OPRUGE
Opruge
su elementi kojima se elastično vezuju mašinski dijelovi ili drugi elementi
mašina. Osnovno svojstvo im je izraženo kroz elastičnost koja se postiže posebnim
konstrukcijskim oblicima i posebnim materijalima.
Pod uticajem opterećenja u oprugama se stvaraju deformacije uz akumulaciju
potencijalne energije što je čini primjenjivom za različite svrhe.
Glavna primjena opruga je:
-
amortizacija, prigušenje energije udara (kod vozila šasija se oslonja na točkove
preko opruga-gibnjeva, odbojnici kod vagona i td.)
-
akumulisanje energije kod časovnika, naoružanja i td
-
mjerenje i ograničenje sile kod ventila sigurnosti, kotlovim , dinamometrima i
td
-
za ostvarivanje prinudnog kretanja u okviru nekog mehanizma,(ventili motora
sa unutrašnjim sagorjevanjem klipnih kompresora itd. )
i niz drugih različitih slučajeva primjene.
Prema naponu koji se javlja u oprugama mogu da budu opterećene na savijanje-
fleksione, opterećene na uvijanje-torzione i opruge izložene složenim naprezanjima.
Prema obliku opruge mogu da budu: lisnate, zavojne, torzione, tanjiraste, ravne,
prstenaste itd.
OSNOVNE KARAKTERISTIKE OPRUGA
Opruge se pod dejstvom spoljnjeg opterećenja (sila
F
i moment
T
) elastično
deformišu u zavisnosti od vrste opruge i vrste opterećenja. Ova deformacija može biti
ugib (
f
) ili ugao torzije (
).
Zavisnost opterećenja od deformacije predstavlja osnovnu karakteristiku opruge
koja može biti linearna ili kod realnih konstrukcija češće nelinearnog karaktera
slika
132
.
Slika 132. Karakteristike opruge: 1-linearna, 2,3-nelinearna
Ugao nagiba karakteristike opruge predstavlja najvažniji parametar opruge-krutost
opruge:
c
f
=tg
=
,
N/m
,
c
=tg
=
,
Nm/rad
, gdje je
c
f
– krutost fleksione, a
c
–
krutost torzione opruge.
Recipročna vrijednost krutosti opruge je deformacija, što predstavlja elastičnost
opruge ili jedinični ugib.
, m/N ili rad/Nm.
Za opruge čija je karakteristika linearna c i su konstante.
Pri opterećenju opruge nastaje deformacioni rad koji je u slučaju fleksione opruge
jednak.
W
d
=
, što u dijagramu na
slici 132
predstavlja površinu između
karakteristike opruge i apcisne ose.
Kada je karakteristika linearna onda je ova površina trougla
W
d
=F
.
OPRUGE IZLOŽENE SAVIJANJU
Gibnjevi su predstavnici opruga izloženih savijanju koji mogu da budu u vidu
grede ili konzole. Jednostavan primjer konzolnog gibnja pravougaonog poprečnog
presjeka prikazan je na
slici 133
.
Slika 133. Opruge izložene savijanju, konzolnog oblika
Naponi u gibnju i ugib se dobijaju na osnovu poznatih obrazaca iz otpornosti
materijala.
Napon savijanja na rastojanju (
z
) od mjesta uklještenja je:
s
=
, gdje je:
M
s
=F(L-z)
-moment savijanja u tom presjeku,
W
x
-
otporni moment presjeka za osu
x-x
koji za pravougaoni poprečni presjek širine (
b
) i
visine (
h
) jednak
W
x
=bh
2
/6,
Najveći napon je na mjestu uklještenja (
z=0
) i iznosi
smax
=
,
Najveći ugib kod konzolnog noasača je na kraju (
z=l
),
f=
, gdje je
E
– modul elastičnosti materijala gibnja, a
I
x
– moment inercije
poprečnog presjeka za
x
osu, za pravougaoni presjek
I
x
=bh
3
/12
, pa je maksimalni ugib
na kraju (
z=l
)
f=
,
Karakteristika ovakvog gibnja je prava linija (linearna) jer je iz izraza zavisnost sile
i ugiba linearna. Osim toga kod ovakvog gibnja su konstantni poprečni presjek i
otporni moment pa su naponi savijanja direktno srazmjerni momentu savijanja.
Pošto je moment savijanja promjenljiv i najveći na mjestu uklještenja to je i napon
savijanja najveći na tom mjestu. Ovo pokazuje da materijal gibnja nije dobro
iskorišćen.
Ovaj materijal je namenjen za učenje i pripremu, ne za predaju.
