Lehti kevät

Lehtijousi on eräänlainen jousen , jota käytetään joustavuutta yhden tai useamman päällekkäin metallilevyjen ja niiden jousto-ominaisuudet vaimentamaan mekaanisen energian , tuottaa liikettä , kohdistavat voiman tai vääntömomentin järjestelmään. Käytössä on kaksi kokoonpanoa: terien toinen pää on kiinnitetty ja toinen altistetaan palautettavalle voimalle tai kaksi päätä kiinnitetään ja palautettava voima kohdistuu terien keskelle.

Tätä jousityyppiä käytetään pääasiassa ajoneuvojen jousitukseen pyörien palauttamiseksi alkuperäiseen asentoonsa kolhun tai kolhun (kaksi kiinteää päätä) jälkeen. Se on myös laite pysyy organologia varten toteutumista palautusjousia tiettyjen näppäinten tuulen välineiden, kuten klarinetti (yksi kiinteä pää).

Perusmuoto

Tyydytämme tässä esilaskennan laskennalla (joskus sanotaan "neliöittämisestä"), jonka avulla saadaan likimääräinen käsitys koosta, jonka todellinen lehtijousi olisi tuottanut alan sääntöjen mukaisesti. Toiseen päähän upotettu ja toiseen kuormitettu terä voi ilmeisesti toimia jousena, mutta suurimmat jännitykset vallitsevat upotuksen puolella, kun taas vapaata päätä, jolla on sama I / v-taipumismoduuli kuin toisella, käytetään vähän.

Paremmin materiaalin käyttö, on tietenkin pyritään approksimointiin muoto yhtä suuri vastus , joka on tässä tapauksessa muoto on muuttumaton leveys ja korkeus vaihtelee mukaan parabolisen lain (liuos, jota käytetään esimerkiksi sen LIIKENNE ja Renault ), tai kolmikulmainen vakiokorkeuslevy, joka toimii laskentaperusteena.

Jos b o on tämän nauhan leveys upotustasolla ja L sen pituus, kirjoitetaan nauhan leveys abscissa x: n pisteeseen M:

${\ displaystyle b = {\ frac {b_ {0}} {L}} (Lx)}$

Taivutusmomentti M: ssä on

${\ displaystyle M_ {f} = P \, (Lx)}$

Suurin taivutusjännitys on vakio koko terässä:

${\ displaystyle \ sigma _ {maxi} = {\ frac {M_ {f}} {\ frac {I} {v}}} = {\ frac {P (Lx)} {{\ frac {b \, e ^ {3}} {12}} \; {\ frac {2} {e}}}}}$

${\ displaystyle \ sigma _ {maxi} = {\ frac {P (Lx)} {\ frac {b_ {o} \, e ^ {2} \, (Lx)} {6 \, L}}} = { \ frac {6 \, P \, L} {b_ {o} \, e ^ {2}}}}$

Vastuksen tila

Edellisestä laskelmasta seuraa:

${\ displaystyle \ sigma _ {maxi} = {\ frac {6 \, P \, L} {b_ {o} \, e ^ {2}}} \ leq \ sigma _ {adm}}$

Muodonmuutos

Pienien siirtymien klassisessa mutta epärealistisessa oletuksessa voimme laskea vapaan pään taipuman f kuormituksen P vaikutuksesta:

${\ displaystyle f = {\ frac {6 \, P \, L ^ {3}} {E \, b_ {o} \, e ^ {3}}}}$

Kaksi vastustuskykyä ja muodonmuutosta asettavat yhdessä terän maksimipaksuuden:

${\ displaystyle \ left. {\ begin {matrix} {\ sigma _ {maxi} = {\ frac {6 \, P \, L} {b_ {o} \, e ^ {2}}} \ leq \ sigma _ {adm}} \\\\ {f = {\ frac {6 \, P \, L ^ {3}} {E \, b_ {o} \, e ^ {3}}}} \ end {matriisi }} \ right \} \ Rightarrow \, e \ leq {\ frac {\ sigma _ {adm} \, L ^ {2}} {E \, f}}}$

Kun paksuus on pyöristetty normalisoidun arvon, tuloksena on määritys b o , joka yleensä antaa kohtuuttomia mitat terän.

Leikkaaminen teriin

Leikkaamalla kolmionmuotoinen terä alla esitetyllä tavalla, "hitsattuina yhteen" sivukappaleet kaksi kerrallaan, laajentamalla pidempää terää (pääterä), voimme koota perusterät muodostamaan porrastetun järjestelmän, jonka oletamme vastaavan edellistä yksi.

Käytännössä tapahtuu monia muutoksia, jotka tekevät tällaisen jousen tutkimisesta erittäin monimutkaisen: lehtien päiden muodot, kitka, kiinnitysjärjestelmät jne. Jos haluat tehdä lautapaketin karkeasti "neliön" leikkeiden tasolla, jos n on lautojen lukumäärä, kirjoita:

${\ displaystyle {\ frac {b_ {o}} {n}} \ approx n \, e \ quad \ Rightarrow \ quad n \ approx {\ sqrt {\ frac {b_ {o}} {e}}}}$

Jos valitsemme etukäteen kohtuullisen määrän lehtiä, voimme sitten yhdistää eri kaavat löytääksesi jousen vähimmäispituuden, joka on sitten kevyin, jonka voimme saavuttaa.

Esimerkiksi voimme asettaa b o = n 2 .e ja ilmoittaa tämän arvon kaavoissa:

${\ displaystyle {\ frac {6 \, P \, L} {b_ {o} \, e ^ {2}}} = {\ frac {6 \, P \, L} {n ^ {2} \, e ^ {3}}} \ leq \ sigma _ {adm}}$ (vastus)

${\ displaystyle f = {\ frac {6 \, P \, L ^ {3}} {E \, b_ {o} \, e ^ {3}}} = {\ frac {6 \, P \, L ^ {3}} {E \, n ^ {2} \, e ^ {4}}}}$ (nuoli)

Eliminoimalla e löydämme:

${\ displaystyle L = {\ sqrt [{5}] {\ frac {6 \, P \, f ^ {3} \, E ^ {3}} {\ sigma _ {adm} ^ {4} \, n ^ {2}}}}}$

Tämä ei todellakaan ole LASKE lehtien jousen määrittämiseksi, mutta meillä on nyt käsitys koosta, joka tällaisella ratkaisulla voisi olla.

Joitakin toteutusongelmia

Todelliset muodot ovat melko kaukana teoreettisesta yhtäläisen vastarinnan muodosta, jonka olemme juuri nähneet:

pisimmällä terällä tai pääterällä on oltava osa, joka riittää kestämään leikkausvoiman yksinään ja sallimaan yhteyden ulkoisiin elementteihin. Sen pää ei siis ole koskaan kolmiomainen, vaan aina muotoiltu tarpeiden mukaan.

jousen "haukottelun" estämiseksi, toisin sanoen terien nousun, jälkimmäisille annetaan kaarevuus, joka kasvaa pääterästä lyhyimpiin. Lamellien paksuuden on tällöin vähennettävä, muuten elastisuusraja ylittyy yhä laajemmin.

Terien päätä ei koskaan leikattu pisteeseen, vaan se leikataan suoraksi, viimeistellään trapetsimäisenä tai jopa ohennetaan ja pyöristetään parabolisen profiilin mukaisesti.

suorat terät
puolisuunnikkaan muotoiset terät
parabolisilla päillä varustetut terät

terät eivät yleensä ole poikkileikkaukseltaan suorakaiteen muotoisia, niissä on kylkiluut, jotka pitävät ne linjassa, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty. On myös standardoituja profiileja, jotka on erityisesti muodostettu lehtijousien tuotantoa varten.

tarve kiinnittää terät keskelle edellyttää jousen pituuden lisäämistä, koska kiristetty osa on jäykistetty.

kiinnikkeet voivat olla hyvin erilaisia, joita kutsutaan oikealle silmälle (6), ylösalaisin (7), hartioille (8), suoralle jalalle (9), hartioille tarkoitetulle jalalle (10), liukukannattimelle (11).

Jos lisätään mahdollisuus tehdä kaiken muotoisia, symmetrisiä tai ei, porrastettuja lehtijousia, joiden kaarevuus on matala tai korkea, käy selväksi, että tämän kappaleen alussa vahvistetut teoreettiset kaavat on ainakin tarkistettava ja korjattava. Itse asiassa jokainen kevät vaatii yksilöllisen tutkimuksen.

Kitka terien väliin tuottaa huomattavia energiahäviöitä (työn muodonmuutos jousi on kaukana täysin palautettu aikaan rentoutuminen), mutta nämä tappiot edistävät värähtelyjen vaimennus, esimerkiksi kun kyseessä on jouset. Suspension. Sen lisäksi, että se vääristää kaavoja hieman enemmän, kitka pystyy kuitenkin aiheuttamaan korroosiokitkan (punainen jauhe) ilmiön, joka on erittäin tuhoisa. Välttää tai ainakin hidastaa tässä tietyssä muodossa kulumista , suojaava voitelu on ehdottoman välttämätöntä, ja ennen kaikkea pinnan tilaa terien ei saa olla liian hyvä. Päinvastoin, on välttämätöntä käyttää " rullattuja " teriä .

Esivalmistelu

Lehtijousesta ymmärrämme helpoimmin esiformformointikäsittelyn kiinnostuksen, joka koostuu jousen kuormituksesta sen pisteen ulkopuolelle, jossa se alkaa kestää pysyvää muodonmuutosta kovettamalla sitä tavallaan.

kohdassa (a) terä läpikäy elastisen muodonmuutoksen, jännityskaavio on suoraviivainen, elastisuusraja saavutetaan, mutta sitä ei ylitetä, neutraalikuidusta kauimpana olevan metallikerroksen tasolla.
kohdassa (b) elastisuusraja on ylitetty pinta-aloilla, jotka sitten virtaavat kuormituksen alaisena; näillä vyöhykkeillä jännitystä voidaan pitää vakiona ja yhtä suurena kuin metallin kimmoraja.
kohdassa (c) kuormitus on poistettu, kiristetyllä alueella on jäljellä puristusjännitystä ja puristetussa jäännösvetojännitys. Näiden "ulkoisten" jäännösjännitysten synnyttämä nollan ulkopuolella oleva momentti tasapainotetaan muiden samanaikaisesti esiintyvien "sisäisten" jännitysten kanssa.
Kohdassa (d) on jälleen käytetty taivutusjännityksiä, jotka aiheuttavat jännityksiä, jotka jakautuvat kaavion mukaan, jonka muoto on hyvin erilainen kuin kuvassa (a) kuvattu. Jäännösjännitys johtuu pinnalla jännityksestä, joka normaalisti tapahtuisi ilman muotoilua, jousi ei vain tule kestävämmäksi ylikuormituksen yhteydessä, vaan myös vähemmän herkkä väsymysilmiölle.