Járműelemek. Rugók. 1 / 27 Fólia

Átírás

1 Rugók 1 / 27 Fólia

2 1. Rugók funkciója A rugók a gépeknek és szerkezeteknek olyan különleges elemei, amelyek nagy (ill. korlátozott) alakváltozás létrehozására alkalmasak. Az alakváltozás, szemben más szerkezeti elemekkel, a rugóknak kedvező sajátossága. Az alakváltozást igényelő funkció lehet: energiatároló-, rugalmas előfeszítést adó-, dinamikus terhelést csillapító- és méretláncot záró funkció. 2 / 27 Fólia

3 2. Rugók csoportosítása Az alkalmazott rugók sokféle szempont szerint csoportosíthatók illetve osztályozhatók, pl.: - igénybevétel szerint: húzó, nyomó, hajlító, csavaró és nyíró, vagy ezek valamilyen kombinációja; - anyaguk szerint: fémes, nemfémes ( műanyag, gumi, kompozit). 3 / 27 Fólia

4 3. Rugók karakterisztikája/1 A rugók tulajdonságainak kifejezésére nagyon sok-, illetve különféle jellemzőt használnak. A legfontosabb jellemző a rugó karakterisztika. A karakterisztikát az erő és az elmozdulás meghatározta görbe alakja jellemzi. f f f f f f 4 / 27 Fólia

5 3. Rugók karakterisztikája/2 A rugó karakterisztika a terhelés (F) hatására létrejött alakváltozást (f) mutatja meg. A karakterisztika jellegét mindenkor a rugónak az anyaga és a kialakítása (konstrukciója határozza meg). Az előző ábrasor néhány egymástól anyagában és konstrukciójában is különböző rugó típus karakterisztikáját mutatja. Az a. ábra egy progresszív gumirugót, a b. ábra egy lineáris hengeres nyomórugót, a c. ábra egy degresszív tányérrugó csoportot (köteget) mutat. 5 / 27 Fólia

6 3. Rugók karakterisztikája/3 A rugóra jellemző az egységnyi elmozdulás létrehozásához szükséges erő nagysága, azaz a rugómerevség (s), mely azonban csak lineáris karakterisztika esetén állandó, egyébként elmozdulás függő, ahogy az előző ábrasor is mutatta. Lineáris esetben - húzó, nyomó rugónál: s = F / f, - forgató rugónál: s = M /φ, ahol: F - nyomóerő [N], f - összenyomódás [mm], M - nyomaték (forgató) [Nm], φ - elfordulási szög radiánban. 6 / 27 Fólia

7 4. A rugóállandó, a rugó munkája (energiája)/1 A rugó alakváltozó képességét a c rugóállandó (a merevség reciproka) fejezi ki, azaz egységnyi terhelés mekkora alakváltozást (elmozdulást, szögelfordulást) eredményez. A rugó deformálásához munkát kell befektetni, a tárolt energia (potenciális) munkavégzésre visszanyerhető. Általános esetben a rugódiagramban a görbe alatti terület, azaz f= f 2 ( f ) df ϕ=ϕ W = F W = f= f M 1 2 ( ϕ ) d ϕ ϕ=ϕ 1 7 / 27 Fólia

8 4. A rugóállandó, a rugó munkája (energiája)/2 A tárolt energia lineáris esetben: - húzó, nyomó rugónál: W = 0,5 * F * f, - forgató rugónál: W = 0,5 * M *φ összefüggéssel számítható. 8 / 27 Fólia

9 5. Fémrúgók típusai A fémrugóknak számos típusa van attól függően, hogy milyen funkciót kell megvalósítania, a funkció milyen nagyságú erőt és elmozdulást (irány és méret) igényel. Alapvető típusaik a következők: - csavarrugók (húzó és nyomó igénybevételre), - csavaró- és torziós rugók, - laprugók (hajlító igénybevételre), - tányérrugók - gyűrűs rugók. 9 / 27 Fólia

10 5. Fémrúgók típusai - nyomó csavarrugók/1 A nyomó csavarrugók készülhetnek: - hideg- és meleg alakítással, a b majd befejező hőkezeléssel, - kör- és négyszög keresztmetszettel. Beépítésük a funkciótól függően más és más lehet. Belső határhenger Külső határhenger 10 / 27 Fólia

11 5. Fémrúgók típusai - nyomó csavarrugók/2 A rugó terheletlen állapotban L o magasságú, beszerelt állapotában előfeszített magassága L 1, normál üzemállapotban a magassága Ln, teljesen összenyomott állapotában a magassága L Bl Lengőmenetek Felfekvő, nyugvó menet Rugódiagram 11 / 27 Fólia

12 5. Fémrúgók típusai - húzó csavarrugók/3 A rugó beépítésénél fontos feltétel biztosítani, hogy a rugó eleje és vége felfeküdjön és ne tudjon kihajolni. Köszörült vég Szabad vég Ellendarab 12 / 27 Fólia

13 5. Fémrúgók típusai - nyomó csavarrugók/4 A rugó funkcionális állapotai: Terheletlen Előfeszített Üzemállapot Menetre zárt a b c d 13 / 27 Fólia

14 5. Fémrúgók típusai - nyomó csavarrugók/5 A rugót összenyomó erő az elmozdulás függvényében számítható F= s*f, ahol: G D m n d m F = G/8 * d 4 / D 3m * n m * f, - csúsztató rugalmassági modulus, - rugó középátmérő, - működő menetszáma, - huzalátmérő. 14 / 27 Fólia

15 5. Fémrúgók típusai - húzó csavarrugók/1 Az igénybevétel jellegének megfelelően a terhelés felvételére különböző rugóvégződéseket alkalmaznak. A jellemzőket és a jellegzetes kialakításokat az ábra mutatja. 15 / 27 Fólia

16 5. Fémrúgók típusai - húzó csavarrugók/2 A húzórugók karakterisztikája lineáris, a rugómerevség az előzőekhez hasonlóan számítható. 16 / 27 Fólia

17 5. Fémrúgók típusai - laprugók/1 A laprugók t * B * l méretű lapnak tekinthetők, melyek egyik végükön megfogottak, a másik végükön után állók. 17 / 27 Fólia

18 5. Fémrúgók típusai - laprugók/3 A jobb anyagkihasználás miatt a lemez elemeket kötegelik, ezzel viszonylag vékony szalagokból is merev rugó állítható össze. 18 / 27 Fólia

19 5. Fémrúgók típusai - laprugók/2 Anyagukat tekintve a nagyszilárdságú acélok mellett készíthetők bronzból, sárgarézből és műanyagból is. A laprugók mértékadó igénybevétele a hajlítás. A méretező-és ellenőrző számításukat erre végzik. 19 / 27 Fólia

20 5. Fémrúgók típusai - laprugók/3 A lemezalakú rugót szabásminta szerint csíkokra szeletelve kötegelhető, ezzel kialakítható a laprugó köteg. Szabad kötegelés Irányított kötegelés 20 / 27 Fólia

21 5. Fémrúgók típusai - tányérrugók/1 A tányérrugók kialakítását és jellemző méreteiket az ábra szemlélteti. A tányérrugó a geometriai méretek változtatásával lágyabbá vagy keményebbé tehető. 21 / 27 Fólia

22 5. Fémrúgók típusai - tányérrugók/2 A beépítésnek sokféle megoldása lehetséges attól függően, hogy az egyes elemeket (tányérokat) milyen elrendezésben rendelik egymás mellé. Egy lehetséges összerendezést, ill. alkalmazási példát mutat az ábrasor. 22 / 27 Fólia

23 5. Fémrúgók típusai - gyűrűs rugók A gyűrűs rugók zárt külső- és belső kúpos gyűrükből épülnek fel. A deformáció a gyűrűk sugárirányú méretváltozásából adódik. Az egyes elemek viszonylag kis alakváltozása (a belső-kúpos gyűrű tágul, a külső-kúpos pedig zsugorodik) adódik össze úgy, hogy egy relatíve nagy tengelyirányú eredő elmozdulás jön létre. 23 / 27 Fólia

24 5. Fémrúgók típusai - gyűrűs rugók Az ábra egy vasúti kocsi ütközőjének gyűrűs rugós megoldását mutatja. Belsőkúpos gyűrű Külső kúpos gyűrű 24 / 27 Fólia

25 6. Gumirugók/1 A gumirugók rugalmas eleme gumi, melyet valamilyen fémanyaghoz kötnek, mint hordozóhoz és terhelés átadóhoz. Az igénybevétel alapján nagyon sokféle gumirugó kialakítás lehetséges. A gumirugók lehetnek húzottak, nyomottak, nyírtak, hajlítottak ill. ezek kombinációja. Rugalmas gumibetét Fém belső gyűrű Fém külső gyűrű 25 / 27 Fólia

26 6. Gumirugók/2 A különböző kialakításokra az ábra mutat be néhány példát. 26 / 27 Fólia

27 6. Gumirugók/3 A gumirugók a rezgést csillapító hatásuk és az energia elnyelő képességük miatt nagyon jól alkalmazhatóak. Gumirugók 27 / 27 Fólia