Винтовая пружина — это механическое устройство, которое обычно используется для накопления энергии и последующего ее высвобождения, для поглощения ударов или для поддержания силы между контактирующими поверхностями. Они изготовлены из эластичного материала, имеющего форму спирали , которая при разгрузке возвращается к своей естественной длине.
При растяжении или сжатии материал (проволока) винтовой пружины подвергается кручению. Таким образом, характеристики пружины зависят от модуля сдвига .
Витую пружину можно также использовать в качестве пружины кручения : в этом случае пружина в целом подвергается кручению вокруг своей винтовой оси. Таким образом , материал пружины подвергается изгибающему моменту , уменьшающему или увеличивающему радиус спирали. В этом режиме характеристики пружины определяет модуль Юнга материала.
Жесткость пружины — это показатель того, насколько сильно винтовая пружина может удерживаться до тех пор, пока не сожмется на 1 дюйм (2,54 см). Жесткость пружины обычно указывается производителем. Если пружина имеет жесткость 100, то пружина сожмется на 1 дюйм при нагрузке в 100 фунтов (45 кг). [1]
Типы винтовых пружин:
Винтовые пружины имеют множество применений; примечательные из них включают:
Винтовые пружины обычно используются в подвеске автомобиля . Эти пружины представляют собой пружины сжатия и могут сильно различаться по прочности и размеру в зависимости от применения. Подвеска с винтовой пружиной может быть от жесткой до мягкой в зависимости от автомобиля, на котором она используется. Винтовая пружина может быть установлена вместе с амортизатором или установлена отдельно. Винтовые пружины в грузовиках позволяют им плавно ездить в разгруженном состоянии, а после нагрузки пружина сжимается и становится жесткой. Это позволяет автомобилю меньше подпрыгивать при загрузке. Подвеска с винтовой пружиной также используется в автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками, чтобы автомобиль мог поглощать неровности и иметь низкий крен кузова. На внедорожниках они используются из-за дальности хода, которую они допускают за рулем.
Винтовые пружины, используемые в двигателе, представляют собой пружины сжатия и играют важную роль в закрытии клапанов, подающих воздух и выпускающих выхлопные газы из камеры сгорания. Пружина прикреплена к коромыслу, который соединен с клапаном.
Винтовые пружины растяжения и растяжения из данного материала, диаметра проволоки и диаметра витка оказывают одинаковое усилие при полной нагрузке; Увеличение количества витков просто (линейно) увеличивает свободную длину и сжатую/расширенную длину.
Металлические винтовые пружины изготавливаются путем наматывания проволоки на фигурную форму — для формирования цилиндрических винтовых пружин используется цилиндр.
Винтовые пружины для транспортных средств обычно изготавливаются из закаленной стали . Машина, называемая автоматической намоткой, использует нагретую пружинную проволоку, чтобы ей можно было легко придать нужную форму. Затем его подают на токарный станок с металлическим стержнем с винтовой пружиной желаемого размера. Машина берет проволоку и направляет ее на прядильный стержень, а также проталкивает ее поперек стержня, образуя несколько витков. Затем пружина выталкивается из машины, и оператор помещает ее в масло для остывания. Затем пружину закаливают , чтобы она потеряла хрупкость при охлаждении. Размер и прочность катушки можно контролировать в зависимости от размера стержня токарного станка и используемого материала. Различные сплавы используются для получения определенных характеристик пружины, таких как жесткость, демпфирование и прочность [2].
