Springs 101:Понимание основ и типов пружин

Пружины представляют собой механические компоненты, упруго поглощающие приложенные нагрузки. Под «упругостью» мы подразумеваем, что эти пружины вернутся в исходное положение после того, как вы уберете приложенную нагрузку. Это делает их полезными в приложениях, требующих накопления энергии или амортизирующих свойств.

Однако существует несколько типов пружин, каждая из которых имеет различную конструкцию и подходит для различных областей применения.

В этой статье мы вернемся к основам пружин. Сначала мы обсудим принцип работы пружин, а затем рассмотрим различные типы пружин и их применение.

Закон Гука:понимание основного принципа действия пружин

Закон Гука описывает, как пружины реагируют на приложенные нагрузки. Чтобы понять этот закон, мы рассмотрим простую пружину, которая растягивается, когда к ней приложена нагрузка (золотой стержень), как показано на рисунке ниже.

Рис. 1. Пружины обычно подчиняются закону Гука
Источник:Wikimedia Commons

Закон Гука утверждает, что сила (или нагрузка), необходимая для растяжения этой пружины на некоторое расстояние, линейно зависит от этого расстояния. Проще говоря, это означает, что величина силы (или нагрузки) прямо пропорциональна смещению (или отклонению) пружины. Таким образом, если вы приложите к пружине усилие в два раза больше, она растянет пружину в два раза больше, чем исходное смещение.

Математически закон Гука представляется следующим образом:

                                                                                                F =-kX

Где:
F =Сила (или нагрузка), приложенная к пружине
X =Смещение пружины
k =Постоянная пружины (или жесткость пружины)

Знак минус в уравнении Гука означает, что направление возвращающей силы пружины противоположно силе, вызывающей смещение. Так, например, нажатие на пружину (удлинение) вызовет переднюю восстанавливающую силу. Однако имейте в виду, что закон Гука выполняется только в том случае, если предел упругости материала пружины не превышен. Теперь мы рассмотрим шесть типов пружин, о которых вам следует знать.

Распространенные типы Spring и их применение

Пружины сжатия №1

Пружины сжатия представляют собой винтовые винтовые пружины, предназначенные для сопротивления осевым силам сжатия ㅡ, что означает, что они сопротивляются силам, которые имеют тенденцию сжимать или сдавливать их.

Рис. 2. Пружина сжатия

Рассмотрим этот вариант. Когда вы прикладываете силу (или нагрузку) к пружине сжатия, сила сжимает (или укорачивает) пружину и заставляет ее накапливать энергию. Когда вы снимаете приложенную нагрузку, пружина высвобождает энергию и отталкивается от нагрузки, пытаясь вернуться к своей первоначальной длине.

Пружины сжатия используются в различных отраслях промышленности, в том числе в аэрокосмической, медицинской и автомобильной. Например, эти пружины можно найти в автомобильных амортизаторах, клапанах и шариковых ручках.

#2 Пружины растяжения

Пружины растяжения представляют собой винтовые спиральные пружины, которые противостоят силам растяжения ㅡ, что означает, что они сопротивляются силам, которые стремятся их разорвать. Обычно на их концах есть крючок, который служит точкой крепления.

Рис. 3. Пружина растяжения

Эти пружины идеальны в тех случаях, когда компоненты имеют тенденцию к разрыву, например, гаражные ворота. Вы также найдете их в плоскогубцах, тяговых рычагах и весах.

#3 Торсионные пружины

Пружины кручения представляют собой спиральные пружины, которые при скручивании создают силу (или сопротивляются вращению и крутящему моменту). В отличие от пружин сжатия, которым для толкания требуется линейная сила, торсионные пружины сохраняют (и выделяют) энергию вращения посредством крутящего моментаㅡ, который является вращательным эквивалентом линейной силы.

Рис. 4. Пружина кручения

Эти пружины имеют две прямые ножки на концах, которые действуют как точки крепления и позволяют прикладывать крутящий момент. Крутящий момент заставляет пружину вращаться вокруг своей оси и накапливать вращательную энергию. Однако торсионные пружины имеют ограниченный диапазон движения (до 360°) и идеально подходят для дверей и петель, противовесов и возвратных рычагов в автомобильной промышленности.

(Похожая запись: 3 важные идеи об обработке с ЧПУ в автомобильной промышленности)

#4 Листовые пружины

Листовые рессоры состоят из нескольких плоских легких металлических пластин (одинаковой кривизны, но разных размеров), уложенных друг на друга. Эти металлические пластины обычно крепятся зажимами или болтами, что придает им высокую прочность и гибкость.

Рис. 5. Листовая пружина

Эти преимущества делают их идеальными для автомобильных применений, где необходимо обеспечить большую опору между колесами, осями и шасси автомобиля. Кроме того, они могут поглощать удары и вибрации тяжелых коммерческих транспортных средств, таких как фургоны, грузовики и автобусы.

Однако листовые рессоры имеют сложную конструкцию и требуют высокой точности изготовления, чтобы сделать их полезными. Обработка с ЧПУ — один из немногих производственных процессов, обычно используемых для точного изготовления этих пружин.

(Похожая запись: Что такое ЧПУ? Узнайте об этом увлекательном производственном процессе)

#5 Пружины с подвязками

Пружины с подвязками в основном представляют собой спиральные пружины (пружины растяжения или сжатия), соединенные с обоих концов в круглую форму. Эта уникальная конструкция позволяет стягивающим пружинам создавать сильное радиальное усилие, направленное к их центру.

Рис. 6. Подвязочная пружина

Они идеально подходят для применений, где необходимо поддерживать давление, например, в системе трансмиссии транспортных средств и уплотнениях гидравлических насосов. Это связано с тем, что мощная радиальная сила стягивающей пружины создает герметичное уплотнение вокруг труб, что предотвращает утечки или загрязнение пылью и химическими веществами.

Дисковая пружина #6

Тарельчатые пружины представляют собой пружинные шайбы конической формы, обычно изготавливаемые из стали. Они идеально подходят для применений с очень высокими нагрузками в ограниченном пространстве, например, в тормозных системах транспортных средств и регуляторах давления.

Рис. 7. Дисковая пружина

Spring Manufacturing:Gensun Precision Machining может помочь

У вас есть продукт с любым из этих типов пружин, и вы беспокоитесь о точном изготовлении пружин и обеспечении его функциональности? Если это так, вам нужны услуги первоклассного производителя с опытом предоставления высококачественных производственных услуг.

Gensun Precision является ведущим поставщиком станков с ЧПУ в Азии. У нас есть команда высококвалифицированных инженеров и механиков, которые с первого раза сделают вашу продукцию правильной.

Узнайте больше о наших услугах по обработке с ЧПУ.