Pružina

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Další významy jsou uvedeny v článku Pružina (rozcestník).
Šroubovitá tažná pružina
Charakteristiky dvou pružin. Modrá přímka představuje pružinu s větší tuhostí, která při stejném roztažení klade vyšší odpor.

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:

F = - k \cdot x

kde F je síla pružiny, k je koeficient tuhosti, x 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:

E_p = W = \frac{1}{2}F \cdot x = \frac{1}{2}k \cdot x^2

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

\omega = \sqrt{\frac{k}{m}} \,

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
  • Pružiny namáhané krutem:

Materiál pružin je 2x 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
  • Pružiny namáhané kombinovaně
  • talířové pružiny
  • kroužkové pružiny

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

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 plnícímu 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 ( jeho množství ovlivňuje délku tohoto tlumení ). Dělí se na tlačné ( nejrozšířenější ), tažné ( tam kde není dostatek místa pro vestavbu klasické tlačné vzpěry ) Vnitřní uspořádání tažné plynové pružiny
  • Radiální měchy
  • Axiální měch – mají stavitelnou pracovní výšku (délku)
  • Hydropneumatické pružiny – používá firma Citroën – mají stavitelnou pracovní polohu