Metallist Vedrude Kujundamine - Põhitõed

2023 Autor: Hannah Pearcy | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-11-26 11:41

Metallvedrud on elemendid, mis deformeeruvad tahtlikult koormuse all ja jõuavad kergenduse korral oma algsesse kuju. Tarnitud energia muundatakse vedrutööks (W) ja vabastatakse hiljem uuesti (energia salvestamine). Kuid metallvedrud teostavad selle deformatsiooni ja energia neeldumise usaldusväärselt ainult neile ettenähtud piirides. Seetõttu on korrektselt töötava metallvedru oluliseks komponendiks vedru õige konstruktsioon ja vedru arvutamine.

Pildigalerii

5 pildiga pildigalerii

Kevadine omadus

Metallvedrusid või tehnilisi vedrusid hinnatakse nende omaduste järgi. See vedrukarakteristik näitab vedrujõu (F) sõltuvust vedru käigust (liikumistest) Kuna sõltuvalt sellest, millist vedruomadust on vaja (lineaarne, progresseeruv, kahanev või kombineeritud), muutub ka vedru kuju ja tüüp.

Teadmised on konkurentsieelis

Hoidke end kursis: meie uudiskirjaga teavitavad ehitustavade toimetajad teid igal teisipäeval ja reedel teemadest, uudistest ja tööstustrendidest.

Telli nüüd!

Vedrudiagrammi vedruomadused määratakse kindlaks vedrukiirusega (R). Vedrumäär (R) on seetõttu oluline väärtus õige vedru kavandamisel. Lineaarse vedruomadusega on vedru kiirus konstantne. Kumera vedrutunnusega vedrudel on muutuv vedrustusaste. Lineaarse karakteristiku suhtes kehtivad järgmised valemid:

surve- ja tõmbevedrude jaoks

R = F2-F1 / s2-s1

jalgade ja väändevedrude jaoks

R _M = M2-M1 / a2-a1

Sule töö

Kui metallvedru on pingutatud, tehakse tööd, mis pinge vabastamisel vabastatakse. Vedrutöö (W) saadakse alati kui vedruomadustest madalam ala.

Lineaarse vedru karakteristikuga kehtivad seetõttu järgmised tingimused:

surve- ja tõmbevedrude jaoks

W = ½F • s

väändevedrude jaoks

W = ½M • α

Mahu kasutusväärtuse arvutamisel saab eri tüüpi vedrusid võrrelda, kasutades vedrude (W) ja paigalduspinna (V) suhet:

η _A = W / V

Hüsterees

Vedrustuse käitumist võib mõjutada väline hõõrdumine. Need hõõrdejõud takistavad vedru deformeerumist. Vahelduva stressiga avaldub see hüstereesisilmuse vormis. Osa vedrutöödest muundatakse hõõrdumisel soojuseks ja seejärel "kaotatakse". Kuna see on vedrude kasutamisel ebasoovitav, tuleks vedrude paigutuse ja kujuga konstruktiivselt vältida hõõrdumist.

Seminari nipp

Süstemaatilises materjalivaliku seminaris õpetatakse materjali tootmise, materjali struktuuri ja sellest tulenevate materjali omaduste seoseid. Eesmärk on esitada materjali valimise protsessi terviklik kirjeldus, alates nõudeprofiili loomisest, eelvalikust kuni peene valiku ja riskianalüüsini.

Lõõgastus

Näiteks kui survevedru surutakse paralleelsete plaatide vahel kõrgemal temperatuuril teatud pikkuseks, siis on näha, et vedru jõud aja jooksul järk-järgult väheneb. See energiakadu suureneb temperatuuri ja pinge tõustes.

Materjali lõdvestamine on plastiline deformatsioon, mis avaldub jõu kaotamisena püsiva paigalduspikkusega. See on esitatud protsendina algjõust F1:

Lõõgastus = ∆ F • 100 / F1

Iseloomulike väärtustena kasutatakse 48 tunni möödudes lõõgastusväärtusi, ehkki lõdvestamine pole veel lõpule jõudnud. EN 13906-1 sisaldab materjalist sõltuvaid lõdvestamise skeeme. Need tuleb disaineril lisada vaid juhul, kui vedrujõu püsivusele on seatud kõrged nõudmised.

Lõõgastust erinevates temperatuuritingimustes näitab ka Gutekunst Federni kevadine arvutusprogramm WinFSB.

Õige materjalivalik

Metallist vedrud peavad olema valmistatud sobivast materjalist ning olema projekteeritud ja konstrueeritud nii, et pärast rakendatud koormuse eemaldamist saaks need taastada oma algse kuju.

Seda omadust väljendatakse elastsusmoodulis ja libisemismoodulis. Need materiaalsed parameetrid väljendavad pinge ja pikenemise suhet ning neil peaks olema kõrgeim võimalik väärtus.

Lisaks peaksid vedru materjalid:

• kõrge elastsuspiir, st suur puhtalt elastne vahemik,
• taluma vastavaid pingeid isegi kõrgemal temperatuuril ilma suurema jõu kaotuseta (madal lõdvestus),
• olema kõrge väsimistugevusega (peeneteraline struktuur, lisanditeta),
• olema piisavalt deformeeritav,
• olema võimalikult sile pind,
• vastama teatavatele korrosioonikaitse nõuetele,
• olema elektrit juhtiv või mittemagnetiline.

Kõrgendatud töötemperatuur

Töötemperatuuri tase võib vedru funktsiooni märkimisväärselt mõjutada, kuna temperatuuri tõustes suureneb kalduvus lõdvestuda. Pärast lõdvestamisskeemide hindamist saab kõige olulisematele kevadmaterjalidele kehtestada minimaalse lõdvestuse jaoks minimaalsed temperatuurid.

Katkised vedrud

Vaatamata ülitugevatele terastele - miks vedrud ebaõnnestuvad?

Kasutage vedrusüsteeme

Kujunduslikel põhjustel on jõudude ja liikumiste neelamiseks võimalik kasutada ka mitmeid vedrusid. Lihtsad vedrusüsteemid on paralleelsed ja jadaühendused. (vt joonis lk 29 allpool)

a) Paralleelühendus

Vedrud on paigutatud nii, et väline koormus (F) jaotatakse proportsionaalselt üksikute vedrude vahel, kuid üksikute vedrude tee võib siiski olla sama:

s = s1 = s2 = s3 =… (vedrustuse kogukäik)

F = F1 = F2 = F3 =… (vedru kogujõud)

R = R1 + R2 + R3 =… (vedru koguarv)

Paralleelühenduse kogu süsteemi vedru kiirus on alati suurem kui üksikute vedrude vedru kiirus.

b) Seeriaühendus

Vedrud on paigutatud üksteise taha, nii et igal vedrul toimib sama jõud, kuid vedru käik jaguneb üksikute vedrude vahel. Tulemuseks on:

s = s1 = s2 = s3 =… (vedrustuse kogukäik)

F = F1 = F2 = F3 =… (vedru kogujõud)

R = 1/1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 +… (kogu vedru määr)

Jadaühenduse kogu süsteemi vedru määr on alati madalam kui üksikute vedrude vedru määr.

c) segamisahel

Mitmed vedrud on ühendatud paralleelselt ja järjestikku. Tasakaalu tõttu peavad R1 = R2 ja R3 = R4 olema. Näidatud juhul:

R = 1/1 / (R1 + R2) + 1 / (R3 + R4) +… (kogu vedru määr)

Näidatud segamiskontuuri üldise vedru kiirus jääb üksikute vedrude väikseima ja suurima vedru kiiruse vahele.