Пружина – это упругий элемент, назначение которого заключается в накапливании и поглощении механической энергии. В технике наиболее распространены пружины из сплавов металлов: высокоуглеродистых и нержавеющих сталей, различных видов бронзы (бериллиевой, марганцевой, оловянной). Но также эти детали могут быть изготовлены из других неметаллических материалов, имеющих высокую степень прочности и упругости, например пластмассы, дерева или фанеры.

Небольших размеров изготавливаются путем кручения проволоки малых диаметров, а крупные отливаются из отожженной стали с дальнейшей термообработкой.

Классификация

По характеру действующей на них нагрузки пружины бывают следующих видов:

• - под нагрузкой уменьшают свою длину, в свободном состоянии витки не касаются друг друга.
• Пружины расширения наоборот увеличивают свою длину вследствие нагрузки. При отсутствии приложенной силы витки сомкнуты.
• Пружины кручения могут быть двух разновидностей: торсионные - в форме стержня, работающего на кручение, и витые. Примеры последних - это металлические элементы в прищепках для белья или мышеловках.

В зависимости от исполненной конструкции пружины могут быть витые конические - такие применяются в качестве амортизаторов, и витые цилиндрические - винтовые, например в степлерах или дыроколах. Пластинчатые используются как рессоры, а спиральные в механических часах. Пружины тарельчатые применяются при приложении значительной силы, но малой деформации, например в подъемных кранах. Кроме того есть плоские и торсионные разновидности этих изделий.

Основные характеристики

Витые цилиндрические и конические пружины имеют такие свойства, как:

• диаметр проволоки;
• количество витков и их шаг;
• усталостные показатели;
• общий диаметр.

Под термином усталостной прочности подразумевают способность витой пружины не разрушаться (накапливать микротрещины) под действием регулярных циклических нагрузок. Эта величина имеет свой предел, определенный для каждого конкретного материала.

Сведения из физики

По классическому определению в физике пружина это устройство, имеющее способность накапливать потенциальную энергию посредством изменений расстояний между атомами материала, из которого она изготовлена.

По закону Гука величина растяжения упругого стержня прямо пропорциональна силе, приложенной к нему вдоль его оси. На практике это правило действует только при малых сжатиях и растяжениях. Причем ко многим материалам, используемым в реальной жизни, это закон вообще не применим.

Все пружины, в соответствии с требованиями ГОСТа должны пройти проверку на динамическую нагрузку. Такие испытания подразделяются на следующие виды: проверка пружин на ударную нагрузку; проверка пружин на многократно-повторную нагрузку.

Под процессом навивки пружин принято понимать процедуру, при которой стальному прутку или пружинной проволоке придается форма пружины. Навивка пружин может быть двух видов: холодная навивка пружин, горячая навивка пружин.

Особенности изготовления и виды пружин растяжения

Что же такое пружина?

Отзывы строителей о крепеже бруса на узел сила

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК ВИНТОВЫХ ПРУЖИН СЖАТИЯ

Методология расчета пружины сжатия.

Жесткость (Зависимость деформации от нагрузки)

Для винтовых пружин сжатия деформация пропорциональна нагрузке (силе воздействия). Это характерно для большинства видов пружин. Это означает, что кривая зависимости изгиба от нагрузки в большинстве случаев имеет вид прямой, как видно на графике

Пружины из сейчас в завтра

Волнистые пружины с зазором и перекрытием

Область применения обычных волновых пружин с зазором и с перекрытием очень широка. Одновитковые Волновые пружины сжатия с перекрытием и с зазором превосходно заменяют штампованные одновитковые пружинные шайбы. Стандартные Волновые пружины сжатия с перекрытием и с зазором используются во множестве сфер применения. Для небольших деформаций, низких и средних сил они работают точно и надежно. При малых перемещениях и усилиях от небольших до средних они работают с высокой точностью и надежностью.

Волновые пружины с соприкасающимися вершинами

Уникальное преимущество волновых пружин состоит в том, что они экономят место при замене витых пружин. Уменьшение рабочей высоты пружины при сохранении рабочего хода уменьшает размер полости под пружину. Уменьшение габаритов узла снижает его материалоемкость, трудоемкость и сокращает расходы на производство.

ПРУЖИНЫ СЖАТИЯ КОНИЧЕСКИЕ

Вибрации сопровождают нас повсюду и в большинстве случаев эти вибрации являются нежелательными. В первую очередь можно назвать вибрации и колебания авто- и железнодорожного транспорта, моторов и станков, нефтяных и газовых платформ, зданий и сооружений в зоне повышенной сейсмической опасности, нежелательные вибрации лабораторных столов (особенно оптических), установок и т.д. Во всех этих случаях стоит задача изолировать полезную нагрузку (салон автомобиля, железнодорожный вагон, установку и т.д.) от источника вибраций

Dt - Диаметр проволоки D y - Внешний диаметр Lo - Свободная длина Ро - Высота d - Диаметр отверстия c - Жесткость Ln - Длина нагруженной пружины при Fn Fn - Максимально допустимое усилие пружины в Ньютонах

Пружины растяжения с усиленной петлей имеют замкнутые петли, обе петли находятся в одной плоскости. Такая особенность усиленных пружин обусловлена необходимостью получения максимального усилия пружины и наиболее высокого сопротивления деформациям. Данные разновидности пружин накапливают механическую энергию за счет своего удлинения под воздействием нагрузки. Приводные пружины сконструированы для кругового вращения не более 10 или 20 оборотов, не включая указанного ниже предварительного натяжения. Пружина специальной формы и имеет начальное усилие плотно намотанного рулона. Используется для линейного движения дает постоянное усилие во время своего хода. Монтируется различными способами и может быть растянута частично или полностью.

Ракушечные пружины (называемые ещё плоскими спиральными пружинами из ленты) предназначены для того, чтобы давать усилие кручения (круговые движения). В отличие от плотно намотанных пружин привода, описанных на предыдущей странице, плоская спиральная пружина имеет открытую намотку, что при правильной установке снижает трение к нулю. Однако в результате снижается максимальный крутящий момент. В стандартном исполнении пружины сделаны из нержавеющей полосы максимального срока службы.

Crest - to - Crest (ВЕРШИНА К ВЕРШИНЕ)

В волновых пружинах CREST-TO-CREST соседние витки опираются друг на друга, соприкасаясь своими вершинами. Коэффициент жесткости такой пружины обратно пропорционален числу витков. обычно они применяются в тех случаях, когда требуются малые или средние коэффициенты жесткости при больших деформациях и малых или средних нагрузках.

Линейный экспандер (пружина - расширитель)

Линейный экспандер (пружина-расширитель) представляет собой непрерывную синусоидальную ленту, изготовленную из термообработанного пружинного материала. Он работает как нагрузочный элемент, обладая приблизительно теми же характеристиками нагрузка/деформация, что и волновая пружина.

Пружинящие элементы представляют из себя упругие изделия, особенностью которых является самостоятельное восстановление первоначальной формы после воздействия на них нагрузок, приводящих к деформации. Для производства пружин применяют различные материалы: твердые материалы (рессоры из металла), газообразные (воздух в шинах транспортных средств) и гидравлические (масляные амортизаторы). Однако, когда речь идет о пружинах, то чаще всего подразумеваются изделия из твердых материалов, преимущественно различных металлов и сплавов - латуни, различных сталей, бронзы. Однако в некоторых случаях применяются и пружины из специальных сплавов, армированных пластмасс, резины.

Самыми распространенными пружинами являются винтовые или, как их еще называют, витые. Так же пружины делятся на несколько типов: плоские пружины (пластинчатые), спиральные и тарельчатые . Плоские пружины чаще всего используются в подвесках автомобилей, например, в качестве рессор. В качестве примера применения спиральные пружин, имеющих вид плоской ленты, свернутой по спирали, можно назвать их использование в заводных механизмах часов. Тарельчатые пружины состоят из одного или нескольких дисков из металла, где силы с разными направлениями векторов воздействуют от самой большой тарелки в направлении центра пружины. В качестве примера тарельчатой пружины можно привести такую деталь, как контрящая шайба. Принцип ее работы заключается в том, что будучи прижатой к деталям крепления, она не дает им сместиться за счет того, что стремиться к распрямлению.

Пружина — деталь

Самым общим определением для пружин может послужить следующее утверждение: пружина - это деталь, подвергающаяся упругой деформации и под действием этих внешних сил накапливает энергию, которая затем расходуется при ее распрямлении. Главными функциями пружин можно назвать поддержание крепежных деталей в рамках заданного расстояния и передачи и контроле движения. Благодаря своим механическим свойствам пружины нашли широкое применение практически во всех отраслях промышленности и хозяйства. Способ движения пружин описал английский физик Р. Гук (1635 – 1703), в честь которого данный закон и был назван. Согласно этому закону, деформация пружины и сила, ее вызывающая, прямо пропорциональны. Соответственно, чем большая сила была приложена, тем больше пружина подвергается деформации.

Закон Гука

Однако закон Гука справедлив только до тех пор, пока не превышен предел текучести, текучестью по закону Гука называется максимально допустимый уровень напряжения, после превышения которого разрушается молекулярная структура материала. После превышения предела текучести деформация становится необратимой и наступает разрушение изделия. Однако, в связи с тем, что многие пружины изготавливаются из таких материалов, которые определенного предела не имеют, к ним применяется такой термин, как «условный предел текучести».

Под общим названием пружины объединяют упругие элементы, накапливающие и передающие энергию вследствие упругих деформаций под действием переменных нагрузок. Упругие элементы могут быть металлическими, жидкостными и газовыми.

Разные типы пружин широко применяются в конструкции самых разных механизмах и приборах. В сложных механизмах и агрегатах количество пружинных элементов может исчисляться сотнями и каждый из них выполняет сложные функции. Пружины используются как элемент измерительных приборов, двигателей, находят применение в устройствах, предназначенных для амортизации и виброизоляции, обеспечивают перемещения подвижных элементов кулачковых механизмов и клапанов, необходимую силу сжатия и натяжения в тормозных элементах, муфтах. При внешней простоте конструкции пружины представляют собой ответственные детали, требующие сложных расчетов при разработке и высокой точности изготовления.

Пружины классифицируют по характеристикам жесткости, типу нагрузки, особенностям конструкции.

По типу нагрузки различают пружины изгиба, сжатия, растяжения и кручения.

Витые пружины растяжения предназначены для работы в условиях продольно-осевых нагрузок, растягивающих пружину. Витки пружин растяжения в ненагруженном состоянии, как правило, сомкнуты. Пружины этого типа под нагрузкой растягиваются. Для крепления к конструкции на концах пружины при изготовлении формируют кольца или крючки.

Продольно-осевые нагрузки на сжатие воспринимаются пружинами сжатия. Пружины сжатия отличаются сравнительно широким шагом витков, который уменьшается при нагружении детали. Для равномерного распределения нагрузки вдоль оси пружины, на торцах изделия предусмотрены плоские опорные поверхности (торцовки).

Витые пружины растяжения и сжатия изготавливают из высокоуглеродистых сталей разных марок. В зависимости от требуемых технических и эксплуатационных качеств пружины малых сечений изготавливают из углеродистых сталей марок У9А… У12А и кремнистых, в частности 60С2А. Для производства пружин ответственного назначения применяются сложнолегированные хромомарганцевые, хромокремнемарганцевые, хромованадиевые стали, устойчивые к переменным напряжениям. Детали, предназначенные для эксплуатации в химически агрессивных средах, изготавливают из цветных металлов, в частности бериллиевых бронз, которые представляют собой самый совершенный материал для производства упругих элементов. Бериллиевые бронзы устойчивы к износу и не искрят, что особенно важно в некоторых видах производства. В некоторых случаях вместо бериллиевых бронз предпочтительнее использовать различные марки кремнемарганцевых бронз.

Изготовление пружин происходит по следующей схеме:

Навивка;

Формирование зацепов (для пружин растяжения) или отделка торцов (пружины сжатия) ;

Термическая обработка;

Заневоливание.

Порядок действий зависит от диаметра проволоки. Проволока малых сечений (до 10 мм) как правило подвергается термообработке до навивки пружины. Навивка производится холодным методом, готовое изделие подвергается отпуску. Проволока сечением свыше 10 мм подвергается навивке горячим методом, после чего готовая пружина проходит полный цикл термообработки. Пружинная проволока подразделяется на три класса: высокой, повышенной и нормальной прочности.

В случаях, когда кроме упругости требуется податливость элемента при минимальных габаритах, применяются многожильные пружины, изготовленные из стальных тросов, свитых из 2…6 проволок. Такие пружины представляют собой один из лучших элементов для виброзащиты конструкции. Обычно многожильные пружины эксплуатируются как пружины сжатия, иногда - как пружины кручения.

Пружины изгиба имеют сравнительно простую геометрию. К этому типу относятся разнообразные зажимы, стопорные элементы, торсионы и прочие детали, предназначенные для передачи упругих деформаций с минимальными изменениями геометрии.

Пружины кручения работают на скручивание под действием пары сил, прилагаемых в параллельных плоскостях, расположенных перпендикулярно относительно оси пружины. Подразделяются на витые и торсионные. Витыми называют пружины, применяющиеся в бельевых прищепках, мышеловках и прочих устройствах, срабатывающих на открывание-закрывание. В торсионных пружинах момент кручения передается на вал, а пружина накручивается на него. Торсионные пружины, они же плоские спиральные ленточные пружины используются как аккумуляторы энергии в заводных механизмах и некоторых измерительных приборах. Изготавливаются из углеродистой стали высокого качества, прочной и пластичной.

При необходимости уменьшить вероятность возникновения резонанса сила воздействия и упругая деформация пружины должны находиться в нелинейной зависимости. Эта задача решается за счет применения в конструкции так называемых фвасонных пружин, работающих преимущественно на сжатие. К этому типу относятся параболоидные, конические и телескопические пружины.

Пружины могут быть и жесткими, таким как пружины прорезного типа, изготовленные из отрезков труб круглого сечения. Такие пружины работают как на сжатие, так и на растяжение.

Для восприятия больших нагрузок в условиях ограниченного пространства применяются пружины тарельчатого типа . Основное предназначение тарельчатых пружин - гашение ударных нагрузок и демпфирование энергии колебаний, они применяются в буферных устройствах. Для производства тарельчатых пружин чаще всего используется сталь 60С2А.

В амортизаторах используются пружины кольцевого типа , в которых под нагрузкой кольца вдвигаются друг в друга. Пружины, работающие на односторонние изгибающие нагрузки, могут быть и плоскими. Плоская пружина представляет собой предварительно изогнутую жестко зафиксированную пластину.

Помимо этого в конструкции механизмов встречаются торсионные валы и фигурные пружины.

Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2015.06.02

Виды пружин

Пружина — упругий элемент, служащий для временного накопления энергии благодаря упругой деформации под действием нагрузки. Материалом упругового элемента может быть использован не только металл – твёрдый материал, но и жидкость, и газ.

Пружина является одной из широко распространенных деталей машин, станков и приборов. Во многих механизмах имеются десятки и сотни пружин, выполняющих ответственные и сложные функции. Упругие свойства пружин позволяют использовать их для обеспечения силы натяжения или нажатия в муфтах, тормозах, фрикционных передачах и т. п.; для аккумулирования энергии с последующим использованием пружины как двигателя; для виброизоляции и амортизации ударов; для возвратных перемещений клапанов, кулачковых механизмов; для измерения сил в динамометрах и других приборах. Во многих случаях пружины относятся к таким деталям, для которых требуется высокая точность расчета и изготовления.

Различают следующие типы пружин:

по виду воспринимаемой нагрузки – сжатия, растяжения, кручения, изгиба.

по конструкции и форме – витые цилиндрические (винтовые), витые конические (амортизаторы), тарельчатые, пластинчатые, торсионные, жидкостные, газовые, плоские, спиральные.

по характеристике – постоянной и переменной жесткости.

Пружины сжатия — характеризуются расстоянием между витками (шаг пружины), которое уменьшается под воздействием нагрузки - пружины упруго деформируются (сжимаются). Крайние витки пружин сжатия имеют специально обработанную опорную поверхность (торцовка) для равномерного распределения усилия по оси пружины;

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 кручения — это пружины, работающие на скручивание, подвергающиеся нагрузке от пары сил, действующих в параллельных плоскостях, перпендикулярных оси. Такие пружины в основном работают на изгиб, их разделяют на:

торсионные, когда стержень работает на кручение. В этом случае он гораздо длиннее витой пружины;

витые, работающие по принципу мышеловок и бельевых прищепок, а также канцелярских дыроколов, т.е. которые скручиваются и раскручиваются.

Пружины изгиба - имеют разнообразную простую форму (торсионы, стопорные кольца и шайбы, упругие зажимы, элементы реле и т.п.) и применяются для передачи упругих деформаций при незначительных изменениях геометрических размеров пружины или пакета пружин (рессоры, тарельчатые пружины).

По конструкции

Для больших нагрузок при малых упругих перемещениях и стесненных габаритах по оси приложения нагрузки применяют тарельчатые пружины.

Для больших нагрузок при необходимости рассеяния большого количества энергии (амортизаторы) применяют кольцевые пружины, в которых кольца при нагружении вдвигаются одно в другое, причем наружные кольца растягиваются, а внутренние сжимаются.

При стесненных по оси габаритах и не стесненных габаритах в боковом направлении применяют упругие элементы, работающие на изгиб, – рессоры.

Пружины кручения в обычных условиях применяют в виде витых цилиндрических пружин, а при стесненных габаритах по оси и преимущественно при небольших крутящих моментах в виде плоских спиральных пружин.

При не стесненных по оси габаритах, значительных крутящих моментах, необходимости воспринятия некоторых изгибающих моментов и при небольшой требуемой податливости применяют торсионные валы.

Упругие элементы относят к деталям машин, требующим достаточно точных расчетов. В частности, их обязательно рассчитывают на жесткость. При этом неточности расчета не могут быть компенсированы запасами жесткости.

Фасонные пружины применяют главным образом при необходимости получения нелинейной характеристики, т. е. нелинейной зависимости между силой и упругим перемещением пружины. Нелинейная характеристика пружин (возрастание жесткости пружины с нагрузкой) уменьшает опасность резонансных колебаний.

Пружины с нелинейной характеристикой могут воспринимать, большую энергию удара, чем пружины с линейной характеристикой тех же габаритных размеров и т. д.

К фасонным пружинам относят конические пружины (рис. 3.4.58, а) параболоидные пружины (рис. 3.4.58, б); телескопические буферные пружины для больших нагрузок, выполняемые из полосовой стали (рис. 3.4.58, в).

Фасонные пружины выполняют обычно в виде пружин сжатия. Витки фасонных пружин в связи с разным радиусом имеют различную жесткость. Нелинейная характеристика фасонных пружин связана с тем, что при возрастании нагрузки происходит постепенная посадка витков большого радиуса одного на другой или на опорную поверхность. Таким образом, часть витков перестает деформироваться, и пружина становится более жесткой.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Преступления против правосудия

Понятие и виды преступлений против правосудия. Посягательства на судей и сотрудников органов предварительного расследования. Служебные преступления участников уголовного судопроизводства. Фальсификация и сокрытие доказательств. Невыполнение процессуальных решений

Лекарственные средства, влияющие на адренергические синапсы

Строение адренергического синапса. Лекарственные средства, стимулирующие адренергическую передачу.

План воспитательной работы с детьми, нуждающимися в оздоровлении

ПЛАН воспитательной работы с детьми, нуждающимися в оздоровлении, оздоровительного лагеря с дневным пребыванием детей государственного учреждения образования «Ижский учебно-педагогический комплекс детский сад – базовая школа» «Солнечная страна»

Справка о трудовой занятости и доходах

форма для заполнения. Пример справки о доходах и трудовой занятости

Артикуляторные механизмы

Речь невозможна без работы следующих 4х механизмов: 1) The power mechanism 2) the vibrator mechanism 3) the resonator mechanism 4) the obstructor mechanism.