Типы пружин и их применение: обзор




Пружины вездесущи во всех видах машин — от потребительских товаров до тяжелого промышленного оборудования, разбирая все, что связано с механизмом, и есть вероятность, что вы найдете пружину внутри. Пружины являются устройствами для накопления механической энергии — считайте их аналогами батарей! Самые ранние пружинные часы появились в 1400-х годах.

Типы пружин и их применение

Наиболее распространенным способом классификации пружин является то, как к ним применяется нагрузка. Вы, вероятно, знакомы со следующим:

  • Пружина сжатия: предназначена для работы с сжимающей нагрузкой и применяется в амортизаторах, пружинных матрацах, механических карандашах и выдвижных ручках.
  • Пружина растяжения: предназначена для работы с растягивающей нагрузкой, они встречаются в багажных весах и механизмах гаражных ворот.
  • Торсионная пружина: предназначена для работы с крутящим моментом (скручивающая сила) применяется в подвесках автомобилей.

Каждый из этих типов может быть дополнительно охарактеризован. Мы можем посмотреть на соотношение между силой, приложенной к пружине, и ее результирующим смещением. Завод пружин теперь выпускает широкий ассортимент, и опять же, существует три класса изделий: пружины с линейной (или постоянной) скоростью, пружины с переменной скоростью и пружины с постоянной силой.

Линейные пружины

Линейные пружины подчиняются закону Гука (F = k * x), что означает, что сила, необходимая для растяжения или сжатия такой пружины на расстояние x, пропорциональна расстоянию, если сила не превышает предел упругости пружины. Пружины кручения подчиняются аналогичной версии закона Гука (F = k * θ, где θ — угол). В обоих случаях k — это скорость пружины, и она остается постоянной независимо от отклонения пружины. Вот почему линейные пружины также известны как пружины с постоянной скоростью.

Пружины с переменной скоростью

С другой стороны, пружина с переменной скоростью не имеет одинаковой скорости пружины по всей своей осевой длине. У вас может быть постепенное изменение скорости пружины или более резкое изменение.

Известная пружина переменной скорости — это пружина сжатия в форме конуса, чаще всего встречающаяся в аккумуляторных коробках. Полностью сжатая высота может составлять всего один диаметр проволоки. Пружины с переменной скоростью также имеют дополнительное преимущество: они устойчивы в поперечном направлении и менее подвержены деформации.

Пружины постоянной силы

Само собой разумеющееся по своему названию пружина постоянной силы требует почти одинаковой силы, независимо от того, как долго растягивается. Пружины постоянной силы также называются пружинными часами. Этот тип пружины обычно представляет собой спиральную ленту из пружинной стали, используемую в противовесах, таких как регулировка высоты для мониторов и, как вы уже догадались, часов.

Изготовление пружин

Пружины также могут быть классифицированы по тому, как они сделаны. Первой пружиной, которая приходит в голову большинству людей, является, вероятно, металлическая спиральная пружина, также известная как спиральная пружина. Однако есть много других типов. Даже эластичная лента может считаться пружиной с переменной скоростью, поскольку она сохраняет механическую энергию.