Различные типы пружин и их применение

Пружины представляют собой чрезвычайно важные механические компоненты, используемые для обеспечения движения, улучшения амортизирующих свойств и т. д. во многих продуктах. Другими словами, услуги быстрого прототипирования, такие как 3D-печать и обработка на станках с ЧПУ, позволяют создавать различные типы пружин, используемых при изготовлении таких продуктов, как часы, мобильные телефоны и т. д.

Некоторые из наиболее широко используемых продуктов имеют в своей конструкции пружины. Это вызывает потребность в знании и выборе, а это приводит к необходимости понимать пружины и их применение. Поэтому в этой статье рассказывается о пружинах, их преимуществах и недостатках, а также о различных типах пружин и их применении.

Принцип весны

Начнем с весны. Пружина — это устройство, которое накапливает энергию при приложении силы (от нагрузки) и высвобождает энергию после снятия нагрузки. В нормальных условиях, независимо от типа пружин, используемых в изделии, пружина возвращается к своей первоначальной форме после снятия нагрузки.

Использование пружин в любом изделии основано на законе Гука. Закон Гука просто демонстрирует связь между «силой», действующей на пружину, и ее упругостью. Проще говоря, закон Гука гласит, что сила, необходимая для сжатия и растяжения пружины, прямо пропорциональна смещению.

Математически закон Гука выражается как F=-kX,

F =сила, приложенная к пружине

X =смещение пружины (отрицательное значение указывает, что восстанавливающая сила противоположна направлению.

k =жесткость пружины. Он зависит от типа пружин и показывает жесткость.

Различные типы пружин и их применение <сильный>

Пружины изготавливаются из различных материалов, форм, функций и т. д., что требует различных применений. И источники имеют три основные категории, каждая из которых имеет разные подкатегории.

Категория 1:винтовые пружины <сильный>

Спиральные пружины являются наиболее распространенными типами пружин в производстве продукции. Проволока, свернутая в спираль (отсюда и название) с различным поперечным сечением, может образовывать винтовые пружины. Ниже приведены виды пружин первой категории.

1. Пружины сжатия

Пружины сжатия представляют собой открытые винтовые пружины с постоянным диаметром витка и переменной формой, которые противостоят осевому сжатию.

Самый простой пример его применения — в шариковой ручке, где он отвечает за эффект «хлопка». Он также применим в клапанах и подвеске.

2. Пружины растяжения

В отличие от пружин сжатия, пружины растяжения представляют собой замкнутые спиральные пружины. Они подходят для создания напряжения, накопления энергии и использования энергии для возврата пружины в ее первоначальную форму.

Простой пример его применения — гаражные ворота. Другие — в тяговых рычагах, плоскогубцах и весах.

3. Торсионные пружины

Пружина кручения двумя концами крепится к двум разным компонентам. Это удерживает два компонента друг от друга под определенным углом. Эти пружины используют радиальное направление, когда сила действует радиально из-за вращения. Более того, возможности обработки на станках с ЧПУ позволяют производить двухкорпусные торсионные пружины на заказ в больших объемах.

4. Спиральные пружины

Спиральные пружины изготавливаются путем скручивания прямоугольных металлических полос в плоские спирали. При активации он сохраняет разумное количество энергии и может высвобождать ее с постоянной скоростью. Благодаря постоянному высвобождению он подходит для механических часов, игрушек и кресел-кресел.

Категория 2:листовые рессоры <сильный>

Листовые рессоры представляют собой типы пружин, изготовленных из прямоугольных металлических пластин, также известных как листы. Прямоугольные металлические пластины обычно крепятся болтами и зажимаются, и они широко используются в тяжелых транспортных средствах. Ниже приведены различные типы листовых рессор и их применение.

1. Эллиптическая листовая рессора

Путем соединения двух полуэллиптических рессор в противоположном направлении можно построить эллиптическую листовую рессору. Это формирует эллиптическую форму. К оси и раме крепятся эллиптические свинцовые пружины. Нет необходимости в пружинных скобах, так как две полуэллиптические пружины удлиняются на одинаковую величину при сжатии. Эллиптические листовые рессоры применялись только в старых автомобилях, но не в наши дни.

2. Полуэллиптическая листовая рессора

Это самые популярные листовые рессоры в автомобилях. Они изготовлены из стальных листов разной длины, но одинаковой ширины и толщины. Самый верхний/самый длинный лист на двух концах является основным листом. Расположение стальных лепестков напоминает полуэллиптическую форму.

Полуэллиптические листовые рессоры одним концом жестко закреплены на раме автомобиля, а другим — на скобе. Это помогает варьировать длину и поглощать удары при движении по пересеченной местности. Полуэллиптические листовые рессоры требуют меньше обслуживания, просты в ремонте и имеют долгий срок службы.

3. Четвертьэллиптическая листовая рессора

Четвертьэллиптическая листовая рессора, также известная как листовая рессора консольного типа, также является старой листовой рессорой. У них один конец закреплен на лонжероне рамы с помощью U-образного зажима или I-образного болта. Другой свободно соединен с передней осью. Когда балка переднего моста подвергается ударной нагрузке, листы выпрямляются, чтобы поглотить удар.

4. Трехчетвертная эллиптическая листовая рессора <эм>

Простой пример его применения — дверная петля. Здесь, когда вы открываете дверь, пружина сохраняет свою вращательную энергию; когда вы отпускаете дверь, пружина использует накопленную энергию, чтобы вернуть дверь в исходное положение. Сила вращения зависит от вращения пружины.

Эта листовая рессора представляет собой комбинацию четвертьэллиптической рессоры и полуэллиптической рессоры. Один конец полуэллиптической части крепится к раме автомобиля, а другой — к четвертьэллиптической рессоре. Другой конец четвертьэллиптической пружины крепится к раме и головке I-образным болтом.

5. Поперечная листовая рессора

Поперечная листовая рессора получается за счет поперечной установки полуэллиптической листовой рессоры по ширине автомобиля. Расположение таково, что самый длинный лист рессоры находится внизу, средняя часть крепится к раме с помощью U-образного болта. В поперечных листовых рессорах используются две скобы. Однако они могут вызывать качение, что делает их непригодными для автомобилей.

Третья категория:дисковые пружины

Поперечные листовые рессоры Дисковые рессоры представляют собой одинарные или множественные пружины, сложенные вместе последовательно или параллельно. Такое расположение позволяет им воспринимать высокую нагрузку в ограниченном пространстве. Типы дисковых пружин включают:

1. Дисковая пружина Belleville

Дисковая пружина Belleville, также известная как конусообразная тарельчатая пружина, имеет чашеобразную конструкцию. Они не лежат ровно. Вместо этого они принимают каноническую форму, которая сжимается и позволяет им выдерживать большие нагрузки.

2. Изогнутая дисковая пружина

Также известные как серповидные шайбы, они оказывают легкое давление на сопрягаемую часть, чтобы предотвратить ослабление в результате вибрации. Они подходят для равномерного распределения нагрузки на резьбовые болты, винты и гайки в машинах, производящих постоянную вибрацию.

3. Дисковая пружина с прорезями

Прорези на внешнем и внутреннем диаметре тарельчатой ​​пружины могут образовывать тарельчатую пружину с прорезями. Это приведет к рычагу, который уменьшает нагрузку пружины и увеличивает отклонение. Тарельчатые пружины с прорезями широко применяются в автоматических коробках передач, сцеплениях и предохранительных муфтах.

4. Волновые дисковые пружины

Волновые тарельчатые пружины имеют несколько волн на виток и подходят для обеспечения цены и предсказуемой нагрузки. Здесь они могут действовать как подушка, поглощая напряжение из-за осевого сжатия.

Хотите производить продукцию на заказ с пружинами? RapidDirect предлагает универсальное решение от покупки необходимых пружин, изготовления деталей до сборки вашей продукции и ее отправки вам обратно в течение 3 дней.

Материалы, используемые для изготовления пружин <сильный>

В отличие от общепринятого предположения, что пружины изготавливаются из железа, важно знать, что пружины изготавливаются из разных материалов. Таким образом, типы материалов определяют свойства, типы пружин и их применение. Ниже приведены распространенные материалы:

· Сплав бериллия и меди <сильный>

Изготовленные из него пружины обладают высокой прочностью, малой ползучести и отличной проводимостью. Они также подходят для формирования сложных фигур и форм. Следовательно, хорошо использовать медный сплав для изготовления пружин, используемых в музыкальных инструментах, некоторых измерительных устройствах, пулях и т. д.

· Керамика <сильный>

Керамический материал подходит для изготовления пружин, используемых при очень высоких температурах. Он устойчив к истиранию, воде и очень твердый. Он также имеет низкий коэффициент трения и низкую плотность.

· Однонаправленные композитные материалы из стекловолокна <сильный>

Однонаправленный композитный материал из стекловолокна представляет собой армированное стекловолокно, обладающее мощной прочностью. Следовательно, производители теперь рассматривают его как потенциальный материал для изготовления всех пружин.

· Резина/уретан <сильный>

Эти материалы подходят для изготовления пружин цилиндрической/неспиральной конструкции. Они безопасны и надежны, а благодаря своим непроводящим свойствам находят применение в продуктах, где всегда есть проблемы с магнетизмом, коррозией и вибрацией.

· Стальные сплавы <сильный>

Пружина из стального сплава является наиболее популярным типом используемой пружины. Они могут быть усилены другими материалами, но в любом случае они обладают превосходной прочностью и долговечностью.

Преимущества и недостатки пружин

Пружины имеют некоторые приятные преимущества, когда они являются одной из основных частей, входящих в состав ряда широко используемых продуктов, но они также имеют несколько недостатков. Давайте по очереди рассмотрим преимущества и недостатки пружин.

Преимущества пружин

· Улучшенные амортизирующие свойства <сильный>

Пружины имеют широкое применение во многих продуктах, так как они способны уменьшить эффект удара, поглощая его. Когда изделие испытывает удар, пружина сжимается и расслабляется, чтобы поглотить его. Следовательно, пружины являются важными частями транспортных средств.

· Хранение энергии <сильный>

Спиральная пружина является примером пружины, которая может служить альтернативой батарее. При приложении силы пружина может постоянно генерировать энергию и высвобождать энергию. Это делает его важным компонентом механических часов.

· Механизм присоединения <сильный>

С помощью пружины можно соединить две части изделия или детали вместе. Например, пружины применяются в гараже, дверях и весах для соединения двух частей, чтобы они функционировали.

· Стабильность продукта <сильный>

Благодаря своему амортизирующему свойству пружины обеспечивают стабильность продуктов, в которых они используются. Стабильность продукта также может быть формой снижения трения и вибрации деталей.

Недостатки пружин

· Дорого <сильный>

Добавление пружины может быть дорогостоящим в некоторых машинах. Это связано с различными типами пружин, простотой их изготовления, наличием подходящего материала и дизайном продукта.

· Они теряют свои эффекты со временем <сильный>

Пружины со временем теряют свою эффективность из-за одновременного сжатия и расслабления. Это зависит от материала, использованного при его изготовлении. В конце концов, он перестанет подчиняться закону Гука, т. е. не вернется к исходной форме при деформации.

Заключение

Пружины являются важной частью любого изделия, которое подвергается движению. При сжатии и расширении они могут накапливать и высвобождать энергию. Чтобы выбрать правильную пружину, нужно знать, какие типы пружин используются в настоящее время. Каждая пружина имеет свои особенности и характеристики в зависимости от типов используемых материалов, конструкции и производственного процесса. Поэтому при выборе пружины для вашего изделия лучше всего учитывать вышеперечисленные факторы.

Услуги RapidDirect по изготовлению прототипов на заказ

У вас есть продукт, и вы беспокоитесь о том, чтобы сделать его функциональным? Почему бы не связаться с RapidDirect сегодня? RapidDirect предоставляет услуги по изготовлению прототипов на заказ онлайн по конкурентоспособной цене. Наша команда хорошо разбирается в видах быстрого прототипирования. Получите мгновенную смету, загрузив файлы.

Часто задаваемые вопросы <сильный>

Какие существуют 3 типа пружин?

Существует три основных типа пружин:винтовые пружины, тарельчатые пружины и листовые рессоры. Под каждым основным типом находятся разные типы пружин. Например, винтовые пружины состоят из пружины кручения, пружины растяжения, спиральной пружины и пружины сжатия.

Какие бывают винтовые пружины?

Винтовые пружины состоят из 4 различных типов пружин, каждая из которых имеет свое применение. Четыре из них:пружина кручения, пружина растяжения, спиральная пружина и пружина сжатия.

Какой наиболее распространенный тип пружины?

Наиболее распространенным типом пружины является пружина кручения. У них есть два конца, прикрепленных к двум разным компонентам, чтобы держать их друг от друга под определенным углом. Пример применения — дверная петля. Здесь, когда вы открываете дверь, пружина сохраняет свою вращательную энергию. Когда вы отпускаете дверь, пружина использует накопленную энергию, чтобы вернуть дверь в исходное положение.