Маленькая пружинка на растяжение
Работа агрегата, где запланирована установка упругих элементов, зависит от нескольких факторов:
- грамотного расчета изделий;
- подбора материала под заданные характеристики и особенности применения пружины;
- точности изготовления;
- применяемого оборудования;
- выбранной технологии.
Мы представляем вашему вниманию каталог пружин сжатия с оптимальными параметрами характеристик, изготовленных в строгом соответствии с передовой технологией. Мы гарантируем высокое качество упругих элементов и их продолжительный период эксплуатации.
Конструктивные особенности:
В процессе использования, эти упругие элементы воспринимают внешнюю нагрузку по направлению продольной оси. При этом между соседними витками предусмотрены просветы. В процессе приложения внешней нагрузки, происходит деформация изделия с сокращением его длины. Деформация пружины происходит до того момента, пока соседние витки не вступят в плотный контакт, а просветы между ними полностью исчезнут. Как только внешнее воздействие будет отменено, пружины сжатия восстанавливают свои первоначальную длину и внешний вид.
Параметры и вид детали определяются:
- диаметром применяемых прутков;
- необходимым количеством витков;
- размерами шагов навивки;
- заданным диаметром.
Наибольшей популярностью пользуются упругие элементы цилиндрической винтовой формы с одинаковым диаметром изделия по всей длине. Подобные детали востребованы в различных отраслях, включая приборо- и машиностроение, газо/нефтедобычу, горнопромышленную отрасль и многие другие.
Помимо классической, цилиндрической пружины сжатия могут принимать бочкообразную, конусную и более сложные формы. Шаг витков бывает постоянным и переменным. Навивка осуществляется по направлению часовой стрелки или против него.
Особенности изготовления:
Чтобы упругие элементы эффективно справлялись с выполнением возложенной на них функции, они должны отвечать нескольким требованиям (согласно гост). Это касается повышенной прочности, пластичности, упругости, выносливости и релаксационной стойкости.
Чтобы придать готовой продукции желаемые параметры, необходимо:
- грамотно подбирать материал;
- с особой тщательностью провести расчеты;
- строго придерживаться технологии изготовления.
Качественные упругие элементы отвечают требованиям ГОСТ и техзаданию, поступившему от заказчика. Характеристики и размеры изделий могут соответствовать одному из тех классов точности. У высокоточных разновидностей пружин величины допустимых отклонений параметров не превышают 5%.
Детали должны иметь высокую чистоту поверхности. Наличие царапин и прочих дефектов категорически недопустимо, поскольку это сказывается на надежности и прочности упругого элемента.
Где приобрести?
Мы предлагаем купить пружины сжатия, полностью соответствующие положениям ГОСТ, для применения в различных сферах. Мы гарантируем высокие технические характеристики продукции, поскольку строго контролируем качество продукции. Закажите упругие элементы с необходимыми вам параметрами с оперативной доставкой.
Весь каталог пружин:
Пружины
Источник
Пружины растяжения навивают почти всегда вплотную или даже с натягом между витками, достигаемым смешением проволокопитателя навивочного автомата по отношению к навиваемым виткам (пружины с межвитковым давлением).
Концы пружин снабжают зацепами, с помощью которых ее соединяют со стягиваемыми деталями. В отличие от пружин сжатия, нуждающихся в жестком направлении торцов, пружины растяжения работают в свободном состояния, центрируясь только точками опоры (завеса). Крепление зацепами обладает шарнирным свойством, благодаря чему пружина может при растяжении менять пространственное положение в значительных пределах. Это делает пружины растяжения особенно удобными для соединения деталей, угловое положение которых изменяется при работе, например, для завеса рычагов (рис. 891, I, II).
Однако крепление зацепами обладает недостатками. Габаритная длина пружины растяжения за счет зацепов всегда больше, чем пружин сжатия одинаковой гибкости. Зацепами трудно обеспечить центральное приложение нагрузки; пружина подвергается дополнительным изгибающим нагрузкам, а в самих зацепах возникают высокие напряжения изгиба, которые могут привести со временем к появлению остаточных деформаций. Вследствие деформации зацепов и участков перехода зацепов в спираль пружина вытягивается и теряет упругие характеристики. Пружины растяжения могут работать без потери упругих свойств только при пониженных расчетных напряжениях.
По этим причинам пружины растяжения почти никогда не применяют в ответственных силовых механизмах (циклического действия). Пружины сжатия в этих условиях обеспечивают и меньшие габариты, и большую надежность работы.
В случаях, когда по условиям работы упругий элемент должен растягиваться с изменением своего пространственного положения, нередко применяют установку пружин сжатия с реверсорами (рис. 892, I, II, III). Пружины такого типа, однако, малопригодны для механизмов высокочастотного циклического действия, так как масса реверсоров вызывает дополнительные инерционные нагрузки.
Применяемые конструкции зацепов показаны на рис. 893. Наиболее простые способы изготовления зацепов — отгибание половины витка (рис. 893, I, II), целого витка (рис. 893, III, IV) или полутора—двух витков (рис. 893, V) — применяют для неответственных, слабонагруженных пружин, так как зацепы такого вида подвержены изгибу. Также подвержены изгибу и петлевые зацепы (рис. 893, VI—VIII), кроме того, их изготовление значительно сложнее. Несколько прочнее зацепы с концами, заведенными в спираль пружины (рис. 893, IX, X).
Легкие пружины из проволоки малого диаметра крепят в пластинках с отверстиями под витки (рис. 893, XI—XIII). В зацепах этого типа необходимо устранить самовыворачивание пружины из отверстий, а также смещение пластинки с плоскости симметрии пружины, что конструктивно не так просто выполнить.
Иногда пружины устанавливают на ввертных резьбовых пробках (рис. 893, XIV—XVI) с фиксацией конечных витков завальцовкой (рис. 893, XV) или расклепыванием ниток пробки (рис. 893, XVI). В конструкциях этого типа крайне неблагоприятны условия работы витка, сходящего с последней нитки резьбовой пробки; виток работает на излом и избежать этого явления невозможно, если даже свести последнюю нитку на нет или заправить резьбу на конус.
Аналогичное явление происходит в конструкции с закладной пробкой, передающей силу на последний виток пружины, свернутый в кольцо малого диаметра (рис. 893, XVII).
Наиболее равномерную передачу сил на витки обеспечивает заправка конечных витков на конус с отгибом последнего витка на зацеп (рис. 893, XVIII, XIX) или с применением закладных зацепов (рис. 893, ХX—XXII). Изготовление таких пружин, однако, затруднительно, особенно при закладных зацепах, когда навивка конусного конца пружины должна производиться при заранее установленном в пружине зацепе.
Из представленных на рис. 893 конструкций наибольшей прочностью отличается конструкция с коническим зацепом (рис. 893, XXXII). Конус зацепа следует (с учетом упругих деформаций конечных витков) делать несколько более пологим, чем внутренний конус витков.
Пружины растяжения рассчитывают по тем же формулам, что и пружины сжатия. Наличие изгибающих напряжений в зацепах и витках пружины (при внецентренном приложении нагрузки) учитывают снижением расчетных напряжений в 1,2—1,5 раза по сравнению с напряжениями, допускаемыми для пружин сжатия центрального нагружения.
На рис. 894 изображена характеристика пружины растяжения. На рис. 895 показана характеристика пружины с начальным натяжением (пружины с межвитковым давлением).
Длина рабочей части пружины растяжения определяется из выражения
где i — число рабочих витков.
Длина рабочей части пружины в растянутом состоянии
где λ — упругое перемещение пружины.
Длина развертки пружины
где α — угол подъема витков
Lз — развернутая длина зацепов. Приближенно можно считать, что
Пружины растяжения обычно устанавливают с предварительным натягом, обеспечивающим замыкание стягиваемых деталей на упор в начальном положении. Сила предварительного натяга определяется условиями работы механизма. Шаг витков в состоянии предварительного натяга делают не меньше 1,5—2 диаметров проволоки с учетом возможности вытяжки зацепов в эксплуатации.
При растяжении диаметр пружины несколько уменьшается вследствие увеличения угла наклона витков.
Источник
Прежде чем давать ответ на вопрос, как делают пружины растяжения или сжатия, необходимо прояснить их назначение, характеристики и их зависимость от геометрических размеров, свойств материалов и других влияющих факторов.
Определение
Пружина – это свёрнутая в спираль металлическая проволока. Её назначение – восстановление своих первоначальных размеров после деформации, вызванной растяжением или сжатием, а также упругое сопротивление такой деформации.
Геометрические особенности
В зависимости от назначения витки могут прилегать один к другому или иметь между собой некоторое расстояние. Также они бывают постоянного (цилиндрические) или переменного (конические) диаметров.
Крайние витки у пружин растяжения, как правило, отгибаются перпендикулярно остальным, чтобы за них можно было зацепиться. У пружин сжатия в некоторых случаях их шлифуют для получения плоской опорной поверхности.
Требования к материалам. Механические характеристики и термообработка
Процесс растяжения или сжатия – это деформация. Чтобы она могла происходить многократно, возникающие при изменении размеров напряжения не должны превышать предел упругости, т. е. некую величину, после которой возможно полное восстановление размеров.
Механические характеристики металлов, из которых изготавливают пружины, зависят от термообработки. В частности, у большинства углеродистых и легированных сталей упругость повышается после закалки. Чтобы избежать хрупкости металла или сплава, повысить его выносливость – способность воспринимать многократные деформации – его дополнительно подвергают отпуску.
У других пружинных материалов, не являющихся сталями – например, сплава 36НХТЮ, бериллиевая бронза и др. – улучшение механических параметров происходит после старения (нагрева и выдержки при высокой температуре).
В процессе изготовления – навивке – металл должен хорошо деформироваться. Его предел текучести – напряжение, при котором пластическая (неупругая) деформация происходит без увеличения нагрузки – должен быть как можно более низким. Для этого материал будущего изделия перед началом технологического процесса отжигают.
Один из центральных процессов изготовления – получение проволочной спирали. Он производится навивкой проволоки или прутка на оправку. Она может иметь цилиндрическую коническую или другую форму.
В зависимости от назначения изделия витки навиваются вплотную один к другому или с определённым шагом.
Плотная навивка обычно применяется для пружин растяжения, с шагом – для сжатия.
Холодный и горячий способы
Навивка пружинной проволоки на оправку может производиться с предварительным нагревом и без него.
При изготовлении изделий из тонкой проволоки нагрузка на оборудование невелика. Поэтому процесс можно вести холодным способом, без предварительного нагрева материала. Выбирая радиус оправки, следует учесть, что у до начала пластической деформации материалы сохраняют определённый запас упругости. После окончания навивки диаметр витков увеличивается.
Если проволока изготовлена из стали, обладающей в состоянии поставки высоким пределом текучести, перед началом процесса, её отжигают – нагревают и медленно охлаждают вместе с печью.
При изготовлении пружин и прутка большого диаметра (обычно более 16 мм) навивка ведётся горячим способом. Пруток нагревают до температуры, при которой текучесть снижается до минимума (около 600 С) и навивают на оправку, не охлаждая.
После окончания навивки у будущих пружин растяжения отгибают крайние витки, придают им требуемую форму. У пружин сжатия они могут шлифоваться, если последующая эксплуатация потребует плоских опорных поверхностей.
Термообработка после навивки
Как уже отмечалось ранее, механические свойства материалов пружин могут значительно меняться в зависимости от состояния материала.
Стальные — после завершения техпроцессов, связанных с пластической деформацией подвергают закалке и отпуску. Конкретный набор термических процессов определяется свойствами сталей и требованиями к готовым изделиям.
Пружины из других сплавов упрочняют другими способами, например, старением.
Нанесение покрытий
Поверхность готовой продукции для придания ей коррозионной стойкости подвергается химической обработке: оксидирование, анодирование, покрытие цинком и т.д.
Выбор конкретного вида обработки определяется материалом пружины и предполагаемыми условиями эксплуатации.
Источник
2018-12-29
Что за пружины в секционных воротах и зачем они нужны?
Пружины – это важная составляющая конструкции секционных ворот, служащая для балансировки полотна и более удобного его открывания. Потому в случае, если при составлении расчётов ворота позволяют выбрать из двух вариантов, нужно понимать, как сделать выбор и почему именно он будет правильным. Для этого необходимо знать особенности каждого вида пружин, их преимущества и недостатки.
Пружины бывают двух видов – растяжения и торсионные. Что выбрать для ваших ворот, решать вам, а мы поможем разобраться в выборе.
Система балансировки, в которой задействованы исследуемые нами детали, нужна воротам потому, что весят они прилично – около 90 кг; а промышленные и того больше – их вес может достигать 300 кг. Такую тяжесть поднимать вручную невозможно, да и зачем? На помощь человеку всегда приходит наука. Для того, чтобы легко поднимать и опускать полотно, ему нужен противовес. В секционных воротах эту задачу выполняют пружины. Они сжимаются и растягиваются, приводя в движение роллеты.
Попробуем выяснить, какой вид больше подходит вам.
Пружина – пример физики на службе человечества
Пружины растяжения: характеристики и особенности
Пружины растяжения работают за счёт растягивания и сокращения. Они устанавливаются парами по обеим сторонам полотна вертикально. Когда ворота опускаются вниз, механизм балансировки приводится в состояние накопления энергии – пружины растягиваются и готовы в любой момент сократиться, поднимая полотно вверх. Работают пружины независимо друг от друга, соединяясь с конструкцией ворот каждая своим тросиком. В случае если одна из пружин приходит в негодность, ворота продолжают функционировать, но нуждаются в ремонте, так как нагрузка перераспределяется на оставшиеся в рабочем состоянии детали.
Пружина растяжения
Недостаток пружин растяжения в том, что при закрытии ворот нужно приложить определённое усилие, чтобы растянуть их. Чем массивнее ворота, тем большая жёсткость будет у пружин, либо увеличится их число. В любом случае, объём усилий, прилагаемых для закрывания ворот, растёт с их массой. Так что, выходит, пружины растяжения подойдут для обычных гаражных ворот, но не подойдут для промышленных. Кроме того, они не слишком любят частое использование, потому специалисты рекомендуют применять их для ворот с частотой не более 5 циклов открытия/закрытия в день.
Пружинам растяжения в процессе эксплуатации нужна регулировка натяжения, так как со временем они растягиваются и теряют упругость. Делать это нужно не часто – около одного раза в 2 года. Это помогает компенсировать растяжение, возникающее со временем. Регулировку стоит проводить аккуратно, очень важно не переусердствовать, так как чрезмерное усилие может привести к поломке, в результате которой полотно рискует упасть на автомобиль или человека.
Этот вид пружин подойдёт для гаражных проёмов высотой от 2 метров. На более низкие проёмы устанавливаются только торсионы, так как конструкция с пружинами растяжения захватывает часть расстояния от притолоки вниз – это место занимают направляющие.
Пружина растяжения в конструкции ворот
Преимущество пружин растяжения состоит в том, что при установке ворот с ними потребуется относительно небольшое место над проёмом для монтажа – всего 100 мм и 125 мм для ручного и электропривода соответственно
Что такое торсионные пружины и как они работают?
Торсионная пружина – это механизм, работающий за счёт скручивания. В отличие от предыдущего варианта, они устанавливаются непосредственно на валу. Когда вал приводится в движение приводом и крутится, пружина начинает раскручиваться и накапливает энергию. Если отпустить ручку ворот, они автоматически откроются, так как торсион будет стремиться вернуться в состояние покоя.
Торсионная пружина
Торсионный привод достаточно мощный и надёжный, потому используется для оснащения тяжёлых ворот, но может быть установлен и на небольшое полотно.
Преимущество торсионных пружин в том, что они легко справляются с тяжеловесными воротами – с калиткой, промышленные и т. п.
Ресурс торсионов такой же, как и у пружин растяжения, но при этом они более выносливые по поднимаемому весу. Однако регулярное обслуживание требуется даже таким выносливым механизмам. Торсионные пружины нужно подтягивать, чтобы избежать заклинивания или падения створки. Тут стоит отметить ещё одно преимущество – даже в случае неисправности сработает механизм предотвращения падения. Храповая муфта заблокирует движение полотна, и ни машина, ни человек не получат травм.
Торсион в конструкции секционных ворот
Устанавливать ворота с торсионами можно на проёмы с высотой 210 мм и более (в домашнем гараже) и 400 мм и более (в промышленном). Если такой возможности нет, можно рассмотреть вариант установки ворот внутри помещения, на внутренней части притолоки, но это повысит стоимость конструкции и монтажа.
Как сделать правильный выбор между торсионными и пружинами растяжения?
Стоит оценить оба варианта по ключевым моментам:
- Ресурс работы
- Сложность монтажа и регулировки
- Безопасность эксплуатации
- Стоимость
Ресурс работы
Ресурс работы, как мы уже говорили, примерно одинаков. Завод заявляет официальные цифры – 25 000 циклов подъёма/опускания. Но при этом торсионы могут поднимать больший вес. Если установить ворота с разными вариантами балансировки полотна правильно, соблюдая все технические требования, они прослужат одинаково долго, и спустя 5 и более лет будут исправно работать. Конечно же, нужно помнить о том, что за механизмом нужно ухаживать, вовремя подтягивать пружины и не перегружать их больше, чем предполагается конструкцией.
Торсионные пружины выигрывают здесь по одной простой причине – они более универсальны, и могут устанавливаться как на бытовых, так и на промышленных воротах.
Сложность монтажа и регулировки
Установка торсионов проходит сложнее, так как требуется предварительно обеспечить их натяжение. Установить их на стену с заметной кривизной поверхности не получится – иначе они будут давать сбой, а полотно будет клинить. А вот если вы сделаете всё как надо, ворота будут работать без сбоев, тихо и плавно.
Пружины растяжения не требуют щепетильного подхода. Их легко установить, но шуму от них будет больше, даже при правильном закреплении.
Подтянуть торсионы можно всегда, и после этого они будут как новые. Пружины растяжения чаще всего нужно просто заменять на новые. К счастью, они и стоят дешевле.
Безопасность эксплуатации
Секционные ворота весят не так уж мало, чтобы полотно, падающее из-за сломавшейся пружины, показалось пустяком. Оно может упасть на вас или ваш автомобиль, и причинить вред. Потому в воротах обычно предусмотрен механизм безопасности.
В пружине растяжения есть ещё одна, поменьше. Она находится внутри и, в случае отказа внешней, выступает в роли подстраховки. Это называется «пружина в пружине». У торсионов такую страховочную роль играет храповый механизм.
Оба вида пружин делают ворота достаточно безопасными для эксплуатации
Стоимость
Первыми в конструкции секционных ворот появились торсионы. Пружины растяжения стали использовать позже для удешевления и упрощения конструкции. Такие ворота будут легче, проще в установке и дешевле.
Итак, подведём итоги. Какой же сделать выбор – торсионные или пружины растяжения? Для домашних гаражных ворот оба варианта конструкции равны по безопасности, надёжности и техническому ресурсу. При этом пружины растяжения дешевле и легче в установке. Однако они позволяют поднимать полотно только строго вертикально, в то время как торсионы подойдут для установки и на гильотинных, и на наклонных воротах.
Для промышленных ворот подойдут только торсионы, так как пружины растяжения, из-за их низкой «грузоподъёмности» на такие конструкции не устанавливаются.
Источник