Винтовая пружина

Винтовая пружина — это механическое устройство, которое обычно используется для накопления энергии и последующего ее высвобождения, для поглощения ударов или для поддержания силы между контактирующими поверхностями. Они изготовлены из эластичного материала, имеющего форму спирали , которая при разгрузке возвращается к своей естественной длине.

При растяжении или сжатии материал (проволока) винтовой пружины подвергается кручению. Таким образом, характеристики пружины зависят от модуля сдвига .

Витую пружину можно также использовать в качестве пружины кручения : в этом случае пружина в целом подвергается кручению вокруг своей винтовой оси. Таким образом, материал пружины подвергается изгибающему моменту , уменьшающему или увеличивающему радиус спирали. В этом режиме характеристики пружины определяет модуль Юнга материала.

Весенняя ставка

Жесткость пружины — это показатель того, насколько сильно винтовая пружина может удерживаться до тех пор, пока не сожмется на 1 дюйм (2,54 см). Жесткость пружины обычно указывается производителем. Если жесткость пружины равна 100, то при нагрузке в 100 фунтов (45 кг) пружина сожмется на 1 дюйм. ^[1]

Варианты

Типы винтовых пружин:

Винтовые пружины растяжения/растяжения, рассчитанные на сопротивление растяжению. Обычно они имеют крючок или проушину на каждом конце для крепления.
Винтовые пружины сжатия, предназначенные для сопротивления сжатию. Типичное применение винтовых пружин сжатия – в автомобилей системах подвески .
- Спиральные пружины используются в качестве пружин сжатия при тяжелых нагрузках. Полосу пластины раскатывают в форме спирали и спирали. При сжатии полоса становится более жесткой с края, чем катушка с проволокой, но спиральное расположение позволяет виткам перекрываться, а не входить друг в друга.
- Дуговые пружины (луговые пружины) представляют собой особую форму винтовой пружины, которая изначально была разработана для использования в двухмассовом маховике внутреннего двигателей приводов сгорания. Усилие прикладывается через концы пружины. Крутящий момент $M=F\cdot r$ может передаваться вокруг оси посредством силы $F$ направлен вдоль этой винтовой оси и плеча рычага к центральной точке системы $r$ .
Торсионные пружины, предназначенные для сопротивления скручиванию. Часто ассоциируется с прищепками или подъемно-поворотными гаражными воротами.

Приложения

Винтовые пружины имеют множество применений; примечательные из них включают:

Винтовые пружины обычно используются в подвеске автомобиля . Эти пружины представляют собой пружины сжатия и могут сильно различаться по прочности и размеру в зависимости от применения. Подвеска с винтовой пружиной может быть от жесткой до мягкой в зависимости от автомобиля, на котором она используется. Винтовая пружина может быть установлена вместе с амортизатором или установлена отдельно. Винтовые пружины в грузовиках позволяют им плавно ездить в разгруженном состоянии, а после нагрузки пружина сжимается и становится жесткой. Это позволяет автомобилю меньше подпрыгивать при загрузке. Подвеска с винтовой пружиной также используется в автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками, чтобы автомобиль мог поглощать неровности и иметь низкий крен кузова. На внедорожниках они используются из-за дальности хода, которую они допускают за рулем.

Винтовые пружины, используемые в двигателе, представляют собой пружины сжатия и играют важную роль в закрытии клапанов, подающих воздух и выпускающих выхлопные газы из камеры сгорания. Пружина прикреплена к коромыслу, который соединен с клапаном.

Винтовые пружины растяжения и растяжения из данного материала, диаметра проволоки и диаметра витка оказывают одинаковое усилие при полной нагрузке; Увеличение количества витков просто (линейно) увеличивает свободную длину и сжатую/расширенную длину.

Производство

Металлические винтовые пружины изготавливаются путем наматывания проволоки на фигурную форму — для формирования цилиндрических винтовых пружин используется цилиндр.

Винтовые пружины для транспортных средств обычно изготавливаются из закаленной стали . Машина, называемая автоматической намоткой, использует нагретую пружинную проволоку, чтобы ей можно было легко придать нужную форму. Затем его подают на токарный станок с металлическим стержнем с винтовой пружиной желаемого размера. Машина берет проволоку и направляет ее на прядильный стержень, а также проталкивает ее поперек стержня, образуя несколько витков. Затем пружина выталкивается из машины, и оператор помещает ее в масло для остывания. Затем пружину закаливают, чтобы она потеряла хрупкость при охлаждении. Размер и прочность катушки можно контролировать в зависимости от размера стержня токарного станка и используемого материала. Различные сплавы используются для получения определенных характеристик пружины, таких как жесткость, демпфирование и прочность. ^[2]

См. также

Ссылки

^ «Технология уличных выступлений и гонок Spring Race» . КА1 . Проверено 19 апреля 2018 г.
^ «Как делают пружины» . Томас . Проверено 19 апреля 2018 г.

Внешние ссылки

Винтовая пружина Шандора Кабая в рамках демонстрационного проекта Wolfram .
Институт весенних технологий
Институт производителей пружин. Архивировано 28 сентября 2020 г. в Wayback Machine.
[1] , руководство Дэйва Зильберштейна.
«Вы пружините с утра до ночи» , апрель 1949 г., научно-популярная статья об основах производства стальных винтовых пружин.

Эта дизайну статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] «Технология уличных выступлений и гонок Spring Race» . КА1 . Проверено 19 апреля 2018 г.

[2] «Как делают пружины» . Томас . Проверено 19 апреля 2018 г.

[1]

[2]