Návrh pružiny

Jeje. Takove pekne zadani a jeste nikdo neporadil. Asi uz ale jdu s krizkem po funuse, co?

Taznou pruzinou predpokladam mas na mysli pruzinu vinutou.

Na zacatku je nutno rict, ze nejde nikterak o jednoduchy vypocet.

U vypoctu pruzin obecne, je potreba vedet, ze neexistuje vypocet, kde zacnes bodem jedna a skoncis u bodu deset a pruzina bude navrzena. Je mnoho faktoru, ktere si je potreba dopredu vhodne zvolit a ke spravnym parametrum pruziny se postupne doiterovat. Z toho i plyne, ze stejne vysledky mohou davat i pruziny s rozdilnymi jednotlivymy parametry.

Pri tvem zadani napr. muzes zacit od navrhu prumeru pruziny, dratu a zdvihu a dopocist pocet cinnych zavitu. Nebo stejne tak si muzes navrhnout pocet zavitu, zdvih a dopocist prumer dratu nebo klidne i jeste jinak...

Neni potreba se bat, ze by se neco navrhlo spatne, pac jde o iteracni vypocty, kde se ke spravnemu reseni postupne dopracujes a navic existuji kontrolni vypocty, ktere potvrdi spravnost navrhu tak, aby pruzina byla skutecn funkcni i ve skutecnosti, nejen na papiru.

Nyni k samotnemu vypoctu. Zacneme napr. navrhem prumeru a dopoctenim

Co vlastne znas? Silu a delku po montazi, tedy PREDPETI pruziny a jses omezeny vnejsim prumerem pruziny.

S vnejsim prumerem se chces pohybovat mezi 8-10mm, tudiz je vhodne zvolit si stredni prumer pruziny na dolni mezi tohoto rozpeti, aby, kdyz se k tomuto prida sila dratu, abychom se stale udrzeli v danem rozmezi.

Stredni prumer pruziny bych tedy pro zacatek volil D=8mm

Nyni je potreb si zvolit i predbezny prumer dratu pruziny. To si muzes odhadem vycucat z prstu, nebo najit hrubou doporucenou hodnotu pro dany prumer pruziny ve strojnickych tabulkach.

Predbezny prumer dratu zvolime treba d=1.3mm

Predbezny pomer vinuti tedy je i=D/d=6,15, (coz neni uplne spatna hodnota)

Jelikoz vinute pruziny jsou namahany (kupodivu) na krut, i vypocet pruzin vychazi z tohoto typu namahani.

Prvne si stanovime tzv. korekcni soucinitel napeti v krutu K.

K=(i+0,2)/(i-1)=1,23

A nyni si tedy muzeme pro dane predpeti F, dany prumer pruziny D (ktery chceme pokud mozno zachovat stejny, jaky sme si zvolili) a dane dovolene napeti v krutu tau spocitat skutecny prumer dratu pruziny d.

To se spocte vytknutim d ze vztahu pro vypocet predpeti v pruzine F=PI*d^3*tau/(8*D*K)

To zvladnes. Nyni tedy mas nejaky novy prumer dratu d a zacina druhe kolo iterovani - znovu si spocist pomer vinuti, znovu si spocist korekcni soucinitel a vypocist opet novy prumer dratu.

-

Delku udavas i vcetne ok (predpokladam, ze delku beres na konec ok, ne k jejich stredum). Bez ok bude tedy delka predepnute pruziny cca 50-10-10=30mm. To neni nic moc. Je potreba si zvolit zdvih pruziny (a pozdeji zkontrolovat dosedani zavitu pri povoleni).

Zdvih do predpeti bych pro zacatek zvolil s=10mm.

To nam da tuhost pruziny cca 1500N/m.

Kdyz mame zdvih, pocet cinnych zavitu si muzeme spocitat ze vztahu n=G*s*d^4/(8*F*D^3),

kde G je modul pruznosti ve smyku a vzhledem k tomu, ze jsi si vybral ocel k zuslechtovani bude jeho hodnota cca 7,85*10^4MPa.

Ve chvili, kdy mas takto predbezne spocteny pocet cinnych zavitu, musis si zkontrolovat, ze Te pro dany prumer dratu dovoli onen zdvih, ktery sme si pred chvili zvolili.

To zjistis tak, ze na konec pruziny na kazdou stranu pridas cca 0,75-1,5 ukoncovaciho zavitu a spolu s prumerem dratu si spoctes sirku, kterou takoveto zavity zaberou. Ta musi byt rovna nebo mensi, nez je delka predepjate pruziny (zavitu) zmensena o zvoleny zdvih.

Pokud toto nevyjde, musis upravit nektery z parametru vyse a pokracovat v nove iteraci.

-

Trochu jsem to na konci vzal zkratkou, ale to urcite zvladnes.

Jen jeste zminim, ze:

- je vhodne dale kontrolovat i skutecne max. napeti v pruzine vznikle, respektive max. delky,na ktere je mozno pruzinu natahovat

- parametry pruziny by se dale menili dle zpusobu zatezovani a celkove funkce pruziny, coz ovsem nebylo v dotazu zmineno.

Ted na to zadani jeste jednou koukam...

Ono by ho to chtelo skutecne vic upresnit. Co presne ona pruzina ma za ukol. Bude se nejak dale natahovat? nebo bude pouze neco staticky drzet onou silou? Ci pripadne jeste neco jineho?

Ja jsem v naznacenach vypoctech vychazel z myslenky, ze sila 15N bude pouze predpeti a pruzina se bude treba i dale natahovat. Tedy ze tento stav pruziny je nejmensi zatizeny.

Pokud ovsem bude pruzina drzet nejake vibrace, melo by se misto na F1 (predpeti) navrhovat napr. na F3 (nejaky stav mezi min a max. napetim, aby pruzina bezpecne drzela vibrace na obe strany.

Stejne tak ale muze jit o maximalni silu, kterou v pruzine chceme (F8). Opet by to chctelo znat vice podrobnosti.

Tak to je jen par takovych doplnujicich uvah.