Sprężyna osiąga wymaganą siłę, ale dopiero przy ugięciu, którego mechanizm nie zapewnia. Taki element nie pasuje do zadania, nawet jeśli jego maksymalna siła wygląda dobrze w katalogu. Czytanie charakterystyki polega na połączeniu położenia sprężyny z siłą w tym samym punkcie.
Najpierw sprawdź osie i znaczenie symboli
Na wykresie siły względem ugięcia oś pozioma opisuje zwykle ugięcie s, a pionowa siłę F. Sprawdź jednostki: N i kN różnią się tysiąckrotnie, podobnie jak mm i m. Bywają też wykresy względne, na przykład s/h₀. Wtedy wartość 0,5 oznacza połowę wskazanej wysokości odniesienia, a nie 0,5 mm.
Nie myl wysokości swobodnej l₀ z wysokością stożka h₀. Definicje odczytaj z rysunku producenta, zwłaszcza przy odmianach z powierzchniami oporowymi i zmniejszoną grubością. W tabelach SCHNORR siły podano dla określonych części h₀; są to punkty charakterystyki, nie dowolnie dostępne wartości dla każdego położenia.
Odczyt jest prosty: wybierz ugięcie na osi poziomej, przejdź do właściwej krzywej i odczytaj siłę. W tabeli szukaj tej samej pary s oraz F. Nie łącz wartości z dwóch różnych wierszy albo odmian materiałowych.
Wstępne ściśnięcie zmienia początek twojego zakresu
Własny, fikcyjny przykład ma trzy punkty:
| Ugięcie s | Siła F |
|---|---|
| 0,20 mm | 700 N |
| 0,40 mm | 1200 N |
| 0,60 mm | 1500 N |
Załóżmy, że montaż wprowadza ugięcie 0,40 mm, a późniejszy ruch dodatkowo ściska sprężynę o 0,20 mm. Roboczy zakres wynosi wtedy od 0,40 do 0,60 mm. Siła zmienia się z 1200 do 1500 N. Nie odczytujemy jej dla przedziału od zera do 0,20 mm, ponieważ sprężyna już na początku była obciążona.
Przykład ilustruje rachunek, nie dobór gotowej części. W rzeczywistym mechanizmie trzeba ustalić kierunek ruchu i skrajne wysokości, uwzględniając również tolerancje montażu.
Siła w punkcie nie jest tym samym co sztywność
Dla powyższych danych średnia sztywność w roboczym przedziale wynosi (1500 − 1200)/(0,60 − 0,40), czyli 1500 N/mm. Opisuje przyrost siły przy zmianie ugięcia w tym przedziale. Dzielenie 1200 N przez 0,40 mm da 3000 N/mm, ale to nachylenie od początku układu współrzędnych, a nie opis tej roboczej zmiany.
Przy zakrzywionej charakterystyce sztywność lokalna odpowiada nachyleniu krzywej w danym miejscu. Dwa punkty dają przybliżenie średnie pomiędzy nimi. Dlatego nie należy stosować jednego współczynnika F/s do całej drogi sprężyny.
Geometria wpływa na kształt krzywej. Belleville Springs pokazuje wpływ stosunku wysokości stożka do grubości, a SCHNORR rozróżnia przebiegi o różnym charakterze. Wyższa siła w jednym punkcie nie mówi jeszcze, jak szybko wzrośnie przy dalszym ruchu.
Wykres nie zastępuje ograniczeń zastosowania
Sprawdź, czy przedstawione wartości są obliczeniowe, czy zmierzone, oraz gdzie producent przewiduje pracę. SCHNORR zaznacza, że przy dużym ugięciu rzeczywisty przebieg może odbiegać od obliczeń. Sam koniec narysowanej osi nie wyznacza dopuszczalnego skoku roboczego.
Przy ruchu cyklicznym potrzebne są także warunki trwałości: zakres obciążenia, wstępne ściśnięcie i charakter ruchu. Nie wystarczy potwierdzić jednorazowego uzyskania największej siły. Dla całego stosu trzeba odczytywać charakterystykę właściwego układu; zmianę siły i drogi opisuje poradnik o pakietach sprężyn talerzowych.
Wszystkie dane w tabeli przykładowej są umowne.
