Áruházunkat magyarra fordítjuk!
Mivel sok termék van az oldalunkon, ez időbe fog telni. Addig is a termékkatalógusunk angol nyelven lesz elérhető. Megértésüket köszönjük!
Rugótervezési számítások
A rugók olyan mechanikus komponensek, amelyek képesek a rugó deformációs vagy feszítőenergia formájában történő megfeszítésére, meghosszabbítására vagy összenyomására szolgáló munka során keletkező feszítőenergiát tárolni és leadni. Számos alkalmazásban használják, és kis elektronikus alkatrészekben, valamint nagy ipari gépekben is megtalálhatók. Annak érdekében, hogy a rugó megfelelően működjön, megfelelően kell megtervezni. Ebből a célból kiszámítjuk az olyan paramétereket, mint a rugóállandó és a rugómozgás.
A rugók típusai
Különböző típusú rugók léteznek, amelyek funkciójukban és megjelenésükben különböznek.
A rugók terhelés és alak szerint vannak megkülönböztetve. A leggyakoribb típusok a következők:
A rugók alakja:
- Tekercsrugók: A tekercsrugók csavarvonal alakúak. Ezek lehetnek feszítőrugók, kompressziós rugók vagy torziós rugók. Hosszabb út során állandó rugóerőt tudnak kifejteni.
- Laprugók: A laprugók több fémcsíkból állnak, amelyek egymáshoz kapcsolódnak. Hosszabb időn keresztül képesek elnyelni a nagyobb terhelést.
- Tárcsarugók: A tárcsarugók egy vagy több koncentrikus tárcsából vagy lemezből állnak. Ezek elnyelik az axiális terhelést, és összenyomódnak.
Rugók terhelése:
- Nyomórugók: A nyomórugókat nyomó terhelés (kompressziós erő) nyomja össze. Hengeresek vagy kúposak.
- Feszítőrugók: A feszítőrugók szakítószilárd terhelés alatt megnyúlnak. Lehetnek például egyenesek, kúposak vagy helikálisak.
- Torziós rugók (lábrugók): A torziós rugók megcsavarodnak, amikor nyomatékot fejtenek ki rájuk. Lineáris vagy nemlineáris torziós rugóállandójuk van.
- Hajlítórugók: A hajlítórugók képesek elnyelni a hajlítóterheléseket, ami rugóhatást kelt.
Az előfeszített rugók és nyomórugók kiválasztásáról – áttekintéséről/használatáról/alkalmazási példáiról itt olvashat bővebben.
A rugók kiszámítása
A rugók kiszámításához és tervezéséhez az első lépésben meg kell határozni vagy ismerni kell az olyan paramétereket, mint a rugósebesség, a rugóállandó és a rugómunka. A rugóerő vagy a rugóállandó például kiszámítható.
Előzetes megfontolások a rugószámításhoz és a rugókialakításhoz
A rugó kiszámítása vagy megtervezése előtt számos fontos követelményt és specifikációt kell meghatározni, mint például:
- Terhelési követelmények, pl. maximális terhelés, terhelés típusa (kompresszió, feszítés, torzió), a terhelés típusának gyakorisága és munkaciklusa
- Működési környezet és működési feltételek, pl. hőmérséklet, korróziós kockázat, páratartalom és a szennyeződés mértéke
- Nedvesség- és rezgéscsillapítás, pl. csillapító elemek szükségessége
- Hely- és telepítési korlátozások, pl. a rugó méreteire, a tekercsgeometria kialakítására és a végekre
A költséghatékony automatizálás elsősorban feszítőrugókat és kompressziós rugókat használ.
A rugók számításának paraméterei
A kompressziós rugók, feszítőrugók stb. számítása előtt először a következő paramétereket kell ismerni:
A példában feszítőrugó szerepel
- Milyen erőt (F) gyakorolnak a rugóra? Milyen szabad hossz (L0) és rugóút (X) érhető el?
- A rugót el kell látni feszítősarukkal, vagy további feszítősarukra van szükség? És milyen hatással vannak a további feszítősaruk a hosszra?
- Szerepet játszik a rugó belső átmérője (D) és/vagy a vezeték átmérője (d)?
- A rugó holtsúlya szerepet játszik az alkalmazásban, és hogy milyen hely áll rendelkezésre a rugó cseréjéhez?
- A sarukat ugyanabban az irányban kell elrendezni vagy 90°-kal elforgatni?
A rugóerő kiszámítása a rugóerő képletével
A rugóerő, más néven befogóerő a rugó által a merevsége vagy rugóállandója alapján létrehozott erő, amelyet a rugó megnyújt vagy összenyom. Ez az erő a rugó eredeti alakjának vagy helyzetének visszaállítására törekszik. A számítást általában a Hookes-törvénynek is nevezett rugóerő-képlet segítségével végezzük. A Hooke-törvény leírja a lineáris összefüggést a rugalmas testre kifejtett erő (F) és a test ebből eredő megnyúlása vagy összenyomódása (Δx) között az anyag rugalmas tartományában:
ahol:
- F = Rugóerő, Newtonban mérve (N)
- k = Rugóállandó, a rugó merevsége, pl. N/m-ben (Newton/méter)
- Δx = Rugóút, a rugó megnyúlása (feszítőrugók esetén) vagy kompressziója (kompressziórugók esetén), méterben (m) mérve.
F = k \times \Delta x
Mi a feszítőrugó kezdeti feszessége?
A kezdeti feszítést (Pi), amelyet néha összeszerelési előfeszítésnek is neveznek, úgy definiálják, mint azt a feszültséget (N-ben kifejezett erő), amely ahhoz szükséges, hogy a rugó deformáció következtében hosszában megváltozzon.
A rugóállandó és a rugóút (megnyúlás vagy kompresszió) egyaránt olvasható a műszaki specifikációkból és a gyártó adataiból, vagy a következőképpen számítható ki.
A rugóállandó kiszámítása a rugóerő képletével
A rugóállandó, amelyet gyakran rugósebességnek neveznek, a rugó egyik alapvető paramétere. Azt jelzi, hogy egy bizonyos távolságon belül mekkora erő szükséges a rugó deformálásához.
k = \frac{F}{\Delta x}
Minél nagyobb a rugóállandó, annál merevebb a rugó. A nagy rugóállandó azt jelenti, hogy viszonylag nagy erő szükséges a rugó deformálásához, míg a kis rugóállandóval rendelkező rugók könnyebben deformálódnak.
Több rugó teljes rugós állandójának kiszámítása
A valóságban ritkán szerelnek be egyetlen rugót. Ehelyett általában több rugót egymás után vagy egymás mellett szerelnek be. Hogyan számítják ki a rugós állandót ezekben az esetekben? A teljes rugós állandót minden esetben meg kell határozni.
Ha több rugó van sorba kötve (soros konfiguráció), a teljes rugós állandó a következőképpen kerül kiszámításra:
\frac{1}{k_{ges}} = \frac{1}{k_{1}} + \frac{1}{k_{2}} + ..
Ha több rugó van egymás mellett felszerelve (párhuzamos konfiguráció), a teljes rugós állandó kiszámítása a következőképpen történik:
k_{ges} = k_{1} + k_{2} + ..
Biztonsági szempontok
A rugó meghibásodásának megelőzése érdekében a rugót nem szabad a névleges feszességénél nagyobb mértékben terhelni. A névleges feszesség a rugó anyagától függ. Például rugóacél esetében a névleges feszesség 550 MPa (megapaszkál) és 800 MPa között van, az ötvözettől és az edzéstől függően. Rozsdamentesacél-rugók esetén a névleges feszültség 500 MPa és 700 MPa között van.
Élettartam és kifáradás
A rugó idővel kifáradhat, különösen akkor, ha gyakran terhelik, illetve tehermentesítik. Ezért fontos figyelembe venni a rugó élettartamát a terhelési körülmények között.
| Verzió | Rajz | Anyag: JIS-SWP-A |
Anyag: EN 1.4301 (WPB) Equiv. |
Terhelési tartomány – A sorozat maximális terhelhetősége (Anyag JIS-SWP-A) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Alkatrész száma | ettől | eddig | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nagyon alacsony terhelés |  |
AWA | AUA | 0.69 | 19.6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| alacsony terhelési kapacitáshoz | |
AWY BWY |
AUY BUY |
1.86 | 78.45 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Alacsony/közepes terhelés | |
AWU BWU |
AUU BUU |
2.45 | 98.07 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Közepes terhelési kapacitás | |
AWS BWS |
AUS BUSS |
3.53 | 225.55 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Közepes/nehéz terhelés | |
AWF | - | 6.47 | 83.36 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nagy terhelési kapacitás | |
AWT BWT |
AUT BUT |
8.8 | 430.51 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Konfigurálható | |
WFSP BWFSP |
UFSP BUFSP |
2.37 (L = 50 mm esetén) |
156 (L = 50 mm esetén) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hosszú, fűzőlyuk nélkül |  |
LWS | LUS | - | - | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ajánlások MISUMI rugókhoz
A MISUMI számos rugót kínál, például feszítőrugókat és kerek tekercsrugókat. A tekercsrugókat úgy tervezték, hogy a maximális terhelést állandóan, azonos átmérő mellett tartsák. Javasoljuk, hogy a rugókat a megengedett elhajláson belül működtesse a funkcionalitás és az alak biztosítása, valamint a várható élettartam elérése érdekében. A rugók használata normál környezeti hőmérsékleten (40 °C vagy alacsonyabb hőmérsékleten) ajánlott. A terhelési értékek 40 °C fölött csökkennek. Ezt a hőmérséklet-tartományt a MISUMI kerek tekercsrugói esetében is feltételezzük.
