Xin giới thiệu kiểu lò xo lạ ở hình bên.
Lò xo được chế tạo từ ống bằng cách phay rãnh ngang tạo nên các vòng. Mỗi vòng dính với vòng sát nó ở hai hoặc nhiều chỗ (tùy số rãnh n trên tiết diện ngang của ống).
Thuộc loại lò xo độ cứng cao. Dùng để chịu nén hoặc chịu kéo trong không gian nhỏ.
Khi có tải chiều trục, mặt đầu của lò xo di chuyển tịnh tiến chiều trục.
Các vòng lò xo biến dạng giống nhau, chịu xoắn và uốn. Có thể xem như trường hợp thanh cong, tiết diện chữ nhật, ngàm hai đầu, chịu lực đặt ở giữa thanh (hình bên phải). Mỗi vòng có các điểm giữa thanh di chuyển nhiều nhất, nhưng ngàm của nó lại di chuyển nhiều nhất khi xét biến dạng của vòng liền nó.
Tiết diện nguy hiểm là ở chân rãnh (chỗ ngàm) và ở tiết diện giữa, cách đều hai chân rãnh.
Chúng chịu:
- Mô men xoắn:
Mk = χPR/(2n)
- Mô men uốn:
Mu = [PR/(2n)].(1-χ).tg(π/2n)
trong đó:
R - bán kính trung bình của vòng
n - số rãnh cắt trên tiết diện ngang của ống.
Mỗi rãnh ứng với góc ở tâm α ≈ 2π/n
χ - hệ số không thứ nguyên (đọc là khi), phụ thuộc góc α và tỷ số ν = B/C (bảng 11)
C - độ cứng của tiết diện ngang của vòng khi xoắn.
B - độ cứng của tiết diện ngang của vòng khi uốn. B = (Eab^3)/12
E - mô đun đàn hồi của vật liệu.
a - chiều rộng tiết diện của vòng (độ dày ống).
b - chiều cao tiết diện của vòng.
Di chuyển dọc của mặt đầu lò xo có i vòng:
λ = κPR63i/(nB)
trong đó hệ số không thứ nguyên κ (đọc là kappa)
κ = ν {π/(2n) - (1-χ).tg[π/(2n)]}
(bảng 11)
Trong bảng 11 trị số ν tính với hệ số Poisson μ = 0,3.
[LEFT]
Bảng 11. Giá trị hệ số ν, χ, κ đối với vòng tiết diện chữ nhật khi n = 2[/LEFT]
Nếu bổ sung lò xo này vào bảng thống kê và phân loại lò xo sau thì nó phải chiếm một phân nhánh riêng do hình dạng hình học và trạng thái chịu lực khác biệt.
Trong bảng này còn thiếu:
- Lò xo xoắn vít mà dây quấn có nhiều sợi (hình trái). Loại này có đặc tính là khi biền dạng tải trọng thay đổi ít hơn so với loại dây 1 sợi.
- Lò xo uốn nhiều dạng, phẳng hoặc không gian ( hình phải). Tính toán độ bền và biến dạng của chúng như đối với thanh cong.
- Riêng nhíp (như nhíp ô tô) cũng là một loại lò xo nhưng thường được xếp thành loại riêng
Lưu ý là có 3 tiêu chí để phân loại lò xo:
1. Hình dạng hình học.
2. Kiểu tải trọng tác động lên cả lò xo.
3. Trạng thái chịu lực của vật liệu làm lò xo.
Đối với lò xo ống rãnh ngang nói trên:
1. Ống có rãnh ngang.
2. Kéo hoặc nén
3. Uốn và xoắn
Mời các bạn xác định 3 tiêu chí trên, nhất là tiêu chí 3, cho các loại lò xo còn lại để nắm vững hơn về lò xo.
Lò xo được chế tạo từ ống bằng cách phay rãnh ngang tạo nên các vòng. Mỗi vòng dính với vòng sát nó ở hai hoặc nhiều chỗ (tùy số rãnh n trên tiết diện ngang của ống).
Thuộc loại lò xo độ cứng cao. Dùng để chịu nén hoặc chịu kéo trong không gian nhỏ.
Khi có tải chiều trục, mặt đầu của lò xo di chuyển tịnh tiến chiều trục.
Các vòng lò xo biến dạng giống nhau, chịu xoắn và uốn. Có thể xem như trường hợp thanh cong, tiết diện chữ nhật, ngàm hai đầu, chịu lực đặt ở giữa thanh (hình bên phải). Mỗi vòng có các điểm giữa thanh di chuyển nhiều nhất, nhưng ngàm của nó lại di chuyển nhiều nhất khi xét biến dạng của vòng liền nó.
Tiết diện nguy hiểm là ở chân rãnh (chỗ ngàm) và ở tiết diện giữa, cách đều hai chân rãnh.
Chúng chịu:
- Mô men xoắn:
Mk = χPR/(2n)
- Mô men uốn:
Mu = [PR/(2n)].(1-χ).tg(π/2n)
trong đó:
R - bán kính trung bình của vòng
n - số rãnh cắt trên tiết diện ngang của ống.
Mỗi rãnh ứng với góc ở tâm α ≈ 2π/n
χ - hệ số không thứ nguyên (đọc là khi), phụ thuộc góc α và tỷ số ν = B/C (bảng 11)
C - độ cứng của tiết diện ngang của vòng khi xoắn.
B - độ cứng của tiết diện ngang của vòng khi uốn. B = (Eab^3)/12
E - mô đun đàn hồi của vật liệu.
a - chiều rộng tiết diện của vòng (độ dày ống).
b - chiều cao tiết diện của vòng.
Di chuyển dọc của mặt đầu lò xo có i vòng:
λ = κPR63i/(nB)
trong đó hệ số không thứ nguyên κ (đọc là kappa)
κ = ν {π/(2n) - (1-χ).tg[π/(2n)]}
(bảng 11)
Trong bảng 11 trị số ν tính với hệ số Poisson μ = 0,3.
[LEFT]
Bảng 11. Giá trị hệ số ν, χ, κ đối với vòng tiết diện chữ nhật khi n = 2[/LEFT]
Nếu bổ sung lò xo này vào bảng thống kê và phân loại lò xo sau thì nó phải chiếm một phân nhánh riêng do hình dạng hình học và trạng thái chịu lực khác biệt.
Trong bảng này còn thiếu:
- Lò xo xoắn vít mà dây quấn có nhiều sợi (hình trái). Loại này có đặc tính là khi biền dạng tải trọng thay đổi ít hơn so với loại dây 1 sợi.
- Lò xo uốn nhiều dạng, phẳng hoặc không gian ( hình phải). Tính toán độ bền và biến dạng của chúng như đối với thanh cong.
- Riêng nhíp (như nhíp ô tô) cũng là một loại lò xo nhưng thường được xếp thành loại riêng
Lưu ý là có 3 tiêu chí để phân loại lò xo:
1. Hình dạng hình học.
2. Kiểu tải trọng tác động lên cả lò xo.
3. Trạng thái chịu lực của vật liệu làm lò xo.
Đối với lò xo ống rãnh ngang nói trên:
1. Ống có rãnh ngang.
2. Kéo hoặc nén
3. Uốn và xoắn
Mời các bạn xác định 3 tiêu chí trên, nhất là tiêu chí 3, cho các loại lò xo còn lại để nắm vững hơn về lò xo.
