Pružina

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.

Šroubovitá tažná pružina

Lineární pružina

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:

kde je síla pružiny,  je koeficient tuhosti,  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:

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

Základní rozdělení pružin

Kovové pružiny

  • 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

 

listová pružina
vzpěrná pružina (degresivní)
vinutá zkrutná pružina Spirálová pružina

 

  • 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

 

vinutá tlačná pružina
vinutá tažná pružina
progresivní vinutá tlačná pružina s proměnným stoupáním progresivní kuželovitá tlačná pružina

 

  • Pružiny namáhané kombinovaně:
  • talířové pružiny
  • kroužkové pružiny
talířová složená pružina tlačná kroužková pružina

 

Pryžové pružiny

  • 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

 

pryžová tlačná pryžová tlačná pouzdrová
pryžová pružina zatížená smykem pryžová pružina zatížená krutem

 

Pneumatické pružiny

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 (množství oleje ovlivňuje délku tohoto tlumení).
  • Dělí se na
  • tlačné (nejrozšířenější)
  • tažné (kde není dostatek místa pro klasické tlačné vzpěry)
  • s blokací – používají všude tam, kde je potřeba plynovou vzpěru zablokovat v určité poloze. Zmáčknutím ovládacího kolíku se otevře pístní ventil a píst se může vysouvat nebo zasouvat. Plynová vzpěra se zablokuje automaticky po uzavření pístního ventilu. Podle typu blokace jsou plynové vzpěry s pružnou blokací – válec je plněn dusíkem, tvrdou blokací nebo extra tvrdou blokací – válec je plněn olejem. Nejčastější uplatnění naleznou v nábytkářském průmyslu, sedadlech, lůžkách, operačních nebo masážních stolech.
  • Radiální měch – roztahuje se do stran, zvenčí je sevřen pružnými kroužky
  • Axiální měch – má stavitelnou pracovní výšku (délku)
  • Hydropneumatická pružina – má stavitelnou pracovní polohu. K odpružení ji využívá firma Citroën a další automobilky. U autobusů umožňuje „pokleknutí“ na zastávce pro snazší nastupování a vystupování.

 

pneumatická pístnice plněná dusíkem hydropneumatická pružící jednotka
radiální měch axiální měch

 

Související články

Zdroj:

Wikipedie - Heslo: "Pružina". https://cs.wikipedia.org/wiki/Pru%C5%BEina. Stránka byla naposledy editována 14. 6. 2019 v 02:36. Kopie na oneindustry dne: 17. 6. 2019. Námi provedené změny jsou v textu označeny tmavě modře (v tomto textu konkrétně nic není).