Пружините са еднакви механични части за различни компоненти. Те са силно заети с часовници, автомобили, и смартфони. Има много видове пружини, и всички се различават по своите свойства, което затруднява избора на правилния. В тази статия, ще обсъдим общи типове пружини, техните употреби, материала, който са направили, и механична повреда на пружината.
Принципът на пролетта, обяснен чрез закона на Хук
Пружините са механични части, добре способен да съхранява енергия. Те съхраняват енергия при натоварване и я освобождават, когато товарът бъде премахнат. Това е основен акт на всички пролетни разновидности и се характеризира със закона на Хук.
Според закона на Хук.
Силата, необходима за компресиране или разтягане на пружината, варира в пряка връзка с изместването. Математически, той е представен като:
F=−kX
В това уравнение:
- F = Приложена сила
- X = Преместване на пружината/възстановяваща сила, отрицателни към изместването.
- k = Константа на пружината; зависи от пролетната природа, и информира за променлива, която измерва еластичността на пружината.
Видове механични пружини
Пружините се прилагат в много индустрии и области. Те са направени от много материали и много имат форми, различни от нормално създаваните обекти. Пружините се характеризират главно в три основни типа;
Категория 01: Спирални пружини
Спиралните пружини се правят чрез навиване на телта по спирален начин, така че напречните сечения да могат да варират. Основните видове винтови пружини включват:
- Компресионни пружини: Отворените винтови пружини се използват при компресия без аксиални натоварвания. Това означава, че дизайнът на бобината не се променя с натоварването. Тези пружини се използват в химикалки, където се помещава действието „щракване“, и в автомобилни настройки, където ударите се абсорбират.
- Удължителни пружини: Пружините за разтягане са затворени намотки, които съхраняват напрежението, когато са разтегнати и се връщат в първоначалната си форма, когато бъдат освободени. Те обикновено се използват в устройства с издърпване, включително гаражни врати и шлепове с тежести, където работят чрез разтягане за измерване на теглото.
- Торсионни пружини: Торсионните пружини свързват два компонента под определени ъгли. Те обикновено функционират чрез усукване. Те се използват, когато се усукат и когато се освободят, възвръщат естественото си състояние, при което освобождават енергия. CNC машинната обработка е идеален подход за оформяне на персонализирани торсионни пружини за използване в насипни обеми.
- Спирални пружини: Спиралните пружини са изградени от правоъгълни метални ленти. Те са способни да съхраняват енергия и след това да я освобождават равномерно. Тези пружини са жизненоважни за механичните часовници, играчки, и движения като облегалки на седалките, които предлагат специфичен вид движение.
Категория 02: Листови пружини
Листовата пружина има правоъгълно напречно сечение. Тези пружини са съставени от метални пластини, известни като листа, насложени един върху друг. Тези пружини обикновено се използват в големи автомобили. Някои често срещани типове са споменати по-долу:
- Елипсовидна листова пружина: Те се състоят от две полуелиптични пружини във фазово противопоставяне една на друга, за да образуват елипсовидна форма. Оригинално, те са били използвани в автомобили за замяна на скоби, но са заменени в повечето съвременни автомобили.
- Полуелипсовидна листова пружина: Те обикновено се използват в автомобили. Стоманени листа с различни размери са прикрепени към единия край на рамката на превозното средство, като най-големият се нарича главен лист. Тези пружини са много ефективни при осигуряване на меко кацане по време на операции извън пътя. Освен това, те са известни със своята простота на поддръжка и висока издръжливост.
- Елиптична листова пружина Quarter Ellipse: Четвърт елипсовидни типове или пружини от конзолен тип имат единия край закотвен към рамата на превозното средство, а другия край към предната ос. Този дизайн кара листата да зейнат при ударни натоварвания и листовете действат като лостове за разсейване на удара.
- Три четвърти елипсовидна листова пружина: Този тип пружина съчетава както четвърт елипсовидни, така и полуелипсовидни характеристики. Полуелиптичната част е фиксирана към конструкцията на превозното средство, а четвъртината на елиптичната част е фиксирана към предния мост за по-добра стабилност.
- Напречна листова пружина: Страничните пружини са разположени отстрани. Докато надлъжните пружини се движат по дължината на превозното средство. Най-дългият лист лежи на дъното, и две окови са добавени към дизайна. Колкото и ефективна да е тази настройка, това води до нежелано търкаляне в някои автомобилни приложения.
Категория 03: Дискови пружини
Дисковите пружини са известни още като шайбови пружини. Те могат да се използват поотделно или в последователни или паралелни конфигурации. Възможно е да вдигате големи тежести с тези системи в ограничени зони. По-долу са основните типове дискови пружини:
- Дискова пружина Belleville: Конични дискови пружини, известен още като Белвил извори, предлагат пружинно действие при прилагане на натоварване. Конструкцията им ги прави оптимални за носене на значителни натоварвания. Те са сравнително малки по размер.
- Извита дискова пружина: Понякога се наричат полумесечни шайби. Извитите дискови пружини имат ниско налягане, което няма да доведе до разхлабване на закопчалката поради вибрации. Те ефективно разпръскват товарите в болтовете, винтове, и ядки, особено във вибриращо оборудване.
- Прорезна дискова пружина: Това включва слотове около вътрешната страна, и външни ръбове. Възможно е да се постигне ниска товароносимост с голямо отклонение на предавките, автоматична скоростна кутия, и съединители чрез използване на тези пружини.
Функции на пружините
Пружините имат значително приложение в различни индустриални продукти. Ето следните функции на пружините, както и употреби:
Ударопоглъщащи свойства
Пружините са способни да приемат и разширяват или свиват чрез прилагане на сила. Тази способност им позволява да управляват добре рисковете. например, в автомобилите, пружините намаляват силата на удара всеки път, когато автомобил удари неравност и след това бавно освобождават натрупаната енергия.
Съхранение и изход на енергия
Пружините също играят критична роля в механичното съхранение на енергия. Те могат стабилно да съхраняват и разреждат енергия и като такива са ценни при подмяна на батерии в някои уреди. Предвиденото приложение е добре илюстрирано от механични часовници и болтове на пистолети.
Контрол на движението
Пружините могат да контролират транспортирането на отделни части. Тези приложения се намират в много индустрии, като например гаражи, врати, кантари, клапани на двигатели с вътрешно горене, и системи за управление на съединителя.
Амортизиране на вибрациите
Пружините са безценни инструменти за намаляване на вибрациите. Следователно, те спомагат за подобряване на стабилността на продуктите в резонансните зони. Те са функционални при употреба, като например в автомобилни окачвания и вагони, където вълните трябва да бъдат добре преодолени.
Видове материали, използвани при направата на пружини
| Материал | Уникални характеристики |
| Нисколегирана стомана | Устойчивост на висока температура; здрав и издръжлив. |
| Студено изтеглена тел | Повишена якост на опън; по-добра устойчивост на топлина. |
| Маслено закалена тел | Устойчив на умора; издържа на топлина и деформация. |
| Закалена лента с бейнит | Много силно; отлична устойчивост на умора. |
| Неръждаема стомана | Устойчив на корозия; висока граница на провлачване. |
| Медни и титанови сплави | Издръжлив; добра устойчивост на корозия. |
Общи техники за производство на пружини
Пружините могат да бъдат произведени по различни методи, включително навиване, термична обработка, смилане, покритие, и довършителни. Освен това, те могат да варират в зависимост от видовете пружини, но общата концепция остава ясна.
1. Навиване
В тази начална стъпка, операторите подават пружинна тел в CNC машина. Следваща, жицата се усуква в желаната формация, в зависимост от изискваната спецификация на жицата. На този етап се използват няколко метода:
- Навиване: Навиването използва пружинни навивачи или машини с компютърно цифрово управление за получаване на фиксирани намотки. Процесът се използва обикновено при компресиране, разширение, и торсионни пружини.
- Формиране: По време на процеса на формоване, CNC пружинните форми се използват за създаване на различни дизайни с множество завои и радиуси. Обикновено, Прилага се за дизайни на пружини за разтягане и усукване.
- Огъване: Огъването използва компютърно контролирани устройства за огъване на тел, за да постави телта в различни форми. Този процес често се прилага при производството на телени форми.
2. Термична обработка
The топлинна обработка позволява на пружините да приемат различна форма при напрежение от предвидената. Всеки от тях се основава на количеството на материала, тип за стерилизация, температура, и необходимата продължителност за този материал.
3. Смилане
Шлифоването на краищата на пружините е от съществено значение. Това позволява на пружината да стои изправена, когато е поставена вертикално или в други позиции. Той също така помага за улесняване на неговата функция.
4. Покритие и довършителни работи
Покритието и довършителните работи са централни за подобряване на естетическата стойност на пружините. например, галванопластиката с мед осигурява отлична проводимост. Междувременно, прахово покритие подобрява визуалната привлекателност на артикула. Другите повърхностни обработки могат да включват дробестене, което се прилага върху студено обработена пружина, обшивка, прахово боядисване, и анодиране.
Причини за повреди на пружините и мерки за тяхното отстраняване
Тези повреди могат да възникнат през пролетта и да доведат до повреда на оборудването, високи разходи за поддръжка, и намалена надеждност на продукта. Прегледът на тези повреди е важно да се отбележи за превантивни цели: По-долу са често срещаните причини и съответните им решения:
1. Неправилен избор на материал
Изборът на материали силно влияе върху свойствата на пружините. При избора на материалите е възможно да се направи компромис с характеристиките за разглежданите предимства. Ако не го направите, това може да доведе до проблеми. Следователно, препоръчително е да проучите различни материали, преди да направите избор.
2. Лошо качество на довършителни работи
Процесите на нанасяне на покритие и анодизиране, като прахово боядисване, повишават производителността на пружините. Липсата на правилно приложение и пълното изключване на тези процеси излага пружините на корозия във враждебна среда. Следователно, Правилното завършване е от съществено значение за поддържане на целостта на пружините.
3. Неопределена работна температура
Пружините трябва да са подходящи за температурите, при които ще се използват. Важен е изборът на материали, които не се деформират при високи температури. Използването на подходяща топлинна обработка е друг метод за подобряване. Допълнително, прилагането на покрития с висока термична стабилност може да подобри производителността.
4. Лоши производствени процеси
Проверките на качеството по време на производството са от решаващо значение. Те гарантират, че пружините работят и изглеждат според очакванията.
Заключение
Пружините са незаменими в продуктите, които съдържат движение. Пружините се компресират, за да съхраняват енергия и след това се освобождават по време на разширяване. За да изберете правилния тип пружина, познаването на различните видове и техните характеристики е задължително. Функционалността на всяка пружина зависи от вида на използвания материал, пролетната конструкция, и механизма за сглобяване. Консултиране на експерти in spring design ще ви помогне да вземете правилните решения за вашия проект!
