SpringLab jakou tuhost vyrobit

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Co se pokazí

Osm chyb, které nejsou v žádném vzorci — a přesto rozhodují o tom, jestli pružina vydrží.

1. Vnější průměr místo středního

Katalog udává vnější, vzorec chce střední. Rozdíl je jeden drát, a protože D je ve třetí mocnině, u malé pružiny to je desítky procent tuhosti.

2. Zapomenuté mrtvé závity

Zavřené konce ubírají dva závity z činných. Kdo je zapomene, dostane tuhost o pětinu nižší a nic v dalším výpočtu si nestěžuje — všechno zůstane vnitřně konzistentní.

3. Nekontrolované stlačení na doraz

Pružina se někdy stlačí až na sevřenou délku, i když nemá. Když tam bezpečnost není, usadí se, zkrátí si volnou délku a už nikdy nedá předepsanou sílu. Stroj pak funguje „skoro“.

4. Týž součinitel na amplitudu i na střední hodnotu

Nejčastější chyba v únavovém výpočtu a chyba, kterou dělá většina online kalkulaček. Amplituda bere KB, střední hodnota jen Ks. Rozdíl je 15 až 25 % ve středním napětí.

5. Vzpěr, na který se nikdo nepodíval

Pružina delší než 5,26·D (s broušenými konci) nebo 1,32·D (s volnými) vybočí do strany, začne dřít o stěnu a její charakteristika přestane platit. Vzpěr nezávisí na pevnosti, takže se ho nedá „přepevnit“.

6. Rezonance, kterou nikdo nehledal

Pružina není beztížná. Když se vlastní frekvence potká s buzením — a stačí vyšší harmonická ostré hrany — závity se rozvlní a napětí vyskočí nad všechno spočítané. Pravidlo je 15 až 20×.

7. Trn u torzní pružiny

Při navíjení se průměr vinutí zmenšuje. Pružina navlečená na trnu ho po pár otáčkách sevře a mechanismus se zadře. Trn patří o 10 % menší, než je nejmenší vnitřní průměr během zdvihu.

8. Volná délka u tažné pružiny bez dorazu

Tlačná pružina má přirozený doraz. Tažná nemá žádný — nic ji nezastaví, dokud se drát neutrhne. Omezení zdvihu musí přijít zvenčí a musí být v návrhu, ne v naději.

A jedna past, která patří k robotice. „Nulová volná délka“ u vyvažovací pružiny je podmínka, ne přibližná hodnota. S běžnou tažnou pružinou, u které je L₀ „docela malá“, vyváženost neplatí a zbytkový moment dělá desítky procent tíhy. Nulová volná délka se musí vyrobit — kladkou, lankem nebo dvojicí pružin.

Vzorce v této kapitole

— — osm typických chyb
průměr · mrtvé závity · doraz · součinitele · vzpěr · rezonance · trn · zdvih [—] praxe