Sprężyna spiralna

Sprężyna napędowa zegarka
Włos – element regulatora balansowego zegarka

Sprężyna spiralna – sprężyna wykonana z cienkiej taśmy stalowej obciążana momentem skręcającym, wywołującym w taśmie naprężenia zginające. W zależności od długości taśmy można osiągnąć różne kąty skrętu.

Sprężyny te powszechnie stosowano do lat 80. XX w. jako sprężyny napędowe np. w zegarkach i zegarach oraz jako tzw. włos – element regulatora balansowego. Obecnie zegary mechaniczne zostały wyparte przez zegary elektroniczne, a sprężyny napędowe stosowane są najczęściej do napędu zabawek mechanicznych.

Zgromadzona energia

Przy założeniu, że poszczególne zwoje sprężyny nie stykają się ze sobą, energię zakumulowaną w sprężynie można obliczyć ze wzoru:

U = ∫ 0 L d U = ∫ 0 L M 2 2 E J d s , {\displaystyle U=\int \limits _{0}^{L}dU=\int \limits _{0}^{L}{\frac {M^{2}}{2EJ}}ds,}

gdzie:

L {\displaystyle L} – długość sprężyny,
M {\displaystyle M} – moment zginający w dowolnym przekroju sprężyny,
E {\displaystyle E} – współczynnik sprężystości podłużnej,
J {\displaystyle J} – osiowy moment bezwładności przekroju elementu d s . {\displaystyle ds.}

Kąt obrotu

Jeśli materiał odkształca się zgodnie z prawem Hooka, to kąt obrotu sprężyny spowodowany działaniem momentu M 0 {\displaystyle M_{0}} można wyliczyć ze wzoru:

φ = ∂ U ∂ M 0 = ∫ 0 L M E J ∂ M ∂ M 0 d s . {\displaystyle \varphi ={\frac {\partial U}{\partial M_{0}}}=\int \limits _{0}^{L}{\frac {M}{EJ}}{\frac {\partial M}{\partial M_{0}}}ds.}


Zobacz multimedia związane z tematem: Sprężyna spiralna

Zobacz też

Bibliografia

  • Stefan Żukowski: Sprężyny. Warszawa: PWT, 1955.
Encyklopedie internetowe (sprężyna):
  • Britannica: technology/spiral-spring