ばねはさまざまなコンポーネントの同一の機械部品です. 時計に多く採用されています, 自動車, そしてスマートフォン. 泉質もたくさんの種類があります, そしてすべてその特性が異なります, そのため、適切なものを選択するのが難しくなります. 記事上で, 一般的なスプリングのタイプについて説明します, それらの用途, 彼らが作った材料, そして機械的なスプリングの故障.
フックの法則で説明されるバネの原理
バネは機械部品です, エネルギーを蓄える能力が高い. 荷重時にエネルギーを蓄積し、荷重が取り除かれるとエネルギーを放出します。. これはすべての春の品種の基本的な動作であり、フックの法則によって特徴付けられます。.
フックの法則によると.
ばねを圧縮または伸ばすために必要な力は、変位に直接関係して変化します。. 数学的に, それは次のように表されます:
F=−kX
この方程式では:
- F = 加えられる力
- X = スプリング変位/復元力, 変位に対してマイナス.
- k = ばね定数; それは春の性質による, スプリングのバネ性を測定する変数を通知します.
機械ばねの種類
ばねは多くの産業や分野で応用されています. さまざまな素材で作られており、形状もさまざまです, 通常作成されるオブジェクトとは異なります. バネの特徴は主に3種類に分かれます;
カテゴリ 01: コイルスプリング
つる巻きバネは、線材を螺旋状に巻いて断面を変化させたものです。. コイルばねの主な種類には次のものがあります。:
- 圧縮バネ: オープンコイルスプリングはアキシアル荷重なしで圧縮状態で使用されます。. これは、コイルの設計直径が負荷によって変化しないことを意味します。. これらのスプリングは、「クリック」動作が組み込まれるボールペンや、衝撃を吸収する自動車の設定に使用されています。.
- 引張りばね: 引張りばねは閉じたコイルで、伸ばすと張力が蓄えられ、放すと元の形状に戻ります。. ガレージドアや重量バージなどのプルタイプの配置でよく使用され、引き伸ばして重量を測定します。.
- トーションスプリング: ねじりバネは 2 つのコンポーネントを特定の角度で接続します. 通常、ねじることによって機能します。. ねじって使用し、解放すると自然な状態に戻り、エネルギーを放出します。. CNC 加工は、大量使用向けのカスタムねじりスプリングを成形するための理想的なアプローチです。.
- スパイラルスプリング: 渦巻バネは長方形の金属ストリップから作られています. エネルギーを蓄積し、それを均一に放出することができます。. 機械式時計に欠かせないゼンマイです。, おもちゃ, 特定の種類の動きを提供するシートリクライニングなどの動き.
カテゴリ 02: 板バネ
板バネの断面形状は長方形です。. これらのバネはリーフと呼ばれる金属板で構成されています。, 互いに重ね合わされて. これらのスプリングは通常大型自動車に使用されています. いくつかの一般的なタイプを以下に示します:
- 楕円形の板バネ: それらは、楕円形を形成するために互いに段階的に対向する 2 つの半楕円形のスプリングで構成されます。. 元は, それらはシャックルを交換するために車で使用されていましたが、ほとんどの現代の車で置き換えられています.
- 半楕円形の板バネ: これらは通常自動車で使用されます. 車両フレームの一端にさまざまなサイズの鋼板が取り付けられています, 最大のものはマスターリーフと呼ばれます. これらのスプリングは、オフロード走行時にソフトな着地を実現するのに非常に効率的です。. 加えて, メンテナンスの容易さとハイエンドの耐久性で知られています。.
- 四分の一楕円 楕円形板ばね: 四分の一楕円タイプまたは片持ちタイプのスプリングは、一端が車両フレームに固定され、もう一端がフロントアクスルに固定されています。. この設計により、衝撃荷重がかかると葉が大きく開き、小葉がレバーのように作用して衝撃を分散させます。.
- 4分の3楕円形板バネ: 四分の一楕円形と半楕円形の両方の特徴を組み合わせたスプリングタイプです。. 半楕円形部分は車両構造に固定され、楕円形部分の 4 分の 1 は前車軸に固定され、安定性が向上します。.
- 横型板ばね: サイドスプリングは側面に配置されています. 縦方向のスプリングは車両の長さに沿って走行しますが、. 一番長い葉が一番下にあります, 2 つのシャックルがデザインに追加されます. このセットアップは効果的かもしれません, 一部の自動車用途では望ましくない回転が発生します。.
カテゴリ 03: 皿ばね
皿バネはワッシャースプリングとも呼ばれます. 個別に使用することも、直列または並列構成で使用することもできます. これらのシステムを使用すると、限られたエリアで大きな重量を持ち上げることが可能です. 皿ばねの主な種類は次のとおりです。:
- 皿ばね皿ばね: 皿ばね, ベルヴィルスプリングとしても知られています, 荷重がかかったときにスプリングアクションを提供します. 設計により、かなりの荷重に耐えるのに最適です. サイズは比較的小さいです.
- 湾曲皿ばね: 三日月ワッシャーと呼ばれることもあります. 湾曲した皿バネは圧力が低く、振動による留め具の緩みを引き起こしません。. ボルトにかかる荷重を効果的に分散します。, ネジ, とナッツ, 特に振動機器では.
- すりわり付き皿ばね: 内側の周りにスロットが必要です, そして外側のエッジ. ギアのたわみが大きいと低い耐荷重能力を達成することが可能, オートマチックトランスミッション, このスプリングを利用したクラッチと.
バネの働き
ばねはさまざまな工業製品に重要な用途を持っています. バネの役割と用途は次のとおりです。:
衝撃吸収性
ばねは力を加えることによって受け入れて伸縮することができます。. この機能により、リスクを適切に管理できるようになります. 例えば, 自動車の中で, スプリングは、車が段差にぶつかるたびに衝撃力を軽減し、蓄積されたエネルギーをゆっくりと放出します。.
エネルギーの貯蔵と出力
ばねは機械的エネルギーの貯蔵においても重要な役割を果たします. エネルギーを安定的に貯蔵および放出できるため、一部の家電製品の電池を交換するのに価値があります。. 意図された用途は、機械式時計とガンボルトによってよくわかります。.
動作制御
スプリングは個別の部品の輸送を制御できます. これらのアプリケーションは、ガレージなどの多くの業界で見られます。, ドア, 計量機, 内燃機関のバルブ, およびクラッチ制御システム.
振動減衰
スプリングは振動を軽減するための非常に重要なツールです. したがって, 共振領域における製品の安定性の向上に役立ちます。. 自動車のサスペンションや電車の車両など、波紋に十分対処する必要がある用途で機能します。.
ばね製造に使用される材料の種類
| 材料 | ユニークな機能 |
| 低合金鋼 | 高温耐性; 強くて耐久性のある. |
| 冷間引抜線 | 引張強度の向上; 耐熱性が向上. |
| オイルテンパー線 | 疲労に強い; 熱や変形に強い. |
| ベイナイト硬化ストリップ | とても強い; 優れた耐疲労性. |
| ステンレス鋼 | 耐食性; 高い降伏強度. |
| 銅およびチタン合金 | 耐久性のある; 良好な耐食性. |
ばねの一般的な製造技術
ばねはさまざまな方法で製造できます, 巻き込みも含めて, 熱処理, 研削, コーティング, そして仕上げ. その上, スプリングの種類によって異なる場合があります, しかし、全体的なコンセプトは依然として明確です.
1. 巻き上げ
この最初のステップでは, オペレーターがスプリング ワイヤーを CNC 機械に供給します。. 次, ワイヤーをねじって希望の形状にします, ワイヤーの要求仕様に応じて. この段階ではいくつかの方法が使用されます:
- コイリング: コイリングでは、スプリングコイラーまたはコンピュータ数値制御機械を使用してセットコイルを取得します。. このプロセスは圧縮で一般的に使用されます, 拡大, そしてトーションスプリング.
- 形にする: 成形工程中, CNC スプリング フォーマーを使用して、複数の曲げや半径を備えたさまざまなデザインを作成します。. いつもの, 引張りばねおよびねじりばねの設計に適用されます.
- 曲げ: 曲げ加工では、コンピューター制御のワイヤー ベンダーを使用してワイヤーをさまざまな形状に加工します。. このプロセスは、ワイヤーフォームの製造によく適用されます。.
2. 熱処理
の 熱処理 応力がかかると、スプリングが意図した形状とは異なる形状をとることができます。. それぞれ材料量に基づいています, 滅菌できるタイプ, 温度, およびその素材に必要な期間.
3. 研削
スプリングの端を平らに研磨することが重要です. これにより、垂直または他の位置に置いたときにスプリングを直立させることができます。. また、その機能を促進するのにも役立ちます.
4. 塗装と仕上げ
スプリングの美的価値を高めるには、コーティングと仕上げが重要です. 例えば, 銅の電気メッキにより優れた導電性を実現. その間, 粉体塗装により商品の見た目の魅力が向上します. その他の表面処理には、冷間加工されたばねに適用されるショットピーニングが含まれる場合があります。, メッキ, 粉体塗装, そして陽極酸化.
スプリングの故障原因とその対策
これらの障害は春に発生し、機器の損傷につながる可能性があります。, 高いメンテナンス費用, 製品の信頼性が低下する. 予防のために、これらの失敗を確認することが重要です。: 以下は一般的な原因とそれに対応する解決策です。:
1. 材料の選択が間違っている
材料の選択はばねの特性に大きな影響を与えます. 材料を選択する際、利点を考慮して特性を犠牲にすることも可能です. そうしないと問題が発生する可能性があります. したがって, 選択する前に、さまざまな素材をリサーチすることをお勧めします.
2. 仕上げ品質が悪い
粉体塗装などの塗装や陽極酸化処理によりスプリングの性能が向上します。. これらのプロセスを適切に適用せず、完全に排除すると、過酷な環境でスプリングが腐食にさらされることになります。. したがって, スプリングの完全性を維持するには適切な仕上げが不可欠です.
3. 未定義の動作温度
スプリングは使用温度に適したものでなければなりません. 高温でも変形しない材料を選択することが重要です. 適切な熱処理を行うことも改善方法です. さらに, 熱安定性の高い仕上げを施すと性能が向上します.
4. 劣悪な製造プロセス
生産時の品質チェックは非常に重要です. スプリングが期待どおりに機能し、表示されることを保証します。.
結論
動きを伴う製品にはバネが欠かせません. バネは圧縮されてエネルギーを蓄え、膨張時に解放されます。. 適切なスプリングの種類を選択するには, さまざまな種類とその特徴に関する知識は必須です. 各スプリングの機能は、使用されている材料の種類によって異なります。, スプリング構造, そして組み立て機構. コンサルティング専門家 春のデザインは、プロジェクトに対して正しい決定を下すのに役立ちます!
