Pružina
Pružina (lidově nazývaná též pero nebo péro) je strojní součást, která umožňuje v jednom nebo i více směrech elastickou deformaci: působením síly se deformuje, ale když síla přestane působit, vrací se do původního tvaru. Využívá se buď k zachycení, akumulaci sil (jako pero u hodin) nebo k pružnému spojení jiných součástí tak, aby se rázy a kmitání neodpružené součásti (například nápravy) nepřenášely na část odpruženou (například podvozek). Pružina obvykle působí silou závislou na velikosti její výchylky z klidové polohy a ve směru proti této výchylce. Charakteristika pružiny je obecně křivka vyjadřující závislost mezi silou působící na pružinu a její pružnou deformací.
Lineární pružina
[editovat | editovat zdroj]U mnoha reálných pružin, především u často užívané šroubové tlačné pružiny či torzních tyčí, je tato závislost téměř lineární, v grafickém vyjádření je to tedy úsečka; sklon této úsečky udává tuhost pružiny, což je konstanta vyjadřující sílu potřebnou k jednotkové deformaci pružiny. V tomto případě přímé úměrnosti síly a výchylky tedy lze matematicky takové chování vyjádřit Hookovým zákonem následovně:
kde je síla pružiny, je koeficient tuhosti, představuje výchylku pružiny z klidového stavu.
Plocha pod křivkou odpovídá dodané práci potřebné k určité deformaci pružiny neboli akumulované potenciální energii zatížené pružiny. V případě přímé úměrnosti tedy je:
Těleso zavěšené na pružině je jedním z nejjednodušších mechanických oscilátorů, tedy soustavou vykonávající kmitání. Pokud zanedbáme tlumení, vykonává těleso o hmotnosti m na pružině s tuhostí k harmonické kmity o vlastní úhlové frekvenci rovné
Základní rozdělení pružin
[editovat | editovat zdroj]Kovové pružiny
[editovat | editovat zdroj]- Pružiny namáhané ohybem:
Materiál pružin není optimálně využit zejména u kruhového průřezu.
- listové pružiny – díky tření mezi listy mají tlumící (nelineární) účinek
- vzpěrná listová pružina – její tuhost je degresivní čili s výchylkou prudce klesá (téměř až k nule)
- šroubovité pružiny zkrutné
- spirálové pružiny
-
Listová pružina
-
Vzpěrná pružina (degresivní)
-
Vinutá zkrutná pružina
-
Spirálová pružina
- Pružiny namáhané krutem:
Materiál pružin je 2× lépe využit než u pružin namáhaných ohybem.
- šroubovité pružiny válcové (tažné a tlačné)
Tuhost vinutých pružin je dána průměrem drátu, počtem "činných" závitů a průměrem vinutí. U progresivních pružin (kuželovitých, soudkovitých, s proměnným stoupáním) závity postupně dosedají na sebe, počet činných závitů se snižuje, čili tuhost stoupá.
Tažné pružiny tím, že namáhají oka ohybem jsou nehospodárné ve srovnání s tlačnými pružinami.
- šroubovité pružiny kuželové
- zkrutné tyče
-
Vinutá tlačná pružina
-
Vinutá tažná pružina
-
Progresivní vinutá tlačná pružina s proměnným stoupáním
-
Progresivní kuželovitá tlačná pružina
- Pružiny namáhané kombinovaně
- talířové pružiny
- kroužkové pružiny
-
Talířová složená pružina tlačná
-
Kroužková pružina
Pryžové pružiny
[editovat | editovat zdroj]- Pryžové pružiny (silentbloky)
Materiál přírodní nebo syntetická pryž nebo pružný plast. Vlastnosti pryžových pružin:
- mají omezenou životnost
- mají velkou tuhost a menší zdvih
- mají velký tlumící účinek, takže se zahřívají
- mají omezenou odolnost proti chemickým látkám (olejům, rozpouštědlům,..)
- stárnou vlivem UV záření
- Zatížené tlakem
- Zatížené smykem
- Zatížené krutem
- Gumové špalky
- Gumové dorazy
- Gumová lana
-
Pryžová tlačná
-
Pryžová tlačná pouzdrová
-
Pryžová pružina zatížená smykem
-
Pryžová pružina zatížená krutem
Pneumatické pružiny
[editovat | editovat zdroj]Pneumatické pružiny využívají stlačitelnost plynů. - čistě pneumatické (měchy, plynové válce) - mají progresivní průběh tuhosti - hydropneumatické
- Plynové pružiny – vzpěry - pístnice- (válce plněné stlačeným dusíkem a olejem), mají až o 75 % nižší hmotnost než ocelové pružiny. Poměrně velké tření způsobené tlakem plynu na ucpávku zvětšuje rozdíl mezi zasouvací a vysouvací silou. Síla plynové pružiny je přímo úměrná plnicímu tlaku v pružině a také poměru pístní tyčky a samotného válce. Pomocí různé délky válce lze při stejném pracovním zdvihu měnit progresivitu (nárůst síly při stlačování u standardních vzpěr cca 20 %). Olejová náplň slouží jako mazadlo pístní tyčky,ale i jako koncové tlumení (množství oleje ovlivňuje délku tohoto tlumení).
Dělí se na:
- tlačné (nejrozšířenější)
- tažné (kde není dostatek místa pro klasické tlačné vzpěry) Vnitřní uspořádání tažné plynové pružiny
- s blokací - používají všude tam, kde je potřeba plynovou vzpěru zablokovat v určité poloze. Zmáčknutím ovládacího kolíku se otevře pístní ventil a píst se může vysouvat nebo zasouvat. Plynová vzpěra se zablokuje automaticky po uzavření pístního ventilu. Podle typu blokace jsou plynové vzpěry s pružnou blokací – válec je plněn dusíkem, tvrdou blokací nebo extra tvrdou blokací – válec je plněn olejem. Nejčastější uplatnění naleznou v nábytkářském průmyslu, sedadlech, lůžkách, operačních nebo masážních stolech.
- Radiální měch – roztahuje se do stran, zvenčí je sevřen pružnými kroužky
- Axiální měch – má stavitelnou pracovní výšku (délku)
- Hydropneumatická pružina – má stavitelnou pracovní polohu. K odpružení ji využívá firma Citroën a další automobilky. U autobusů umožňuje "pokleknutí" na zastávce pro snazší nastupování a vystupování.
-
Pneumatická pístnice plněná dusíkem
-
Radiální měch
-
Axiální měch
-
Hydropneumatická pružící jednotka
Související články
[editovat | editovat zdroj]Externí odkazy
[editovat | editovat zdroj]- Obrázky, zvuky či videa k tématu pružina na Wikimedia Commons
- Slovníkové heslo pružina ve Wikislovníku