Jak wyznaczyć charakterystykę sprężyny śrubowej?

Elementy podatne, określane jako łączniki sprężyste lub po prostu potocznie sprężyny w zależności od swojego rodzaju, a także przeznaczenia w budowie maszyn i nie tylko mogą wyróżniać się różnorodną charakterystyką. Jej wyznaczanie odbywa się natomiast wedle ściśle określonych procedur, które omawiamy w poniższym artykule na przykładzie sprężyn śrubowych. 

Czym jest sprężyna śrubowa?

Sprężyny śrubowe zbudowane są z ciągłych zwojów wykonywanych z drutu okrągłego lub kwadratowego czy też prostokątnego, który może być nawijany w lewą, a także prawą stronę. W zależności od układu zwojów sprężyny śrubowe dzieli się na modele o stałym lub zmiennym skoku. Elementy te zaliczane są do jednego z rodzajów sprężyn naciskowych, które cechują się bardzo dobrą amortyzacją, przez co są one stosowane w połączeniach wymagających sprężystości. Oprócz tego do ich zalet zaliczyć można także dużą zdolność do akumulowania energii, nawet w przypadku małych wymiarów i centryczne przeniesienie siły.

Czym jest charakterystyka sprężyn?

Sprężyny w zależności od swojego rodzaju mogą pełnić w budowie maszyn różnorodne funkcje. Bez względu jednak na to, jedną z ich charakterystycznych cech jest sztywność, która określana jest jako pochodna obciążenia względem odkształcenia pod jego wpływem. Wartości, a także zmienne sztywności sprężyn są natomiast tak zwaną charakterystyką sprężyn, która może być:

• liniowa,
• progresywna,
• regresywna.  

W jaki sposób wyznaczana jest charakterystyka sprężyn śrubowych?

Wyznaczanie charakterystyki sprężyny śrubowej odbywa się z wykorzystaniem odpowiedniego stanowiska badawczego, na którym jest ona umieszczana. W początkowym etapie jest ona obciążona masą tarczy ruchomej, prętów prowadzących, a także układem wielokrążka, liną oraz szalką i wymaga zmierzenia jej długości Habc. Na następnych etapach badania charakterystyki sprężyna śrubowa, którą oferuje między innymi producent sprężyn WIMET zostanie obciążona za pomocą nakładanych na szalkę ciężarków w liczbie 10 sztuk stanowiących cykl obciążeniowy, po którego zakończeniu długość Habc sprężyny mierzona jest ponownie. Po nałożeniu każdego ciężarka odczytywane są natomiast wartości z siłomierza.

Badania charakterystyki sprężyn śrubowych przeprowadzone w ten sposób pozwalają przede wszystkim zweryfikować ich parametry teoretyczne, ze stanem faktycznym. Wszystko za sprawą tego, że sztywność elementu wyznaczana jest zgodnie z uzyskanymi danymi pomiarowymi wraz z uwzględnieniem błędów pomiarowych przetworników i siłomierzy wykorzystywanych w tego typu badaniach.