge

uM

o

un W

M ==

Zavisnost sile i deformacije cilindrinih zavojnih opruga jepravolinijska a veza izmeu sile i deformacije ako opruga nije; pravolinijska, a veza izmeu sile i deformacije, ako opruga nijeprednapregnuta je:

cFF

dGKz8

f3

a ==

fF

Kz8dGc 3

a

==

gdje je :D prenik opruge,prenik opruge,d prenik ice,G modul klizanja,c krutost oprugec krutost opruge,K=D/d odnos prenika opruge i prenika ice

Fleksioneoprugeiligibnjevi

Fleksione opruge ili gibnjevi prenose napon savijanja preko vietraka spojenih sa glavinom i vezicama koje spreavaju da traka(listovi) u toku rada osciluju i stvaraju buku i slino.

I kod ovih opruga bitna nam je krutost, duine (2 l), ugib gibanjafo koji se zove statiki ugib i on obino iznosi

fo 1 5 ffo 1,5 f

f ugib gibanja u toku rada. Ugib f ne smije biti nikad negativan,tj. da se listovi preopterete i da doe do loma.j p p

Glavnilistgibanjaimaprstenastuizvedbu(nakrajevimakojisluezamontaugibnjaunekukonstrukciju.

Broj listova z ne treba biti prevelik jer se poveava krutost gibanja,Brojlistovaz netrebabitiprevelikjersepoveavakrutostgibanja,iznosiz12.

Prostigibanj izgled

P ti ib j t Prostigibanjvrste

Nastanaksloenoggibnja

Sloenigibanj

Sloenigibanj stvarniizgled

Sloenigibanj stvarniizgled

Proraun gibnja

Radni napon u opasnom presjeku listova gibnjaRadni napon uopasnom presjeku listova gibnja

LFMs == 6

LFMs = - momentsavijanjauopasnompresjeku

dozx hbzW

== 2

- aksijalniotpornimomentpresjeka6

2hbWx

=F optereenje gibnjaF optereenje gibnjab irinalistah debljinalista

z - ukupan broj listova gibnja Potreban broj listova gibnja 6 LFmax

2

6

hb

LFz

doz

max

=

Zavojna fleksiona opruga se upotrebljava prvenstveno kao povratna opruga u

Zavojnafleksionaopruga

Zavojna fleksiona opruga se upotrebljava prvenstveno kao povratna opruga uraznim ruicama i poklopcima. Jedan kraj opruge fiksno je uvren naodgovarajue kuite ili konzolu, a drugi kraj je pokretan skupa s ruicom ilipoklopcempoklopcem.

Proraunzavojnefleksioneopruge

MNajvea vrijednost napona proraunava se: W

Ms=eFaFM == Moment savijanja

Deformacija (ugao) zaokretanja slobodnog kraja opruge

eFaFM eas == - Moment savijanja

cM

EIlM ss ==

Tanjiraste opruge se obino koriste u slogovima to znai daTanjirasteopruge

a))

j p g gse nikad ne koriste tanjiraste opruge nego vie njih u slogu.

c)

b)

Tanjirastaopruga:a)osnovne konstruktivne veliine, b)sloenatanjirastaopruga,c)primjer upotrebe

Spiralne opruge se koriste za akumulaciju energije, npr. kod satnihSpiralneoprugeSpiralne opruge se koriste za akumulaciju energije, npr. kod satnihili mjernih instrumenata i sl. Obino se rade od trake pravougaonogproprenog presjeka.

Spiralna opruga: a) optereenje na vanjskom kraju, b)Spiralnaopruga:a)optereenjenavanjskomkraju,b)optereenjenaunutarnjemkraju

Gumene opruge uglavnom slue za priguivanje udarnih

Gumeneopruge

Gumene opruge uglavnom slue za priguivanje udarnihoptereenja i kombinuju se iskljuivo sa metalnim dijelovimakoji dozvoljavaju gumi da se slobodno iri, jer je poznato da je

tilji M t l i dij l i j j k jguma nestiljiva. Metalni dijelovi zapravo usmjeravaju kojepriguenje elimo da nautraliemo

metal

f

metalguma

a) b)

Gumenaopruga:a)izgled,b)primjena(oslonacmaina)

Spajanjeopruga opruge semogu koristiti i uslogu (paketu)

Paralelnaveza

Sil F dij li il F i FSila Fsedijeli na sile F1 i F2 :F=F1 +F2 =c1 f1 +c2 f2

Kako su ugibi obje opruge jednaki,tj.f1 =f2 =f, biteF=(c1 +c2 )f

Krutost paralelnog spoja jec =F/f =c1 +c21 2

Openito za vei broj paralelno spojenih opruga ukupni koeficijent krutosti jec ==c1 +c2 +c3 + ...... (tvrdipaket)

Serijskaveza

I t il dj l j bj li b liitih k t ti i ti liitIsta sila djeluje na obje opruge,ali e opruge zbog razliitih krutosti imati razliiteugibe:f1 =F/c1 f2 =F/c2

f= f1 +f2 =F(1/c1 + 1/c2 )

f/F=1/c= 1/ c1 + 1/ c2f/F 1/c 1/c1 1/c2

Openito,za vei broj serijski spojenih opruga seukupna krutosti rauna po izrazu

1/c=1/c1 + 1/c2 + 1/c3 +.....(mekipaket)