Sprężyna - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy elementu sprężystego. Zapoznaj się również z: Sprężyna - powieść Małgorzaty Musierowicz.

Sprężyna naciskowa

Sprężyny tapicerskie

Sprężyna - element sprężysty używany w budowie maszyn, głównie jako łącznik w połączeniach sprężystych.

Sprężyna – osiemnasta część cyklu powieściowego Jeżycjada Małgorzaty Musierowicz, wydana w 2008 roku. Główną bohaterką jest dziesięcioletnia Łucja Pałys, córka Idy i Marka.

Kusza to broń miotająca neurobalistyczna (wykorzystująca energię sprężystości) podobna do łuku. Zasadnicza różnica w użyciu polega na możliwości wstrzymania się ze strzałem przez dowolnie długi czas po naciągnięciu cięciwy. Cięciwę naciąga się ręcznie, korbą lub lewarem, a dopiero potem strzela naciskając spust.

Historia

Zasadę sprężyny wykorzystano już kilkanaście tysięcy lat temu w łuku, w którym występuje nagłe wyładowanie się nagromadzonej energii mechanicznej, a także w niektórych pułapkach na zwierzęta (w postaci silnie napiętych prętów drewnianych). W okresie rzymskim do miotania pocisków podczas walk na morzu wykorzystywano sprężystość odgiętych desek (przykład sprężyny płaskiej). Ok. 1485 roku projekt Leonarda da Vinci przewidywał, aby kuszę-gigant, używaną dawniej do walk oblężniczych, zaopatrzyć w łuk z płaskowników metalowych (rodzaj resoru piórowego). Wypada wspomnieć również o miniaturowej kuszy ze stali, wynalazku hiszpańskich Maurów z XV w. Kuszę taką łatwo było ukryć nawet w rękawie. Ok. 1500 sprężyna występuje w nowej, ważnej postaci - sprężyny spiralnej, która zaczęła odgrywać rolę źródła energii w zegarach. W 1616 Veranzio Fausto, autor książki o maszynach, podaje rysunek powozu na resorach. Po 50 latach resory ze stali na pewno już były używane. Sprężyna śrubowa rozwinęła się prawdopodobnie ze spiralnej. Istniała już pod koniec XVIII w. Około 1800 J. Bramah zbudował maszynę do nawijania tego rodzaju sprężyn. Sprężyny tapicerskie natomiast wynaleziono w 1826 w Anglii.

Sprężyna zaworowa – sprężysty element układu rozrządu który ma za zadanie zamknięcie zaworu oraz utrzymanie go w stanie zamkniętym. Sprężyny te w czasie pracy podlegają zmieniającym się okresowo siłom, wzbudzającym ich drgania. Bliskość komory spalania powoduje nagrzewanie się sprężyny do temp. kilkuset stopni. Na sprężynę zaworową stosuje się drut sprężynowy patentowany, wykonany ze stali wysokowęglowej lub przy dużych obciążeniach stal stopową. W celu zwiększenia wytrzymałości zmęczeniowej sprężyny poddaje się ją kulowaniu.

Mechanizm - zespół współpracujących ze sobą części składowych maszyny lub przyrządu spełniających określone zadanie, jak np. przenoszenie ruchu, sił, sygnałów.

Innym zastosowaniem sprężyny jest akumulacja energii mechanicznej, na przykład w napędzie tradycyjnych mechanizmów zegarowych. Sprężyny używane są też do amortyzowania uderzeń (np. zderzak kolejowy, resor) oraz do pomiaru siły (siłomierze).

Charakterystyka

Przykłady charakterystyki sprężyn:
1 - progresywna, 2 - liniowa,
3 - degresywna, 4 - z napięciem wstępnym,
5 - łamana progesywna

Sprężyna - zabawka

Charakterystyka sprężyny to podana w postaci graficznej zależność siły wywieranej na nią (lub momentu) od jej ugięcia (kąta obrotu). Charakterystykę sprężyn można podzielić na cztery grupy:

Energia mechaniczna — suma energii kinetycznej i potencjalnej. Jest postacią energii związaną z ruchem i położeniem obiektu fizycznego (układ punktów materialnych, ośrodka ciągłego itp.) względem pewnego układu odniesienia.

Zginanie - w wytrzymałości materiałów stan obciążenia materiału, w którym na materiał działa moment, nazwany momentem gnącym, pochodzący od pary sił działających w płaszczyźnie przekroju wzdłużnego materiału. Zginanie występuje w elementach konstrukcji, którymi najczęściej są belki.

progresywna (stożkowa)

łamana

liniowa

degresywna

W najprostszym przypadku dla sprężyn zakłada się liniową zależność siły sprężystości F od wychylenia sprężyny z położenia równowagi x: F = - kx

gdzie: k jest współczynnikiem sprężystości (stałą sprężyny), określającym przyrost siły sprężyny wraz z jej ugięciem.

Wówczas energia zgromadzona w odkształconej sprężynie wynosi:

Sprężyna dociskowa służy do dociskania części (najczęściej w sprzęgłach). Sprężyny dociskowe rozmieszczone obwodowo to z reguły sprężyny śrubowe. Natomiast na sprężyny dociskowe centralne stosuje się sprężyny talerzowe lub śrubowe stożkowe.

Sprężyna naciągowa - sprężyna która w czasie pracy jest tylko rozciągana. Sprężyny naciągowe nie mają zwojów nieczynnych. Dla umożliwienia przyłożenia obciążenia oraz zapewnienia jego działalności wzdłuż osi sprężyny stosuje zaczepy ukształtowane poprzez odgięcie zewnętrznych zwojów sprężyny.

$E_p = \frac{1}{2}kx^2$

Klasyfikacja sprężyn

Ze względu na sposób obciążenia sprężyny można podzielić na:

Rodzaje sprężyn:

sprężyna wielokrotna

sprężyna pierścieniowa

sprężyna zaworowa

sprężyna dociskowa

Zobacz też

Wikimedia Commons ma galerię ilustracji związaną z tematem:
Sprężyna

Zobacz hasło sprężyna w Wikisłowniku

sprężyna napędowa

oscylator harmoniczny

resor

batut

wiatrówka

Stal – stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,06%, co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie (dla stali stopowych zawartość węgla może być dużo wyższa). Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak, szczególnie przy większych zawartościach węgla cementyt, występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.

Resor piórowy to element resorujący, który najczęściej ma postać sprężyny wielopłytkowej utworzonej z płaskowników stalowych, zwanych piórami. Pióra resoru wykonuje się ze stali sprężynowej oraz poddaje się obróbce cieplnej i niekiedy kulowaniu. Pióra resoru są wygięte, przy czym promień krzywizny zależy od długości pióra. Pióra ściąga się śrubą przechodzącą przez ich środki i zabezpiecza przed posuwaniem się w bok specjalnymi opaskami stalowymi. Ten typ resoru jest stosowany w zawieszeniach zależnych i jest umieszczony poprzecznie lub wzdłużnie do kierunku jazdy. Resor piórowy spełnia równocześnie rolę elementu prowadzącego i resorującego. Z uwagi na tarcie występujące pomiędzy poszczególnymi piórami, resor posiada również własności tłumiące. Jednak to zjawisko nie jest pożądane (wpływa na pogorszenie komfortu) i w celu jego ograniczenia stosuje się przekładki teflonowe, funkcję tłumiacą powierzając amortyzatorom. Resory piórowe występują również w postaci pojedynczych piór. Mogą być wykonane z tworzyw sztucznych (Mercedes Sprinter).