Tavaszi

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2016. május 31-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 27 szerkesztést igényelnek .

Rugó - a gépek és különféle mechanizmusok rugalmas eleme, amely mechanikai energiát halmoz fel és ad vagy elnyel .

Történelem

A történelem során a különféle háztartási csipeszeket és ruhacsipeszeket , kapcsokat, íjakat és horgászbotokat tartották az első elasztikus elemeknek, amelyeket az ember használt .

Elmélet

Általános működési elv

A klasszikus fizika szempontjából a rugót olyan eszköznek tekinthetjük, amely egy rugalmas anyag atomjai közötti távolság változtatásával potenciális energiát halmoz fel.

A csavart fémrugók a rugó összenyomó/nyúló deformációját alakítják át annak az anyagnak a torziós deformációjává, amelyből készült, és fordítva, a rugó torziós deformációját a fém húzó- és hajlítási deformációjává, megszorozva a rugalmassági együtthatót a külső hatásoknak ellenálló vezeték hosszának növelése. A kompressziós hullámrugók olyanok, mint a többszörös soros/párhuzamos hajlítórugók.

A rugók és az erő meghatározása

A fizikában nincs konszenzusos meghatározás az „ erő ” fogalmára. Az egyik módszertanilag helyes (abban az értelemben, hogy nem torzítja a helyzetet, és nem hoz létre ördögi definíciós kört ) megközelítés, hogy a definíciót olyan prezentáció váltja fel, amely nem támaszkodik semmilyen törvényre (például Newton második törvény) erőmérési módszer [1 ] . Ha egy meghatározott módon elkészített rugót meghatározott kiterjesztéssel egységnyi erő forrásának nyilvánítanak , a szuperpozíciós elv lehetővé teszi, hogy két elhelyezett "rugó" jelenlétében erőértékeket állítson be 0- tól 0 -ig. szögben , és bármely vizsgált erő mérhető úgy, hogy kiegyensúlyozza a választást a variáción keresztül (ha több rugó áll rendelkezésre, a rendelkezésre álló tartomány bővül). Kiderült, hogy a rugók eszköz szerepet játszanak az alapvető erőmérésekben. ${\displaystyle \Delta l_{0))$ $F_{0}$ $F_{c}=2F_{0}\cos(\alpha /2)$ $2F_{0}$ $F_{0}$ $\alpha$ $F_{c}$ $\alpha$

Feszültség-erő összefüggés

A rugalmasság elméletében a Hooke-törvény megállapítja, hogy egy rugalmas rúd nyúlása arányos a rá ható, a tengelye mentén ható erővel. Ugyanez vonatkozik a rugókra is:

F=k\,\Delta l

hol van a feszültség/kompresszió és a merevség. A valóságban ez a törvény nem teljesül pontosan, csak kis feszültségek és összenyomások esetén. Ha a feszültség túllép egy bizonyos határt ( folyáshatárt ), akkor az anyagban visszafordíthatatlan szerkezeti sérülések lépnek fel, és az alkatrész megsemmisül vagy visszafordíthatatlan deformációt szenved. Sok valódi anyagnak nincs egyértelműen meghatározott folyáshatára, és a Hooke-törvény nem vonatkozik rájuk. Ebben az esetben az anyaghoz feltételes folyáshatárt kell beállítani. $\Delta l$ $k$

Az előző alfejezetben ismertetett méréseknél a Hooke-törvény teljesülése vagy be nem tartása nem alapvető, elegendő csak a rugalmassági tulajdonság , vagyis a rugó visszatérése eredeti állapotába a deformáló terhelés megszüntetése után.

A merevségi együttható becslése

A hengeres huzalból tekercselt és a tengely mentén rugalmasan deformált csavart hengeres nyomó- vagy nyújtórugó merevségi együtthatóval rendelkezik

k={\frac {G\cdot d_{{\mathrm {D}}}^{4}}{8\cdot d_{{\mathrm {F}}}^{3}\cdot n}},

ahol: d D a huzal átmérője; d F a tekercs átmérője (a huzal tengelyétől mérve); n a fordulatok száma; : G - nyírási modulus (közönséges acélnál G ≈ 80 GPa , réznél ~ 45 GPa ).

A rugók típusai

Az észlelt terhelés típusától függően :

nyomórugók;
hosszabbító rugók;
torziós rugók;
hajlító rugók.

Feszítőrugók - úgy tervezték, hogy terhelés alatt megnöveljék a hosszt. Terheletlen állapotban általában zárt fordulatokkal rendelkeznek. A végein kampók vagy gyűrűk találhatók, amelyek a rugót a szerkezethez rögzítik.

Nyomórugók - úgy tervezték, hogy terhelés hatására csökkenjen a hossza. Az ilyen rugók tekercsei terhelés nélkül nem érintkeznek egymással. A végmeneteket a szomszédosokhoz nyomják, és a rugó végeit köszörülik. A hosszú nyomórugókat a stabilitás elvesztésének elkerülése érdekében tüskére vagy üvegre helyezik, vagy kisebb hullámrugókat alkalmaznak.

A húzó-nyomó rugókban állandó erő hatására a tekercsek kétféle feszültséget érnek el: hajlítást és csavarást .

Hajlítórugó - rugalmas alakváltozások átvitelére szolgál a rugó vagy rugócsomag geometriai méreteinek kisebb változtatásaival (rugók, belleville rugók) Különféle egyszerű formájúak (torziós rudak, rögzítőgyűrűk és alátétek, rugalmas bilincsek, reléelemek, stb.)

Torziós rugók - kétféle lehet:

torzió - torziós rúd (hosszabb, mint egy csavart rugó)
csavart rugók, amelyek torzióban működnek (mint a ruhacsipeszekben , az egérfogókban és az irodaszerek lyukasztóiban ).

A műszerekben a Bourdon rugó ismert - egy cső alakú rugó a nyomásmérőkben a nyomás mérésére, amely érzékeny elem szerepét tölti be.

Tervezés szerint :

csavart hengeres ( csavar );
csavart kúpos ( lengéscsillapítók );
spirál ( óra mérlegében );
lakás;
lamellás (például rugók );
edény alakú;
hullám
torzió ;
folyékony ;
gáz .

A rugók fő paraméterei

Csavart hengeres és kúpos kivitelhez:

fordulatok száma
tekercsemelkedés
A huzal átmérője
maximális terhelhetőség
lineáris kapcsolat egy rugó alakváltozása (üledéke) és a rá kifejtett terhelés között

Hullámokhoz:

szalagszakasz
fordulatok száma
hullámok száma fordulatonként
keménységi tényező
végső terhelés

valamint az anyagok kifáradási jellemzői.

Anyag- és gyártástechnológia

A rugó bármilyen anyagból készülhet, amely kellően nagy szilárdságú és rugalmas tulajdonságokkal rendelkezik ( acél , műanyag , fa , rétegelt lemez , akár karton is ).

A különféle gumik anyaga olyan rugalmas tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek nem igényelnek különleges formát, és gyakran direkt formában használják, azonban a precíziós gépekben kevésbé meghatározott jellemzők miatt ritkábban használják.

Az általános célú acélrugók mangánnal, szilíciummal, vanádiummal (65G, 60S2A, 65S2VA) ötvözött magas széntartalmú acélokból (U9A-U12A, 65, 70) készülnek. Agresszív környezetben működő rugókhoz, rozsdamentes acél (12X18H10T), berillium bronz (BrB-2), szilícium-mangán bronz (BrKMts3-1), ón-cink bronz (BrOTs-4-3), titán és nikkel ötvözetek, öntöttvas használt.

A kisebb rugók kész huzalból tekerhetők, míg a nagyobbak lágyított acélból készülnek, és alakítás után edzettek .

Rugók alkalmazása

A rugó a mechanizmusok, szerkezetek és eszközök egyik legszélesebb körben használt eleme. Méretpontatlanságok, kopás, rezgéseltávolítás kompenzálására szolgál, energiatárolóként, nyomás, súly, erők és gyorsulások egyszerű mérésére; ütés- és túlterhelés elleni védelem.

Kárpitozott bútorokban és bútorzsanérokban és felvonókban , rögzítőkben , karabinerekben , rugós csapokban , rugós mérlegekben , légkalapácsokban , modern sínrögzítőkben , kuplungokban , óraszerkezetekben , egyszerű mechanikus automatákban . A hidraulikus berendezés elképzelhetetlen rugók nélkül, rugalmasság szükséges a vezérlőeszközök gombjainak, kulcsainak, kioldóinak és biztosítékainak működéséhez .

Írószerben

Építkezésben

A legegyszerűbb lengéscsillapítók nélküli zárak intenzív használatú kapukhoz és ajtókhoz , hideg éghajlaton az előcsarnokokhoz .
Manuális redőnyök , redőnyök és nehéz szekcionált kapuk visszatérő mechanizmusaiban .
Irányszelepekben nyilvános helyeken.
A lift puffereiben.
Instabil talajon lévő épületekben, építményekben, geológiailag aktív területeken, szeizmikus hullám csillapítóként.

Formákban és szerszámokban

A formákban és matricákban négyszögletes huzalszakaszú nyomórugókat használnak, ezeket szerszámrugóknak nevezik. A huzal négyszögletes keresztmetszete miatt a rugó merevebb rugós tulajdonságokkal rendelkezik, viszonylag kis méretekkel, ami nagyon kényelmes formákba és szerszámokba helyezéshez.

Lőfegyverekben

főrugó, visszatérő rugó, tárrugó
A fegyverszimuláció során az airsoft fegyverek rugós töltésűek, amelyeket általában a rugódugattyús puskák lövedékének meghajtására használnak.

Állandó erejű mechanizmusokban

A mechanizmus vagy maga a rugó kialakítása egy bizonyos mozgástartományban állandó erőt biztosít a teherhordó elemre.

Állandó erejű támasztékok csővezetékekhez
Állandó erejű vagy nyomatékú görgőrugók
Csőszerelvény tömítések
Az úszócsapágyak meghatározott terhelése

Lásd még

Jegyzetek

↑ I. Butikov, A. S. Kondratiev. 16. § Az erő az interakció mértéke // Fizika a mélyreható tanulmányozáshoz 1. Mechanika. - S. 88-90.

Irodalom

Referencia táblázatok a gépalkatrészekhez. - M . : Mashinostroenie , 1956.
Műszaki enciklopédia / L. K. Martens. - M . : Szovjet Enciklopédia, 1932. - T. 18. - S. 424-464. — 898 p.
L. E. Andreeva. Eszközök rugalmas elemei / V. I. Feodosiev. - M . : Mashinostroenie , 1962. - 456 p.