Виды пружин сжатия и их параметры
Пружины сжатия наиболее применяемый вид в современной промышленности и автомобилестроении. Благодаря своей конструкции такой вид изделий имеет высокую чувствительность к прикладываемым усилиям, поэтому довольно часто они являются частью манометрической техники и весовых приборов.
Основное назначение пружин сжатия – это накопление энергии, которая вырабатывается в процессе ее сжимания, необходимой для последующего противостояния прикладываемой нагрузке. После окончания воздействия внешних сил изделие восстанавливает свою начальную форму.
Виды пружин сжатия
По конфигурации исполнения различаются следующие виды пружин сжатия:
- цилиндрической формы, которые имеют постоянный интервал между витками;
- цилиндрической формы, интервал между витками – сменный;
- в форме бочонка;
- конической конструкции;
- клепсидра.
Для изготовления данных изделий используются определенные марки пружинных сплавов: 60С2А, 55С2, 65Г, Ст70. Диаметр применяемой проволоки (круглой формы) варьируется в диапазоне 0,3-40 мм. Включение термообработки в технологический процесс производства позволяет получать изделия, сохраняющие свою форму и упругие свойства в течение всего времени применения.
Параметры пружины сжатия
Для описания соответствующих характеристик пружины сжатия используются следующие параметры:
- диаметр проволоки, используемой для изготовления изделия (d);
- усредненное значение диаметра пружины (D);
- индекс – отношение среднего диаметра пружины к диаметру проволоки (c = D/d);
- количество включаемых в работу витков (n0);
- длина рабочей части пружины (H0);
- угол поднимания винтовой линии (γ = arctg(p/πD0));
- расстояние между витками, шаг (p = H0/ n).
Пружины сжатия, конструкции
Цилиндрические пружины
Наиболее распространенный вид используемых пружин имеет форму цилиндра. Для корректной работы данного вида пружины сжатия особенное значение уделяют конструкции крайних витков изделия. Форма этих узлов должна соответствовать определенным параметрам:
плоскость конечного витка должна иметь ровную форму, которая позволяет равномерно распределить опорное усилие, быть перпендикулярной к осевой линии изделия. Такие конструкционные особенности позволяют получить приложение нагрузки в полном объеме, а не одной точке; крайние витки в обязательном порядке изготавливаются в форме законченного кольца, что позволяет избежать смещения нагрузки от центра пружины (появления перекоса); конструкционное исполнение пружинного изделия своей формой должно максимально помогать определению центровки при его установке в опорных деталях.
Конические пружины
Используются в случаях, когда требуется увеличение показателя жесткости с повышением силы сжатия. Данная способность обусловлена разницей диаметров имеющихся витков. Первыми в деформацию включаются самые крупные элементы пружины, которые ложатся на опорную плоскость и тем самым исключаются из рабочего цикла. Жесткость оставшейся пружины многократно увеличивается в связи с уменьшением ее длины и диаметра оставшихся задействованных витков.
Призматические пружины
Находят свое применение в узкой специализации. Например, прямоугольная форма данного изделия широко применяется в подаче патронов заряженных в магазин автоматического оружия. Данная форма пружины имеет крайне нестабильную устойчивость, поэтому применяется с жестким ограничением своего положения. Для этого используются специальные направляющие элементы, которые своей формой повторяют конструкцию пружины.
Характеристики пружин сжатия
Для каждой выпускаемой пружины сжатия имеются определенные характеристики, которые учитываются при подборе места установки пружинного изделия, метода его крепления.
Жесткость
Качественный показатель, характеризующий зависимость возможной деформации изделия от прилагаемой к нему нагрузке. Для пружин сжатия деформация возрастает пропорционально приложенной силе сжимания. В графическом изображении данная зависимость имеет вид прямой линии.
Типы и виды пружин
Как ранее было отмечено, изготавливаются различные виды пружин, все они обладают своими определенными особенностями, которые стоит учитывать. Классификация проводится по конструктивным признакам. Выделяют следующие типы пружин:
Винтовые. Эта разновидность встречается в различных механизмах, устанавливается практически везде, к примеру, в автомобилях. При этом выделяют следующие типы автомобильных пружин: цилиндрические и конические, а также с переменным диаметром. Следует учитывать, что рассматриваемое изделие представлено витками с одинаковым и различным диаметром. Довольно распространенный признак применения заключается в установке пружинных амортизаторов, которые являются важным элементом конструкции автомобиля. В некоторых случаях проводится установка пружины с переменным шагом витков. Торсионные. Во многом этот вариант исполнения напоминает предыдущий, но при этом работает на кручение и изгиб. Подобная форма пружины позволяет устанавливать ее в качестве основного элемента подвески. Этот же механизм устанавливается для открытия и закрытия дверей, обеспечения функциональности противовесов. Спиральные. Этот вариант исполнения напоминает плоский вид пружины, который закручивается по спирали в виде ленты. Применяется устройство в качестве элемента для накопления кинетической энергии, освобождение которой происходит в определенных случаях. Примером можно назвать настенные или наручные часы, а также другие подобные механизмы. Тарельчатые
Рассматривая классификацию пружин следует уделить внимание тарельчатому варианту исполнения. Этот вариант исполнения не напоминает стандартный вид пружины, так как состоит из нескольких последовательных дисков, соединенных между собой
Основным преимуществом этого варианта исполнения можно назвать слабую степень деформации даже в случае оказания высокой нагрузки
Основным преимуществом этого варианта исполнения можно назвать слабую степень деформации даже в случае оказания высокой нагрузки
Зачастую устанавливается в случае изготовления предохранительных клапанов. Волновые. Этот вид представлен изогнутой по синусоиде металлической лентой, которая плавно накручивается по спирали. Достоинством можно назвать относительно небольшие размеры, из-за высокой точности применяются при создании опорных узлов, подшипников и арматуры, которая перекрывает поток при необходимости. Газовые. Этот вариант исполнения отводится в особую категорию, так как при изготовлении не применяется проволока, а газ вместе с поршнем. Высокая стоимость определена сложностью конструкции, однако она может гасить вибрации и нагрузки с высокой эффективностью.
Основным преимуществом этого варианта исполнения можно назвать слабую степень деформации даже в случае оказания высокой нагрузки. Зачастую устанавливается в случае изготовления предохранительных клапанов. Волновые. Этот вид представлен изогнутой по синусоиде металлической лентой, которая плавно накручивается по спирали. Достоинством можно назвать относительно небольшие размеры, из-за высокой точности применяются при создании опорных узлов, подшипников и арматуры, которая перекрывает поток при необходимости. Газовые. Этот вариант исполнения отводится в особую категорию, так как при изготовлении не применяется проволока, а газ вместе с поршнем. Высокая стоимость определена сложностью конструкции, однако она может гасить вибрации и нагрузки с высокой эффективностью.
Рассматривая все о пружинах следует уделить внимание также классификации по характеру нагрузки. По этому признаку выделяют следующие варианты исполнения:
- Изгиб. Подобный вид пружины при воздействии силы несущественно меняет свои размеры. Распространены торсионные пакеты, а также тарельчатые виды пружины.
- Пружина кручения. Этот вариант характеризуется небольшими размерами, устанавливаются при изготовлении прищепок.
- Сжатие и растяжение. Этот тип пружины весьма распространен, при приложении требуемого усилия происходит изменение линейных размеров. Сегодня он встречается в самых различных механизмах. Сжатие и растяжение применяется при создании промышленного и бытового оборудования.
Приведенная выше информация указывает на то, что есть просто огромное количество различных видов пружин, которые применяются в качестве основных элементов различных механизмов.
Соответствие маркировки пружин модели
Рассмотрим, какие пружины нужно использовать в конкретных моделях автопроизводителя ВАЗ:
- Пружины 2101 предназначены только для «копейки»;
- Более жесткая модификация имеет маркировку 21012. Они изготавливаются из более толстых прутьев, что делает изделия усиленными по сравнению с предыдущим аналогом. Их устанавливают на классику, в которой нужна более энергоемкая подвеска;
- Пружины с символами 2102 предназначены для универсалов модели 2102 и 21014. По сравнению с предыдущими модификациями эти детали на два сантиметра длиннее. Их можно ставить на седан, но только в том случае, если машина эксплуатируется в сельской местности. Такие пружины немного увеличивают клиренс машины. Однако их нельзя устанавливать, чтобы автомобиль смог перевозить более тяжелые грузы, чем предусмотрено производителем. В противном случае совсем скоро придется ремонтировать кузов.
- Обозначение 2108 получают детали, предназначенные для переднеприводных авто ВАЗ. Исключением является «Ока» и модели с мотором на 16 клапанов. Стоит учесть, что эти же пружины предназначены и для 21099. На эту модель не существует отдельных пружин, поэтому предложение продавца приобрести «оригиналы» для 99-й это не что иное, как попытка продать стандартные детали по большей стоимости.
- Элементы европейских производителей с маркировкой 2110 предназначены для моделей, начиная с 21102, и заканчивая 21104, а также для ВАЗ-2112 и 2114. Европейский вариант делает машину на 2 сантиметра ниже, но делает ее более управляемой на больших скоростях. Не стоит использовать такие детали на транспорте, часто передвигающемся по грунтовым дорогам и пересеченной местности.
- Модификации 2111 предназначены для задних подвесок моделей с идентичной маркировкой, а также ВАЗ-2113.
- Пружины из категории 2112 предназначены для передней части подвески таких моделей: 21113, 21103 и 2112.
- Полноприводные автомобили семейства ВАЗ оснащаются пружинами 2121.
Классификация пружин подвески по цвету
Чтобы правильно подобрать пружину для своего авто, автомобилист должен обратить внимание не только на маркировку в виде цветных полосок, нанесенных на внешнюю сторону витков. Немаловажным фактором также является цвет самой пружины
Некоторые думают, что окрас этих деталей выполняет лишь защитную функцию (краска действительно наносится для предотвращения образования коррозии металла). На самом деле в первую очередь это делается для того, чтобы ни автомобилист, ни продавец автозапчастей не совершили ошибку в выборе детали.
Так, цвет тела пружины указывает на модель машины, а также на место установки – задний или передний элемент. Обычно передняя пружина для машин семейства ВАЗ окрашена в черный цвет, а на витках используется соответствующая маркировка, которая будет означать степень жесткости.
Встречаются также модификации голубого цвета с переменным межвитковым расстоянием. На классику такие детали можно поставить на переднюю часть подвески.
Вот небольшая таблица того, каким цветом будет обозначаться конкретная пружина для некоторых моделей ВАЗ. Класс А, указанный в таблице – жесткая характеристика, а класс В – мягкая. Первая часть – маркировка жесткости передних элементов:
| Модель автомобиля: | Расцветка тела пружины | Маркировка «А» класса: | Маркировка «В» класса: |
| 2101 | черная | зеленая | желтая |
| 2101 с переменным шагом | Синяя с металлическим оттенком | зеленая | желтая |
| 2108 | черная | зеленая | желтая |
| 2110 | черная | зеленая | желтая |
| 2108 с переменным шагом | Синяя с металлическим оттенком | зеленая | желтая |
| 2121 | черная | не маркируется | белая |
| 1111 | черная | зеленая | белая |
| 2112 | черная | не маркируется | белая |
| 2123 | черная | не маркируется | белая |
Во второй части представлена маркировка жесткости задних пружин:
| Модель автомобиля: | Витки пружины: | Маркеры «А» класса: | Маркеры «В» класса: |
| 2101 | белые | зеленые | желтые |
| 2101 с переменным шагом | Голубые с металлическим оттенком | зеленые | желтые |
| 2102 | белые | синие | красные |
| 2102 с переменным шагом | Голубые с металлическим оттенком | зеленые | желтые |
| 2108 | белые | зеленые | желтые |
| 2108 с переменным шагом | Голубые с металлическим оттенком | зеленые | желтые |
| 21099 | белые | синие | красные |
| 2121 | белые | черные | не маркируются |
| 2121 с переменным шагом | Голубые с металлическим оттенком | зеленые | желтые |
| 2110 | белые | черные | не маркируются |
| 2110 с переменным шагом | Голубые с металлическим оттенком | зеленые | желтые |
| 2123 | белые | черные | не маркируются |
| 2111 | белые | голубые | оранжевые |
| 1111 | белые | зеленые | не маркируются |
Жесткость пружины. Как рассчитать.
Измерение параметров жесткости пружин разных типов
При производстве на предприятии и для применения необходимо определить способность пружины выдерживать определенные типы нагрузок. Для этого высчитывается т.н. коэффициент Гука – обозначение жесткости пружины, от которого зависит её надёжность. На этот параметр влияет материал, выбранный для изготовления. Это может быть сталь, легированная кремнием, ванадием, марганцем, другими добавками. Также применяются нержавейка, бериллиевая и кремнемарганцевая бронза, сплавы на основе никеля и титана. Если деталь выпускается для применения при высоких нагрузках, экстремальных температурах, используются специальные марки легированной стали. Нижегородская метизная корпорация имеет возможность производить пружины под заказ, создавая изделия с заданными характеристиками.
Что такое жесткость?
Говоря о практике, а не физических терминах, это сила, приложив которую, можно сжать пружину. Если вы знаете прилагаемое усилие, можно определить, какой будет деформация, и наоборот. Это существенно облегчает вычисления.
Коэффициент высчитывается для пружин кручения, растяжения, изгиба, сжатия – всех наиболее популярных в промышленности разновидностей этого изделия. Также следует отметить два основных типа:
- С линейной (постоянной) жесткостью;
- С прогрессивной (зависящей от положения витков) жесткостью.
Часто производитель наносит на готовую продукцию пометку краской. Если такого обозначения нет, применяется формула определения жесткости пружины через массу и длину, упрощающая задачу. Она изначально разрабатывалась для пружин растяжения, была получена методом измерения соответствия массы грузы с изменениями геометрии.
Также данный параметр может быть прогрессирующим – растущим — или регрессирующим – убывающим. Во втором случае параметр «жесткости» принято называть «мягкостью». В отдельных механизмах, например, в автомобилестроении, этот параметр особенно актуален.
Какие вводные данные требуются?
При расчёте важно знать следующую информацию:
- Из какого материала выполнено изделие;
- Точный диаметр витков – Dw ;
- Общий диаметр самой пружины – Dm ;
- Количество витков – Na .
Таким образом, к коэффициенту жесткости пружинного механизма может применяться формула:
k=G*(Dw)^4/8 * Na * (Dm)^3
Переменная G
означает модуль сдвига. Это значение можно найти в таблицах для разных материалов. К примеру, у пружинной сталиG=78,5 ГПа .
Далее разберемся, как определить жесткость пружины по формуле:
k=F/L.
Длина L
бывает двух типов:
- L1 – измеренная в вертикальном положении без груза;
- L2 – полученная при подвешивании груза с точно известной массой.
Например, 100
-граммовая гиря, закреплённая в нижней части, воздействует с силойF , равной1 Н . Получаем разницу между двумя показателями длины:
L = L2 – L1
При этом следует уточнить, что степень жесткости не определяет распрямление в исходное состояние. На него воздействуют сразу несколько факторов.
Насколько важен показатель, и на что он влияет?
Характеристики пружины важны не только для соответствия ГОСТам и проведения сертификации. Они влияют на сроки эксплуатации изделий, в которых используются, а это огромное количество приборов, деталей, механизмов, от мебели, до различных транспортных средств.
Поэтому данная величина напрямую влияет на надёжность готовых изделий, оборудования, техники, в которых используются элементы, содержащие пружины.
Часто люди интересуются, как рассчитать жесткость пружины цилиндрической винтовой. Для таких случаев учитывается не только модуль сдвига, но и параметр Rs
– напряжение, допускаемое при кручении. Здесь в расчёт берётся тип материала, его физические свойства, механические характеристики.
Следующий вопрос – в чем измеряется коэффициент жесткости пружины при расчётах. Традиционно в системе измерений, принятой в нашей стране принято записывать значение в Н/м
– ньютонах на один метр. Также это значение в качестве альтернативного варианта может записываться в килограммах на квадратный сантиметр, дин/см, граммах на квадратный сантиметр (расчёты в системе СГС).
Какими бывают стяжки для пружин?
Инструменты для выполнения стяжки пружин делятся на 2 основных группы и могут быть:
- Стационарными – предназначены для станций технического обслуживания.
- Переносными – используются обычными пользователями.
С точки зрения метода фиксации пружины, стяжки делятся на следующие разновидности:
- Центральные – имеют резьбовой стержень или гидравлический цилиндр, которые, находясь в рабочем состоянии проходят через центральную часть пружины. Захват пружины обеспечивается специальными «чашками» или дисковыми упорами.
- Макферсон – предполагают размещение резьбового стержня или гидравлического цилиндра в рабочем состоянии за пределами пружины. В качестве захватов для пружины используются крючья или С-образные упоры, действующие по принципу консоли.
Стяжки центрального типа могут использоваться только при обслуживании пружин в подвесках стандартной схемы, при условии отдельного размещения пружины и амортизатора. В свою очередь модели макферсон могут применяться при работе с объединенными амортизаторными стойками.
Что касается типа привода, то на выбор пользователей предлагаются модель механического (в виде резьбового стержня) или гидравлического (с гидроцилиндром усилием до 2-х тонн) типов. Последний вариант предназначен для обслуживания грузовых автомобилей и сельскохозяйственной техники.
Ассортимент инструментов и приспособлений предлагает возможность покупки недорогого универсального набора. Комплект инструментов может включать в себя необходимые составляющие в виде рабочего цилиндра и зажимов с фиксаторами, а также специальные адаптеры, ключи и так далее.
Пружины благодаря своим упругим свойствам получили широкое применение в различных машинах и приборах. Они предназначены для
- создания достоянной силы нажатия и натяжения между деталями машин или прибора (во фрикционных передачах, муфтах, тормозах и т. п.);
- виброизоляции и амортизации ударов (амортизаторы, буферы, рессоры и т. п.);
- аккумулирования энергии с последующим использованием пружины как двигателя (часовые и прочие пружины);
- измерения сил (в динамометрах и других измерительных приборах).
По конструкции различают, пружины:
- винтовые — цилиндрические одножильные, многожильные и составные, конические и фасонные;
- тарельчатые;
- плоские спиральные;
- листовые рессоры.
Винтовые пружины изготовляют из проволоки в большинстве случаев круглого, а иногда прямоугольного сечения. Материал проволоки для пружин — стали (ГОСТ 14959-69): высокоуглеродистые 65, 70, 75, марганцовистые 65Г, 55ГС, кремнистые 55С2, 60С2, 60С2А, 70СЗА, хромомарганцовистая 50ХГ, хромованадиевая 50ХФА, кремневольфрамистая 65С2ВА и кремнийникелевая 60С2Н2А. Для пружин, работающих в химически активной среде, применяют проволоку из бронз БрКМцЗ-1, БрОЦ4-3 и др.
Рис. 1
Винтовые цилиндрические одножильные пружины (рис. 1) широко применяют в общем машиностроении, так как они просты по конструкции и удобны при установке их на рабочее место. Чаще других применяют пружины из проволоки круглого сечения, так как напряжения и деформации в них распределяются более равномерно и стоимость их по сравнению с другими пружинами наименьшая. Пружины из проволоки квадратного или прямоугольного сечения применяют лишь при больших сжимающих нагрузках. Назначение винтовых цилиндрических пружин различное. Винтовые многожильные (рис. 2, а) и составные (концентрические) пружины (рис. 2, б) применяют при больших нагрузках в целях уменьшения габаритных размеров, а винтовые конические (рис. 2, в) и фасонные — при необходимости иметь переменную жесткость. Тарельчатые пружины (рис. 2, г) составляют из конусных дисков (тарелок). Применяют при больших нагрузках и относительно малых габаритных размерах, например в качестве буферов в различных амортизаторах. Тарельчатое пружины нормализованы ГОСТ 3057—79. Материал пружин — кремнистая сталь 60С2А. Плоские спиральные пружины (рис. 2, д) изготовляют из тонкой высококачественной углеродистой стальной ленты. Применяют в качестве заводных для аккумулирования энергии завода, которая используется в часовых механизмах, автоматическом оружии и т. д. Листовые рессоры (рис. 2, е) для повышения демпфирующей способности составляют из стальных листов различной длины. Применяют для упругой подвески автомобилей, железнодорожных вагонов и других транспортных средств. Рессоры изготовляют из кремнистой стали 60С2 и 60С2А.
Типы и виды пружин
Как ранее было отмечено, изготавливаются различные виды пружин, все они обладают своими определенными особенностями, которые стоит учитывать. Классификация проводится по конструктивным признакам. Выделяют следующие типы пружин:
Винтовые. Эта разновидность встречается в различных механизмах, устанавливается практически везде, к примеру, в автомобилях. При этом выделяют следующие типы автомобильных пружин: цилиндрические и конические, а также с переменным диаметром. Следует учитывать, что рассматриваемое изделие представлено витками с одинаковым и различным диаметром. Довольно распространенный признак применения заключается в установке пружинных амортизаторов, которые являются важным элементом конструкции автомобиля. В некоторых случаях проводится установка пружины с переменным шагом витков. Торсионные. Во многом этот вариант исполнения напоминает предыдущий, но при этом работает на кручение и изгиб. Подобная форма пружины позволяет устанавливать ее в качестве основного элемента подвески. Этот же механизм устанавливается для открытия и закрытия дверей, обеспечения функциональности противовесов. Спиральные. Этот вариант исполнения напоминает плоский вид пружины, который закручивается по спирали в виде ленты. Применяется устройство в качестве элемента для накопления кинетической энергии, освобождение которой происходит в определенных случаях. Примером можно назвать настенные или наручные часы, а также другие подобные механизмы. Тарельчатые
Рассматривая классификацию пружин следует уделить внимание тарельчатому варианту исполнения. Этот вариант исполнения не напоминает стандартный вид пружины, так как состоит из нескольких последовательных дисков, соединенных между собой. Основным преимуществом этого варианта исполнения можно назвать слабую степень деформации даже в случае оказания высокой нагрузки
Основным преимуществом этого варианта исполнения можно назвать слабую степень деформации даже в случае оказания высокой нагрузки
Зачастую устанавливается в случае изготовления предохранительных клапанов. Волновые. Этот вид представлен изогнутой по синусоиде металлической лентой, которая плавно накручивается по спирали. Достоинством можно назвать относительно небольшие размеры, из-за высокой точности применяются при создании опорных узлов, подшипников и арматуры, которая перекрывает поток при необходимости. Газовые. Этот вариант исполнения отводится в особую категорию, так как при изготовлении не применяется проволока, а газ вместе с поршнем. Высокая стоимость определена сложностью конструкции, однако она может гасить вибрации и нагрузки с высокой эффективностью.
Основным преимуществом этого варианта исполнения можно назвать слабую степень деформации даже в случае оказания высокой нагрузки. Зачастую устанавливается в случае изготовления предохранительных клапанов. Волновые. Этот вид представлен изогнутой по синусоиде металлической лентой, которая плавно накручивается по спирали. Достоинством можно назвать относительно небольшие размеры, из-за высокой точности применяются при создании опорных узлов, подшипников и арматуры, которая перекрывает поток при необходимости. Газовые. Этот вариант исполнения отводится в особую категорию, так как при изготовлении не применяется проволока, а газ вместе с поршнем. Высокая стоимость определена сложностью конструкции, однако она может гасить вибрации и нагрузки с высокой эффективностью.
Рассматривая все о пружинах следует уделить внимание также классификации по характеру нагрузки. По этому признаку выделяют следующие варианты исполнения:
- Изгиб. Подобный вид пружины при воздействии силы несущественно меняет свои размеры. Распространены торсионные пакеты, а также тарельчатые виды пружины.
- Пружина кручения. Этот вариант характеризуется небольшими размерами, устанавливаются при изготовлении прищепок.
- Сжатие и растяжение. Этот тип пружины весьма распространен, при приложении требуемого усилия происходит изменение линейных размеров. Сегодня он встречается в самых различных механизмах. Сжатие и растяжение применяется при создании промышленного и бытового оборудования.
Приведенная выше информация указывает на то, что есть просто огромное количество различных видов пружин, которые применяются в качестве основных элементов различных механизмов.
Какие бывают типы пружин
В первую очередь их принято делить на предназначенные для работы в режиме растягивания и предназначенные для работы в режиме сжатия.
Пружины растяжения при действии на них полезной нагрузки растягиваются. Они не нуждаются в жёстком захвате и, как правило, имеют нулевой шаг, т. е. витки у них прилегают вплотную друг к другу. В обычной жизни подобные изделия большинство людей может заметить, проходя через двери с механическим механизмом закрытия или при пользовании пружинными весами. В технике пружины растяжения используются для соединения элементов, положение которых меняется при их работе. В качестве примера можно привести завес рычагов.
Пружины сжатия под нагрузкой по длине уменьшаются. Для правильной работы их концы должны быть жёстко зафиксированы. Витки проволоки в свободном состоянии не касаются друг друга, т.к. им необходим некоторый промежуток, чтобы под внешней нагрузкой было куда перемещаться. В качестве примера использования таких изделий можно привести пружину в шариковой ручке или автомобильную подвеску.
В технике широкое применение находят и другие типы пружин: пружины кручения (в точных весах), плоские спиральные (как заводные в часах), плоские (в автомобильных рессорах), тарельчатые (в грузовых весах). В некотором роде пружинами можно назвать некоторые изделия из резины и из других полимерных эластичных материалов. Все они работают по одной и той же схеме – запасают кинетическую энергию в виде энергии упругости, а затем, когда нагрузка ослабнет или вовсе перестанет действовать, её возвращают.
Виды пружин
Витая цилиндрическая пружина сжатия
Тарельчатые пружины
Место установки тарельчатых пружин
По виду воспринимаемой нагрузки:
- пружины сжатия;
- пружины растяжения;
- пружины кручения;
- пружины изгиба.
Пружины растяжения — рассчитаны на увеличение длины под нагрузкой. В ненагруженном состоянии обычно имеют сомкнувшиеся витки. На концах для закрепления пружины на конструкции имеются крючки или кольца.
Пружины сжатия — рассчитаны на уменьшение длины под нагрузкой. Витки таких пружин без нагрузки не касаются друг друга. Концевые витки поджимают к соседним и торцы пружины шлифуют. Длинные пружины сжатия, во избежание потери устойчивости, ставят на оправки или стаканы, либо используют менее габаритные волновые пружины.
У пружин растяжения-сжатия под действием постоянной по величине силы витки испытывают напряжения двух видов: изгиба и кручения.
Пружина изгиба — применяется для передачи упругих деформаций при незначительных изменениях геометрических размеров пружины или пакета пружин (рессоры, тарельчатые пружины).Они имеют разнообразную простую форму ( торсионы, стопорные кольца и шайбы, упругие зажимы, элементы реле и т.п.)
Пружины кручения — могут быть двух видов:
В приборостроении известна пружина Бурдона — трубчатая пружина в манометрах для измерения давления, играющая роль чувствительного элемента.
По конструкции:
- витые цилиндрические (винтовые);
- витые конические (амортизаторы);
- спиральные (в балансе часов);
- плоские;
- пластинчатые (например, рессоры);
- тарельчатые;
- волновые
- торсионные;
- жидкостные;
- газовые.
Призматическая пружина
| Примеры применении пружин рас – Ус i японка пружин ежа гни с ревер-тижсния сораын д. я восприятия растягивающих сил. |
Призматические пружины отличаются неустойчивостью, легко искривляются и скручиваются под нагрузкой. По этой причине их устанавливают всегда в жестких внутренних или наружных направляющих, по форме соответствующих форме пружины в плане.
| К определению внутренних силовых факторов в поперечном сечении витка призматической пружины. |
Призматические пружины во избежание искажения их формы в процессе деформации необходимо монтировать в направляющих-стаканах или на оправках.
Призматические пружины следует использовать только в случае острой необходимости, обусловленной габаритными и другими конструктивными соображениями. Призматические пружины при несимметричном очертании витков необходимо монтировать, во избежание искривления, в направляющих стаканах или на оправках.
Ось витков призматических пружин чаще всего располагается на призме, имеющей в плане вид прямоугольника со скругленными углами.
| К определению внутренних силовых факторов в поперечном сечении витка призматической пружины. |
Рассмотрим расчет призматических пружин сжатия на прочность и жесткость.
При несимметричном очертании витков призматические пружины необходимо монтировать в направляющих стаканах или на оправках во избежание искривления.
Рассмотрим потенциальную энергию деформации нагруженной призматической пружины с прямолинейной осью и плоскими витками прямоугольной формы. Введем следующие обозначения: ось / – главная центральная ось поперечного сечения проволоки, лежащая в плоскости витка; ось 2 – главная центральная ось поперечного сечения проволоки, перпендикулярная к плоскости витка, и ось 3 – касательная к оси проволоки.
Для дальнейших преобразований уравнения ( 97) необходимо получить зависимость между осадкой А и нагрузкой Р, действующей на призматическую пружину.
В главе XII рассматриваются точные и приближенные методы исследования устойчивости сжатых стержней постоянного и переменного сечения, а также устойчивость цилиндрических и призматических пружин сжатия.
В пружинах с витками некруглой формы материал находится в значительно более тяжелых условиях работы, чем в винтовых цилиндрических пружинах; поэтому призматические пружины следует использовать только в случае острой необходимости, обусловленной габаритными и другими конструктивными соображениями. Призматические пружины при несимметричном очертании витка во избежание искривления всегда необходимо монтировать в направляющих стаканах или на оправках.
В пружинах с витками некруглой формы материал находится в значительно более тяжелых условиях работы, чем в винтовых цилиндрических пружинах; поэтому призматические пружины следует использовать только в случае острой необходимости, обусловленной габаритными и другими конструктивными соображениями. Призматические пружины при несимметричном очертании витка во избежание искривления всегда необходимо монтировать в направляющих стаканах или на оправках.
Призматические пружины следует использовать только в случае острой необходимости, обусловленной габаритными и другими конструктивными соображениями. Призматические пружины при несимметричном очертании витков необходимо монтировать, во избежание искривления, в направляющих стаканах или на оправках.
