Fjädrar

Question 1

Nämn några skäl till att en fjäder är nödvändig?

Answer 1

För att utjämna en maskins belastning. 
För att ge en definierad kraft.
För att kunna avläsa en kraft.
För att lagra energi.
För att få lämpliga dynamiska egenskaper.

Question 2

Vilka typer av fjäderkaraktäristik finns? Och när gäller varje typ?

Answer 2

För fjädrar i stål stämmer den linjära beskrivningen tillräckligt bra. Fjädrar gjorda i gummi är oftast progressiva, eller degressiva. Se bild.

Question 3

Vad är hysteres?

Answer 3

Det är när kraft-deformations-sambandet inte är detsamma vid på- och avlastning. Detta innebär att man förlorar energi vid pålastning följt av en avlastning.

Question 4

Hur kan man ordna ett system av fjädrar och hur påverkas systemet av det?

Answer 4

Parallellkopplade fjädrar får alla samma deformation och krafterna från dem summeras.
Seriekopplade fjädrar utsätts för samma kraft och deformationen summeras.

Question 5

Ge exempel på olika fjädertyper och dess användningsområden.

Answer 5

Enkla skruvfjädrar, används i bakre hjulupphängningen i små bilar.
Bladfjädrar, hjulupphängningen på en bil.
Torsionsfjädrar.
Tallriksfjädrar.
Gummifjädrar.
Gasfjädrar, används för att hålla backluckan öppen.

Question 6

Vad är fördelar/nackdelar med enkla skruvfjädrar?

Answer 6

+Enkla
+Kan göras progressiva
+Kan vara dubbla för ökad energitäthet.

Question 7

Vad är fördelar/nackdelar med bladfjädrar?

Answer 7

+Kan göras för stora laster.
+Har inbyggd dämpning mellan bladen.
+Kan göras progressiv.
-Friktionen gör att kraften måste över ett tröskelvärde för att bladen skall glida mot varandra

Question 8

Vad är fördelar/nackdelar med torsionsfjädrar?

Answer 8

+Låg ofjädrad vikt
+Låg tyngdpunkt
+Tar lite plats
-Svår att göra progressiv

Question 9

Förklara hur en bladfjäder fungerar.

Answer 9

Bladfjädrar består av flera blad lagda på varandra. De har olika längd, vilket innebär att det blir en jämnare spänningsfördelning och därmed bättre volymsutnyttjande. Dessutom kan de olika bladen ha olika form initialt, vilket ger en progressiv fjäderkaraktäristik genom att fler blad kommer att engageras ju större kraft man lägger på.

Question 10

I en maskin finns en cylindrisk skruvfjäder med linjär karaktäristik. Ge ett förslag på hur skruvfjäderns design kan ändras så att den istället får en progressiv karaktäristik. Styrk dina påståenden med ekvationer.

Answer 10

1. Fjädern kan vara konisk. I den vidare delen av fjädern har man en större medeldiameter och därmed en lägre styvhet. Vid en viss kraft får man trådkontakt i den änden och sedan blir det succesivt färre trådvarv som deltar i deformationen och därmed ökar styvheten.
2. Man kan ha olika stigning på de olika varven. Det gör att man vid en viss kraft får anliggning mellan trådarna i den del där man har liten stigning. Vid ökad kraft får man då färre verksamma varv och därmed ökad styvhet.