Előfeszített rugók és nyomórugók kiválasztása – áttekintés/használat/alkalmazási példák
Az előfeszített rugók és a nyomórugók olyan mechanikus összetevők, amelyek számos iparágban használhatók.
A jelen cikk az előfeszített rugókkal és a nyomórugókkal foglalkozik, áttekintést nyújtva és bemutatva különböző felhasználási módjaikat a gépészet és az egyedi gépgyártás területén. A rugókkal kapcsolatos számításokat ebben a blogban nem tárgyaljuk.
Az előfeszített rugók és a nyomórugók áttekintése
- 1 – Kúpos nyomórugó
- 2 – Nyomórugók
- 3 – Hosszú előfeszített rugó horoggal és sok menettel
- 4 – Hosszú előfeszített rugó horoggal és kevés menettel
- 5 – Rövid előfeszített rugó horoggal
- 6 – Torziós rugók
Az előfeszített rugók ismertetése
Az előfeszített rugók olyan mechanikus elemek, amelyek széthúzáskor húzóerőt generálnak.
Általában tekercsmenetes vezetékből állnak, és szükség esetén energia tárolására és leadására is felkészíthetők. Az előfeszített rugók képesek lineáris erők kifejtésére a feszítés irányába, ezért rendkívül hasznosak olyan alkalmazásokban, ahol mozgásra, rugóerőre és vezérlésre van szükség.
A könnyű rögzítés érdekében léteznek előfeszített rugók horgokkal, illetve fűzőlyukakkal.
A további gépészeti alkalmazások közé tartozik a előfeszített rugók használata a biztonsági kapcsolókban és az elektromos áramkörökben. Biztonsági kapcsolók esetén az előfeszített rugó a kézi visszaállításig „ki” állásban tartja a kapcsolót. Az előfeszített rugók érintkezőelemekként vagy összekötőelemekként használhatók elektromos áramkörökben és eszközökben.
A nyomórugók ismertetése
A nyomórugók bizonyos mechanizmusokban hasznosak a mozgás szabályozásához vagy az alkatrészek helyben tartásához. Például vezérlőgombok vagy kapcsolók esetében a nyomórugók segítségével lehet visszaállítani a kapcsolót az eredeti helyzetébe. A biztonsági szelepeknél biztosítják, hogy a szelep csak egy bizonyos nyomáson nyílik ki.
Az automatizált rendszerek gyakran alkalmaznak nyomórugókat gépészeti célokra. Itt lehetővé teszik az összetevők pontos mozgatását vagy pozicionálását. Léteznek kúpos nyomórugók is, amelyeken a tekercs átmérője az egyik végén nagyobb, mint a másik végén – ezeket egyszerűen kúprugóknak nevezik –, vagy amelyeken a tekercs átmérője a rugó közepén nagyobb, mint mindkét végén – vagyis kettős kúpos rugók. Ezek nem lineáris rugóerő jelleggörbét kínálnak, mivel az erő összenyomáskor növekszik.
A nyomórugókra a DIN 2098 szabvány vonatkozik.
A nyomórugók és az előfeszített rugók előnyei
A rugók hosszú élettartamúak, feltéve, hogy statikus és dinamikus terhelésekhez megfelelően vannak tervezve. Ezenkívül a rugók karbantartásmentesnek minősülnek. Be tudják állítani a hosszukat, ezért nem kell újra beállítani őket. Egyéb előnyöeik lehetnek az alábbiak:
- Lengéscsillapítás
- Pontos vezérlés
- Egyszerű kialakítás
- Alacsony súly
- Viszonylag magas ellenállás a környezeti hatásokkal szemben
Maga a rugóanyag is szolgálhat valamilyen célt. Például a műanyag rugók különösen könnyűek az acélrugókhoz képest, a rozsdamentes acélból vagy titánból készült rugók pedig korrózióállóbbak.
Az anyag befolyásolja a rugó fő tulajdonságait. A műanyagok könnyűek és nedves környezetben is használhatók, a titánból készült rugók pedig nagy rugósebességgel és kisebb tömeggel használhatók. A rozsdamentes acél rugók korrózióállók, és nem olyan könnyűek, mint a műanyag, de nagyobb terhelést képesek elnyelni.
A nyomórugók és előfeszített rugók kialakítása és jellemzői
A rugók tervezése elsősorban a maximális hatóerő, a rugó járata, az anyag és a rugóállandó alapján történik. Ezenkívül az olyan tényezők, mint a rendelkezésre álló szerelési hely vagy a rugóerő jelleggörbéje szerepet játszanak a speciális alkalmazásokban. Az előfeszített rugók és nyomórugók kiválasztásakor a következő paramétereket kell figyelembe venni:
A rugó felépítése
A rugó felépítése a követelményektől függ, és a szükséges rugóerőn, a mozgás irányán és a környezeti feltételeken alapszik.
Az előfeszített rugókat és nyomórugókat úgy kell megtervezni, hogy megfeleljenek a várható terheléseknek és a kívánt élettartamnak. Az anyag kiválasztása is fontos szerepet játszik ebben. Például rozsdamentes acélból készült előfeszített rugókat ott használnak, ahol fontos a korrózióállóság.
A rugómenetek külső átmérője
A rugók külső átmérője a rugómenetek vagy a rugótest külső átmérője. Elsősorban a rugó által elfoglalt teret érinti. Minél nagyobb, annál kevésbé alkalmas a rugó olyan alkalmazásokhoz, ahol korlátozott a hely, például elektronikához. A formatényezőt is figyelembe kell venni, hogy a szomszédos összetevők ne legyenek túlterhelve. A külső átmérő a rugóállandót is befolyásolja. Minél nagyobb a külső átmérő, annál nagyobb a terhelés, amelyet a rugó ugyanazon a járaton és vezetékátmérőn el tud nyelni.
A kúpos nyomórugók eltérnek a hagyományos hengeres csavartekercsrugóktól, például a rugótekercs kúpos alakja miatt, és progresszív rugójellemzővel rendelkeznek.
A menetek huzalátmérője
A huzal átmérője a vezetékanyag átmérője. A külső átmérőt is befolyásoló tényezők mellett a huzal átmérője közvetlen hatással van a rugó mozgására is. A rugó mozgása a terhelés alatt lévő rugó szabad és összehúzott vagy kinyújtott hossza közötti különbség.
A nagyobb huzalátmérőjű rugók általában kisebb rugóúttal rendelkeznek, míg a kisebb huzalátmérőjű rugók nagyobb rugóúttal rendelkeznek.
A rugó szabad hossza
A szabad hossz azt a hosszt jelzi, amekkora távolság a rugó két vége között van terhelés nélkül. Ez a terhelési terület azon része, ahol a rugó hatékonyan tud működni. A szabad hossz a rugóút számításának kiindulópontja.
Az előfeszített rugó maximális előfeszítési hossza
Az előfeszített rugó esetében a maximális előfeszítési hossz az a maximális hossz, amely mindkét végén elérhető erő kifejtésekor. A maximális előfeszítési hossz korlátozza a rugó úthosszát. Minél hosszabb a maximális előfeszítési hossz azonos anyaggal, átmérővel és drótszilárdsággal, annál nagyobb az elnyelhető terhelés.
A nyomórugó maximális összenyomott hossza
A maximális összenyomott hossz a nyomórugó azon lehető legrövidebb hosszúsága, amely egy bizonyos nyomási terhelés alatt a nyomórugó állandó deformálódása vagy meghibásodása nélkül történő összenyomás esetén lehetséges. A rugó nem érheti el a blokk hosszát – azt a hosszt, amikor a rugómenetek egymáshoz érnek. A rugós kialakítás figyelembe veszi a blokk hosszának pufferét, hogy megakadályozza az alsó kinyomódást.
A rugóállandó a spirális tekercsrugók számításánál
A rugóállandó (vagy rugósebesség vagy rugómerevség) azt írja le, hogy egy spirális tekercsrugó mennyire deformálódik, ha egy bizonyos erőt fejtenek ki rá. A mértékegysége Newton/méter (N/m).
Minél magasabb a rugóállandó állandó körülmények között, annál:
- nagyobb az elnyelhető terhelés
- alacsonyabb a rugó járata
- magasabb a rezonancia frekvenciája
- nagyobb a csillapítási hatás
Az alkalmazástól függően nagy fokú merevségre lehet szükség, például pontos erők vagy mozgások szabályozásához. Ha lágyabb felfüggesztést vagy jobb ütéselnyelő képességet részesítünk előnyben, ez kisebb merevséggel érhető el.
Szeretne többet megtudni az előfeszített rugókkal és nyomórugókkal kapcsolatos számításokról? Akkor olvassa el a Rugók tervezésére vonatkozó számítás című cikket.
A spirális tekercsrugók kilazult feszessége
A kilazult feszültség a tekercsrugó belső igénybevétele semleges vagy kilazult helyzetben, mielőtt külső erő hatna rá. A nagyobb kilazult feszesség merevebb rugót eredményez, a kisebb pedig rugalmasabbat.
Alkalmazási példák nyomórugókhoz és előfeszített rugókhoz
Az előfeszített rugók alkalmazására példa a gépészet, ahol az előfeszített rugók a mozgó alkatrészek eredeti helyzetbe történő visszahúzására szolgálnak. Ez lehetővé teszi, hogy emelő- vagy pozicionálórendszerekben használják az egyensúly vagy az állandó feszítettség fenntartásához.
A textilipar előfeszített rugókat használ a forgó- és szövőgépeknél. A szálakat ezek tartják feszesen, és biztosítják, hogy a szál megfelelő feszességgel rendelkezzen, és egyenletesen legyen húzva a gyártási folyamat során.
A MISUMI-nál számos különféle alkalmazáshoz megtalálja az előfeszített rugók és nyomórugók széles választékát.
