Упругие элементы

В машинах и механизмах наряду с жесткими звеньями и деталями находят применение упругие элементы, которые в процессе работы конструкции получают деформации, соизмеримые с их начальными размерами. Эти элементы используют как аккумуляторы механической энергии, как демпферы вибрации, как компенсаторы производственных ошибок в размерах деталей и сопряжениях узлов и т. п.

Главной характеристикой упругого элемента, определяющей его основные конструкционные свойства, является его жесткостьс,равная отношению приращения силы dQк деформации dλ,вызванной этой силой:

.

В общем случае жесткость с является функцией величины деформации λ:

с = с(λ).

Вид этой функции зависит от свойств материала и типа конструкции упругого элемента. Весьма часто применяют элементы с с=const.

Другой важной характеристикой упругого элемента является его внутреннеетрение,т.е. способность преобразовывать часть энергии колебаний в тепло, рассеиваемое в пространстве.

По конструкции упругие элементы делятся на предназначенные для одноосной деформации, плоскостной и пространственной. При этом материал упругих элементов различной конструкции при одном и том же характере их деформации может находиться в совершенно различном напряженном состоянии. Например, в одном случае он может испытывать напряжение кручения, а в другом – напряжение изгиба.

Упругие элементы могут быть металлическими (стальные пружины и рессоры), неметалличе­скими (чаще всего резиновые) и пневматическими с гибкой оболочкой (шины и др.), теория которых составляет особую область и здесь не рассматривается.

Наиболее распространены стальные цилиндрические пружины (рис 1.124, а), а также листовые рессоры (рис. 1.124, б). Основные размеры цилиндрической пружины: d– диаметр прутка или проволоки, D– расчетный диаметр пружины (внутренний диаметр Ddопределяет размер оправки), s– шаг, равный подъему винтовой линии на одном витке, z– число рабочих витков и H– полная свободная высота (высота без нагрузки) пружины. Цилиндрические пружины дают деформацию под действием нагрузки как в осевом направлении, так и перпендикулярной ей.

Листовая рессора деформируется под действием нагрузки Qв поперечной плоскости и ведет себя как твердое тело в продольной.

На рис.1.124, в изображен резиновый амортизатор.

Рис. 1.124. Упругие элементы