Járműelemek
Rugók
1 / 27 Fólia
Járműelemek 1. Rugók funkciója A rugók a gépeknek és szerkezeteknek olyan különleges elemei, amelyek nagy (ill. korlátozott) alakváltozás létrehozására alkalmasak. Az alakváltozás, szemben más szerkezeti elemekkel, a rugóknak kedvező sajátossága. Az alakváltozást igényelő funkció lehet: energiatároló-, rugalmas előfeszítést adó-, dinamikus terhelést csillapító- és méretláncot záró funkció.
2 / 27 Fólia
Járműelemek 2. Rugók csoportosítása Az alkalmazott rugók sokféle szempont szerint csoportosíthatók illetve osztályozhatók, pl.: - igénybevétel szerint: húzó, nyomó, hajlító, csavaró és nyíró, vagy ezek valamilyen kombinációja; - anyaguk szerint: fémes, nemfémes ( műanyag, gumi, kompozit).
3 / 27 Fólia
Járműelemek 3. Rugók karakterisztikája/1 A rugók tulajdonságainak kifejezésére nagyon sok-, illetve különféle jellemzőt használnak. A legfontosabb jellemző a rugó karakterisztika. A karakterisztikát az erő és az elmozdulás meghatározta görbe alakja jellemzi.
f
f
f 4 / 27 Fólia
f
f
f
Járműelemek 3. Rugók karakterisztikája/2 A rugó karakterisztika a terhelés (F) hatására létrejött alakváltozást (f) mutatja meg. A karakterisztika jellegét mindenkor a rugónak az anyaga és a kialakítása (konstrukciója határozza meg). Az előző ábrasor néhány egymástól anyagában és konstrukciójában is különböző rugó típus karakterisztikáját mutatja. Az a. ábra egy progresszív gumirugót, a b. ábra egy lineáris hengeres nyomórugót, a c. ábra egy degresszív tányérrugó csoportot (köteget) mutat.
5 / 27 Fólia
Járműelemek 3. Rugók karakterisztikája/3 A rugóra jellemző az egységnyi elmozdulás létrehozásához szükséges erő nagysága, azaz a rugómerevség (s), mely azonban csak lineáris karakterisztika esetén állandó, egyébként elmozdulás függő, ahogy az előző ábrasor is mutatta. Lineáris esetben - húzó, nyomó rugónál: s = F / f, - forgató rugónál: s = M /φ , ahol: F - nyomóerő [N], f - összenyomódás [mm], M - nyomaték (forgató) [Nm], φ - elfordulási szög radiánban. 6 / 27 Fólia
Járműelemek 4. A rugóállandó, a rugó munkája (energiája)/1 A rugó alakváltozó képességét a c rugóállandó (a merevség reciproka) fejezi ki, azaz egységnyi terhelés mekkora alakváltozást (elmozdulást, szögelfordulást) eredményez. A rugó deformálásához munkát kell befektetni, a tárolt energia (potenciális) munkavégzésre visszanyerhető. Általános esetben a rugódiagramban a görbe alatti terület, azaz ϕ=ϕ
f= f 2
W = f=∫f 1F ( f ) df
W=
2
∫M(ϕ)dϕ 1
ϕ=ϕ 7 / 27 Fólia
Járműelemek 4. A rugóállandó, a rugó munkája (energiája)/2
A tárolt energia lineáris esetben: - húzó, nyomó rugónál:
W = 0,5 * F * f,
- forgató rugónál: W = 0,5 * M *φ összefüggéssel számítható.
8 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai A fémrugóknak számos típusa van attól függően, hogy milyen funkciót kell megvalósítania, a funkció milyen nagyságú erőt és elmozdulást (irány és méret) igényel. Alapvető típusaik a következők: - csavarrugók (húzó és nyomó igénybevételre), - csavaró- és torziós rugók, - laprugók (hajlító igénybevételre), - tányérrugók - gyűrűs rugók.
9 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - nyomó csavarrugók/1 A nyomó csavarrugók készülhetnek: - hideg- és meleg alakítással, majd befejező hőkezeléssel, - kör- és négyszög keresztmetszettel. Beépítésük a funkciótól függően más és más lehet. Belső határhenger Külső határhenger
10 / 27 Fólia
a
b
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - nyomó csavarrugók/2 A rugó terheletlen állapotban Lo magasságú, beszerelt állapotában előfeszített magassága L1 , normál üzemállapotban a magassága Ln , teljesen összenyomott állapotában a magassága LBl Lengőmenetek Felfekvő, nyugvó menet
11 / 27 Fólia
Rugódiagram
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - húzó csavarrugók/3
A rugó beépítésénél fontos feltétel biztosítani, hogy a rugó eleje és vége felfeküdjön és ne tudjon kihajolni. Köszörült vég Szabad vég Ellendarab
12 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - nyomó csavarrugók/4 A rugó funkcionális állapotai: Terheletlen
Előfeszített
Üzemállapot
a
b
c
13 / 27 Fólia
Menetre zárt
d
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - nyomó csavarrugók/5 A rugót összenyomó erő az elmozdulás függvényében számítható F= s*f, F = G/8 * d4/ D3m * nm * f , ahol: G - csúsztató rugalmassági modulus, Dm - rugó középátmérő, nm - működő menetszáma, d - huzalátmérő.
14 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - húzó csavarrugók/1 Az igénybevétel jellegének megfelelően a terhelés felvételére különböző rugóvégződéseket alkalmaznak. A jellemzőket és a jellegzetes kialakításokat az ábra mutatja.
15 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - húzó csavarrugók/2 A húzórugók karakterisztikája lineáris, a rugómerevség az előzőekhez hasonlóan számítható.
16 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - laprugók/1 A laprugók t * B * l méretű lapnak tekinthetők, melyek egyik végükön megfogottak, a másik végükön után állók.
17 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - laprugók/3 A jobb anyagkihasználás miatt a lemez elemeket kötegelik, ezzel viszonylag vékony szalagokból is merev rugó állítható össze.
18 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - laprugók/2 Anyagukat tekintve a nagyszilárdságú acélok mellett készíthetők bronzból, sárgarézből és műanyagból is. A laprugók mértékadó igénybevétele a hajlítás. A méretező-és ellenőrző számításukat erre végzik.
19 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - laprugók/3 A lemezalakú rugót szabásminta szerint csíkokra szeletelve kötegelhető, ezzel kialakítható a laprugó köteg. Szabad kötegelés
Irányított kötegelés
20 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - tányérrugók/1 A tányérrugók kialakítását és jellemző méreteiket az ábra szemlélteti. A tányérrugó a geometriai méretek változtatásával lágyabbá vagy keményebbé tehető.
21 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - tányérrugók/2 A beépítésnek sokféle megoldása lehetséges attól függően, hogy az egyes elemeket (tányérokat) milyen elrendezésben rendelik egymás mellé. Egy lehetséges összerendezést, ill. alkalmazási példát mutat az ábrasor.
22 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - gyűrűs rugók A gyűrűs rugók zárt külső- és belső kúpos gyűrükből épülnek fel. A deformáció a gyűrűk sugárirányú méretváltozásából adódik. Az egyes elemek viszonylag kis alakváltozása (a belső-kúpos gyűrű tágul, a külső-kúpos pedig zsugorodik) adódik össze úgy, hogy egy relatíve nagy tengelyirányú eredő elmozdulás jön létre.
23 / 27 Fólia
Járműelemek 5. Fémrúgók típusai - gyűrűs rugók Az ábra egy vasúti kocsi ütközőjének gyűrűs rugós megoldását mutatja. Belsőkúpos gyűrű
Külső kúpos gyűrű
24 / 27 Fólia
Járműelemek 6. Gumirugók/1 A gumirugók rugalmas eleme gumi, melyet valamilyen fémanyaghoz kötnek, mint hordozóhoz és terhelés átadóhoz. Az igénybevétel alapján nagyon sokféle gumirugó kialakítás lehetséges. A gumirugók lehetnek húzottak, nyomottak, nyírtak, hajlítottak ill. ezek kombinációja. Rugalmas gumibetét Fém belső gyűrű Fém külső gyűrű
25 / 27 Fólia
Járműelemek 6. Gumirugók/2 A különböző kialakításokra az ábra mutat be néhány példát.
26 / 27 Fólia
Járműelemek 6. Gumirugók/3 A gumirugók a rezgést csillapító hatásuk és az energia elnyelő képességük miatt nagyon jól alkalmazhatóak.
Gumirugók
27 / 27 Fólia
