Где используются пружины растяжения
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 31 мая 2016;
проверки требуют 13 правок.
Витая цилиндрическая пружина растяжения
Пружина — упругий элемент машин и различных механизмов, накапливающий и отдающий, или поглощающий механическую энергию.
История[править | править код]
Исторически первыми упругими элементами применяемыми человеком считаются различные бытовые пинцеты и прищепки-зажимы, луки и удочки.
Теория[править | править код]
С точки зрения классической физики, пружину можно рассматривать как устройство, накапливающее потенциальную энергию путём изменения расстояния между атомами эластичного материала.
В теории упругости законом Гука установлено, что растяжение эластичного стержня пропорционально приложенной к нему силе, направленной вдоль его оси. В реальности этот закон выполняется не точно, а только при малых растяжениях и сжатиях. Если напряжение превышает определённый предел (предел текучести) в материале наступают необратимые нарушения его структуры, и деталь разрушается или получает необратимую деформацию. Следует отметить, что многие реальные материалы не имеют чётко обозначенного предела текучести, и закон Гука к ним неприменим. В таком случае, для материала устанавливается условный предел текучести.
Витые металлические пружины преобразуют деформацию сжатия/растяжения пружины в деформацию кручения материала из которого она изготовлена, и наоборот, деформацию кручения пружины в деформацию растяжения и изгиба металла, многократно усиливая коэффициент упругости за счёт увеличения длины проволоки противостоящей внешнему воздействию. Волновые пружины сжатия подобны множеству последовательно/параллельно соединённых рессор, работающих на изгиб.
Коэффициент жёсткости[править | править код]
Витая цилиндрическая пружина сжатия или растяжения, намотанная из цилиндрической проволоки и упруго деформируемая вдоль оси, имеет коэффициент жёсткости
где
dD — диаметр проволоки;
dF — диаметр намотки (измеряемый от оси проволоки);
n — число витков;
G — модуль сдвига (для обычной стали G ≈ 80 ГПа, для меди ~ 45 ГПа).
Виды пружин[править | править код]
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:
- торсионные — стержень, работающий на кручение (имеет большую длину, чем витая пружина)
- витые пружины, работающие на кручение (как в бельевых прищепках, в мышеловках и в канцелярских дыроколах).
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.
Основные параметры пружин[править | править код]
Силовые характеристики пружин: 1 — растущая, 2 — линейная, 3 — падающая, 4 — постоянная, 5 — ступенчатая
Для витых цилиндрических и конических:
- количество витков
- шаг витка
- диаметр проволоки
- предельно воспринимаемая нагрузка
- линейная зависимость между деформацией (осадкой) пружины и нагрузкой, приложенной к ней
Для волновых:
- сечение ленты
- число витков
- число волн на виток
- коэффициент жёсткости
- предельная нагрузка
также усталостные характеристики материалов.
Материал и технология изготовления[править | править код]
Пружина может быть изготовлена из любого материала, имеющего достаточно высокие прочностные и упругие свойства (сталь, пластмасса, дерево, фанера, даже картон).
Материал различных резин имеет упругие свойства не требующие придания ей особой формы и часто применяется в прямом виде, однако из-за менее определённых характеристик в точных машинах используется реже.
Стальные пружины общего назначения изготавливают из высокоуглеродистых сталей (У9А-У12А, 65, 70), легированных марганцем, кремнием, ванадием (65Г, 60С2А, 65С2ВА). Для пружин, работающих в агрессивных средах, применяют нержавеющую сталь (12Х18Н10Т), бериллиевую бронзу (БрБ-2), кремнемарганцевую бронзу (БрКМц3-1), оловянноцинковую бронзу (БрОЦ-4-3), титановые (ВТ-16) и никелевые сплавы (A-286, INCONEL, ELGILOY).
Небольшие пружины можно навивать из готовой проволоки, в то время как мощные изготавливаются из отожжённой стали и закаляются уже после формовки.
Применение пружин[править | править код]
Одна из самых известных пружин — кольцо для ключей
Пружина — один из самых широко применяемых элементов механизмов, конструкций, приборов. Используется для компенсации размерных неточностей, износа, снятия вибраций, как накопитель энергии, для простого измерения давления, веса, усилий и ускорений; предохранения от ударов и перегрузок.
В мягкой мебели и мебельных петлях и лифтах, в кнопках-застёжках, в карабинах, пружинных булавках, пружинных весах, отбойных молотках, в современных рельсовых скреплениях, в сцеплении, в механизмах часов, простых механических автоматах. Гидравлическая аппаратура не мыслима без пружин, упругость необходима для работы кнопок и клавиш управляющих устройств, спусковых механизмов и взрывателей.
В канцелярских товарах[править | править код]
- скрепки и канцелярские прищепки
- авторучки и механические карандаши
- степлеры и дыроколы
В строительстве[править | править код]
- Простейшие доводчики без гасителей для калиток и дверей интенсивного пользования, в холодном климате для тамбуров.
- В возвратных механизмах ручных жалюзи, роликовых ставен и тяжелых секционных ворот.
- В клапанах направления движения в общественных местах.
- В лифтовых буферах.
- В строениях и конструкциях на неустойчивых грунтах, в геологически активных местностях, как гаситель сейсмических волн.
В пресс-формах и штампах[править | править код]
В пресс-формах и штампах применяются пружины сжатия с прямоугольным сечением проволоки, они называются инструментальными пружинами. Благодаря прямоугольному сечению проволоки, пружина имеет более жесткие пружинные свойства при относительно небольших размерах, что очень удобно для размещения их в пресс-формы и штампы.
В огнестрельном оружии[править | править код]
- Боевая пружина, возвратная пружина, пружина магазина
- В симуляции оружия, оружие для страйкбола — пружина обычно используется для выталкивания снаряда в пружинно-поршневых винтовках.
В механизмах постоянной силы[править | править код]
Конструкция механизма или самой пружины обеспечивает постоянное усилие на грузонесущем элементе в определенном диапазоне перемещения.
- Опоры постоянного усилия для трубопроводов
- Роликовые пружины постоянного усилия или момента
- Уплотнения трубопроводной арматуры
- Заданная нагрузка для плавающих подшипников
См. также[править | править код]
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Справочные таблицы по деталям машин. — М.: Машиностроение, 1956.
- Техническая энциклопедия / Л. К. Мартенс. — М.: Советская энциклопедия, 1932. — Т. 18. — С. 424-464. — 898 с.
- Л. Е. Андреева. Упругие элементы приборов / В. И. Феодосьев. — М.: Машиностроение, 1962. — 456 с.
Источник
Работа цилиндрических пружин растяжения характеризуется деформацией изделия по принципу растяжения. Такой вид работы полезен для возврата подвижных частей механизмов. Отличительной особенностью среди изделий пружин являются крепежные элементы различной формы на торцевых основаниях. Приобрести пружины растяжения различных конфигураций вы можете на нашем сайте.
Основной принцип работы пружин растяжения
Изначально плотно сомкнутые витки пружины деформируются под действием механических сил, увеличивая длину изделия. В своей основе пружины растяжения имеют линейные функции. В процессе деформации основная нагрузка приходится вдоль оси пружины, увеличивая расстояние между витками. В состоянии покоя изделие принимает изначальную форму с плотно сомкнутыми витками, по которым определяется работоспособность и качество детали.
Где применяются пружины растяжения
Пружины растяжения имеют широкое распространение в производстве мебели, дверных механизмах, лифтовых шахтах и в устройствах бытовых приборов. Градация использования данного элемента начинается со сложных микро-механизмов медицинской техники и доходит до крупной строительной техники. Особенно эффективен данный вид изделия в отраслях легкой и тяжелой промышленности.
В большинстве случаев используются цилиндрические пружины растяжения. Однако в рессорах локомотивов и вагонов используются плоские пружины растяжения, принцип работы которых заключается в изгибе детали. Используются в устройствах подрессовывания колес железнодорожного транспорта.
Имеют большое значение в производстве военной техники. В частности артиллерийских систем и противотанковых установок. В сельскохозяйственной технике такие детали обеспечивают работу уборочных комбайнов и обрабатывающих механизмах. Выполняют опорную функцию на электростанциях и других устройствах в сфере электроэнергетики.
Конструкция таких изделий и область их применения зависят от физических и технических параметров пружин, таких как материал, размер и форма. Одним из центральных аспектов, определяющих область применения данного вида пружин, является вид крепления на торцевом основании.
Обычный вид крепления имеет широкий спектр применения. Такие пружины устанавливаются в большинстве конструкций. Характерен для множества отраслей промышленности и бытовых приборов. Имеют высокий коэффициент упругости. Пружины растяжения с высоким креплением наиболее удобные при монтаже, что значительно облегчает их установку. Усиленные замкнутые петли характерны для тяжелых нагрузок и обеспечивают максимально надежную фиксацию на длительный срок службы. Существует также пружины растяжения без элементов крепежа. Вместо этого они устанавливаются при помощи шпильки с резьбой, гарантируя тем самым мертвую хватку изделия с деталями.
Изготовление пружин растяжения: выбор из каталога или производство по чертежам
В зависимости от крепления, материала и формы изготовления определяется и сфера применения изделия. Обработка готовой продукции также определит и обеспечит ее долгосрочность и качество использования в дальнейшем.
На сайте нашего завода вы можете выбрать подходящий для вас вариант из широкого ассортимента каталога пружин растяжения. Если подходящий вариант не найден, мы можем предоставить вам производство пружин растяжения на заказ. Предоставив собственные чертежи пружин растяжения, или уточнив все условия и детали с нами, вы получаете индивидуальную продукцию в оптимально указанные сроки.
Возврат к списку
Источник
Масштабное развитие промышленности, внедрение новых идей для оптимизации процессов производства требуют от изготовителей поставки качественных и надежных пружин сжатия, растяжения, кручения и прочих. Это касается всех производителей, включая Сланцевский завод пружин. Его специалисты ответственно подходят к выполнению своей работы, ведь от качества изделий зависит не только престиж предприятия, но и бесперебойная деятельность всех отраслей в целом.
Основные из них рассмотрим далее:
- 1. Атомная энергетика. Такая важная отрасль, без которой невозможно функционирование современного мира, не может обойтись без пружин сжатия. Они используются для пружинных подвесок стационарных и турбинных трубопроводов. Главное требование к изделиям – способность выдерживать перепады температур (от -400 до +1200 Цельсия), бесперебойное функционирование в экстремальных условиях при рабочих деформациях 70 и 140 мм;
- Металлургия. В этой отрасли широкое распространение получили изделия из титановых сплавов. Они прочные, выносливые, при этом имеют несколько меньший вес (в среднем в 2-2,5 раза легче стальных), экономят монтажное пространство узлов;
- Военная промышленность. Оборона – главная задача каждого государства. Пружины используются для спусковых механизмов всех видов оружия, в ракетном и судоходном деле. Саперные принадлежности, оборудование для слежения, аппараты для утилизации вооружения не могут обойтись без данных изделий. В каталоге Сланцевского завода представлен полный ассортимент товаров с размерами. Для этой отрасли изготавливаются пружины из различных материалов, возможна дополнительная обработка в зависимости от заданных характеристик каждого конкретного заказа.
- Аграрное дело. Во многих машинах, используемых в сельскохозяйственном деле, применяются пружины сжатия и растяжения. Они выполняют функцию аккумуляторов энергии, амортизаторов, подъемников, включателей силовых приводов, упругих подвесок и тормозов. Здесь важно учитывать, что зачастую техника работает в неблагоприятных условиях, поэтому производителю аграрного оборудования важно покупать пружины сжатия и других видов, которые способны длительное время сохранять первоначальные характеристики.
- Бытовая сфера. Для этой отрасли выпускаются самые значительные объемы товаров. Пружины используются для изготовления бытовой техники (пульты ДУ, запирающие устройства), кровати, матрасы, мебель, кухонные принадлежности. Нигде не обойтись без пружин. Даже прищепки и женские украшения не обходятся без этих элементов. Выпускаются они различного диаметра. Возможна обработка конечных витков по заданным требованиям заказчика и другие моменты.
Заказать любые пружины можно стандартных замеров, а также по индивидуальным чертежам заказчика от одной штуки, что является одним из преимуществ завода. На сегодняшний день предприятие обеспечивает пружинами сжатия и другими типами не только государственные и частные предприятия Санкт-Петербурга, но и осуществляет доставку в другие области РФ, предотвращающую возникновение деформации изделий при перевозке. Также товары завода можно приобрести через филиалы, которые находятся в ряде городов России. Уточнить их адреса можно на сайте или по телефону в Санкт-Петербурге: +7 (812) 615-79-46.
Источник
Пружина – упругий, обычно витой элемент механизмов, отвечающий за возврат приложенного усилия. В зависимости от способа навивки работает в направлении сжатия или растяжения.
Виды пружин
По конструктивному признаку осуществляется классификация пружин на несколько разновидностей:
- Винтовые.
- Торсионные.
- Спиральные.
- Тарельчатые.
- Волновые.
Винтовые являются самыми широко распространенными. Они имеют форму трубки. Элемент получают методом навивки проволоки или прута на цилиндрический шаблон. После чего заготовка поддается закалке и отпуску. В зависимости от способа навивки зависит направление работы пружины. Наличие зазоров между витками позволяет ее использовать как элемент сжатия. Примером являются пружины в шариковых ручках, подвесках автомобилей, мототранспорта. При плотной навивке пружина срабатывает на растяжения. Такие элементы имеют на краях проушины зацепы. Их используют в механизмах автоматического закрывания двери.
Торсионные имеют аналогичное устройство, что и винтовые. Однако они устроены так, чтобы срабатывать на кручение и изгиб. Концы таких пружин сделаны удлиненными для зацепа при установке. При воздействии на скручивание элемент противодействует. Торсионные пружины, к примеру, используются в сложных механизмах закрывания дверей.
Спиральные имеют форму ленты закрученной в спираль. Этот элемент применяется для накопления энергии. При установке в механизм он закручивается, накапливая за счет своей упругости энергию на раскручивание. Именно такие пружины применяются в часовых механизмах, работающих на заводе без использования электрического источника энергии. Также их используют в ручных стартерах бензопил, мотокос для возврата шнура обратно и т.п.
Тарельчатая пружина имеет вид шайбы выгнутой под конус. За счет упругости металла она противодействует сжатию. Они постоянно подпирают гайки или другие комплектующие. Это достаточно редко применяемый элемент, однако он получил широкое распространение в механизмах рулевых реек большинства автомобилей.
Волновые представляют собой ленту уложенную по синусоиде, то есть волной. Она навивается по кругу, как и винтовые изделия. Однако благодаря волнообразной укладки при сжатии, она воздействует обратно одинаково по всей плоскости без стремления уйти в сторону. Такое ее качество важно при изготовлении точных механизмов. Волновой элемент также может изготавливаться в виде незамкнутого кольца или тарельчатой пружины с синусоидой.
Классификация пружин по способу нагрузки
Более важным параметром, чем само устройство пружины, является способ ее нагрузки. При изготовлении различных механизмов возможно предусмотреть установку в него пружины практически любого устройства, главное чтобы она подходила по способу нагрузки.
Выполняется классификация пружин на следующие разновидности по воздействию:
- Изгиб.
- Кручение.
- Растяжение.
- Сдавливание.
Пружины изгиба противодействуют на усилие, нацеленное на их изгиб. Это качество используется для поджатия деталей механизмов между собой. Примером являются тарельчатые пружины.
Кручения оснащаются удлиненными ровными краями зацепами, которые фиксируются в механизмах. При попытке изменения их нормального положения в любую сторону они за счет упругости навивки основного тела возвращаются обратно. Примером таких элементов выступают торсионные пружины в бельевых прищепках.
Сжатия и растяжения имеют похожее устройство и отличаются только величиной зазора между витками навивки. Элемент сжатия при сдавливающем воздействии оказывает противодействие. Именно такой тип пружин используется в прижимных клавишах. Пружина растяжения наоборот стремится принять свою нормальную форму на действие направленное на ее удлинение. Она используется в конструкции кроватей раскладушек, спусковых механизмах огнестрельного оружия.
Из чего сделана пружина
Для производства пружин применяется специализированная проволока, имеющая повышенные параметры упругости. Из нее делают все виды пружин, кроме тарельчатых. Последние изготавливаются путем штамповки по листовой стали.
Пружинная проволока производится методом проката из определенного стального сплава. Благодаря специализированному составу, после термообработки, готовое изделие не ломается при механическом воздействии в приделах расчетных нагрузок. Также оно приобретает повышенную устойчивость к снижению упругости после многократной деформации. Однако все пружины без исключения поддаются износу. Он проявляется в виде потери упругости. Со временем они перестают принимать, после деформации, свое изначальное положение, поэтому нуждаются в замене.
Жесткость пружин
Рабочая жесткость пружины зависит от ряда параметров:
- Химического состава металла.
- Способа термической обработки.
- Диаметра применяемой проволоки.
- Числа витков.
- Частоты витков.
Одним из самых важных параметров при выборе пружины является коэффициент ее жесткости. Он определяет, какое усилие требуется для сжатия или растяжения готового изделия. Этот параметр является следствием сложных инженерных расчетов, учитывающих множество показателей механизма, в который необходима установка пружины. Для рядового пользователя более привычной выступает оценка по уровню стойкости измеряемой в единицах веса. Большинство пружин просто оценивают по тому, какой массы груз может ее полностью деформировать.
Если пружина будет подходить к механизму по длине и диаметру, но при этом для ее деформации нужно значительно большее усилие, чем требуется, то система не сможет работать. По сути, развиваемое прижимное усилие не способно вызвать отклик упругости. Если же наоборот жесткости пружины окажется недостаточно, то растянувшись под нагрузкой, она не вернется обратно. Аналогичная ситуация будет и при сжатии.
Жесткость всех видов пружин зависима от температуры. При их подборе оптимально проводить оценку жесткости в той температуре, в которой она будет использоваться. Чем теплее, до определенного порога устойчивости металла, тем выше упругость. При охлаждении структура металла меняется, и пружины приобретают меньший ход и повышенную хрупкость. При эксплуатации в обычных условиях это почти незаметно. Однако такое качество явно проявляется в случае использования тонких пружин в условиях Севера.
Как сделать пружину в домашних условиях
Практически в каждом механизме, где применяется пружина, она имеет свои параметры диаметра и высоты. Вследствие этого после ее износа возникают трудности с заменой. Для достаточно современных механизмов пружины можно заказать у поставщика запчастей, но для старых уже снятых с производства это невозможно.
В таком случае пружину можно изготовить самостоятельно. Для ее производства в домашних условиях требуется наличие пружинной проволоки. Так как она чаще продается на вес от 1 кг, то этого излишне много для получения одной пружины. В таком случае можно приобрести в хозяйственном или автомагазине любую пружину сделанную из проволоки нужного диаметра. Используя ее как источник материала можно изготовить изделие требуемых параметров повторив фабричную технологию в упрощенном варианте. При термообработке пружин на производстве их нагрев и охлаждение делается с точным контролем температуры измерительным оборудованием. В домашних условиях можно приблизительно контролировать нагрев металла по цвету побежалости. При разной температуре тот меняет свой цвет. Сначала он сереет, потом синеет, краснеет, желтеет и становится почти белым.
Пружина донор разогревается любым доступным способом. Можно использовать горн, газовую или бензиновую горелку. Она греется до темно-красного цвета побежалости, после чего оставляется остывать на воздухе. Такая термообработка называется отжиг. Структура металла пружины меняется, и он становится податливым. Благодаря этому она легко разматывается на проволоку.
Далее проволока наматывается на шаблон нужного диаметра. В его качестве может использоваться прут, болт и т.д. Витки делаются вплотную. Затем заготовка снимается с бланка и из нее формируется необходимая пружина. Если она должна работать на сжатие, то витки разводятся. При изготовлении пружины растяжения в ней формируются проушины. Если же изготавливается торсионное изделие, то края оставляются длинными и ровными.
После этого заготовка снова разогревается до темно-красного цвета и остужается в машинном масле. Это закаляет металл, делая его снова твердым, упругим, но хрупким. Затем изделие снова греется горелкой, но уже до светло-серого цвета и оставляется остужаться на воздухе. В результате металл отпускается. Он сохраняет упругость, но теряет хрупкость. В таком виде изделие уже может использоваться по назначению.
Формы витых пружин
Витые пружины бывают:
- Цилиндрические.
- Конические.
Навитые на бланк пружины могут иметь не только правильную цилиндрическую форму, но и коническую. В ней каждый новый виток уже предыдущего. Такое изделие применяется в том случае, если на него дополнительно ложиться поддерживающая функция. Оно не только срабатывает на возврат при деформации, но и работает как опора. Конические пружины можно встретить на дорожных классических велосипедах, где они поддерживают сидение.
Цилиндрические и конические пружины могут быть обычными или составными. Составные являются сдвоенными. Это соединенные вместе 2 пружины разного диаметра. Одна располагается снаружи, а вторая ставится между ее витками. Таким образом, они работают вместе, обеспечивая необходимый уровень жесткости.
Похожие темы:
Источник