Винтовая пружина — это тип пружины , сделанной из длинного куска металла, намотанного вокруг себя. Витые пружины использовались во времена Римской империи, свидетельства этого можно найти в бронзовых фибулах — застежках, которые носили, в частности, римские солдаты. Они довольно часто встречаются во время римских археологических раскопок.
Витые пружины могут быть пружинами сжатия [1] или пружинами растяжения [2] или пружинами кручения [3] в зависимости от способа их навивки.
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.
Они обычно используются в матрасах, автомобильных подвесках [4] и бытовой сантехнике. Винтовые пружины бывают разных размеров и форм и могут использоваться для самых разных целей. Маленькие винтовые пружины часто используются в электронных устройствах, а более крупные — в автомобильных подвесках. Винтовые пружины могут быть изготовлены из различных материалов, включая сталь, латунь и бронзу. [5]
Жесткость пружины — это показатель того, насколько сильно винтовая пружина может удерживаться до тех пор, пока не сожмется на 1 дюйм (2,54 см). [6] Обычно жесткость пружины указывается производителем. Если жесткость пружины равна 100, то пружина сожмется на 1 дюйм (2,54 см) при нагрузке в 100 фунтов (45 кг). [7]
Типы винтовых пружин:
Сверхмощные пружины рассчитаны на высокие уровни силы и напряжения. [13] Они обычно используются в промышленных и коммерческих целях, где необходимо поддерживать или создавать тяжелые нагрузки. Сверхпрочные пружины могут быть изготовлены из различных материалов, включая сталь , нержавеющую сталь и титан . [14] Обычно они намного жестче и толще стандартных пружин (толщина 3–65 мм) [15] и могут иметь широкий диапазон размеров и форм. Из-за своей прочности и долговечности пружины для тяжелых условий эксплуатации обычно используются в автомобильной и горнодобывающей промышленности. Они также широко используются в строительстве, автоспорте, железнодорожном транспорте и других отраслях, где используется тяжелая техника.
Конструкция пружины должна учитывать желаемую жесткость пружины, а также количество места, доступного для пружины. Кроме того, пружины должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать силы, которые к ним будут приложены, например, вес автомобиля или давление газа. Конструкция пружин является важной частью многих инженерных приложений, и крайне важно обеспечить правильную и безопасную работу изделий. [16]
Винтовые пружины имеют множество применений; примечательные из них включают:
Винтовые пружины обычно используются в подвеске транспортных средств . 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 при нагрузке 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 диапазона хода, который 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. [18]
Производство пружин — это процесс изготовления пружин путем навивки, намотки или формирования стальной проволоки или других материалов. Производство пружин включает в себя различные процессы, в том числе холодную и горячую навивку. [19]
Чтобы удовлетворить требования сегодняшних потребителей, производители пружин должны иметь возможность производить пружины в широком диапазоне размеров и форм. В результате производство пружин становится все более сложным и специализированным. [20] Для производства качественной продукции они должны иметь глубокое понимание конструкции пружин. Кроме того, они должны уметь управлять различными станками для производства пружин с желаемыми характеристиками. Производство пружин является важной частью экономики, и производители пружин играют важную роль в обеспечении соответствия продукции самым высоким стандартам качества. [21]
Винтовые пружины для транспортных средств обычно изготавливаются из закаленной стали . Машина, называемая автоматической намоткой, принимает нагретую пружинную проволоку, поэтому ей можно 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 придания пружине определенных характеристик, таких как жесткость, демпфирование и прочность. [22]
