Спиральная пружина — это механическое устройство, которое обычно используется для хранения энергии и ее последующего высвобождения, для поглощения удара или для поддержания силы между соприкасающимися поверхностями. Они сделаны из эластичного материала, сформированного в форме спирали , которая возвращается к своей естественной длине при снятии нагрузки.
При растяжении или сжатии материал (проволока) спиральной пружины подвергается кручению. Поэтому характеристики пружины зависят от модуля сдвига .
Спиральная пружина может также использоваться как пружина кручения : в этом случае пружина в целом подвергается кручению вокруг своей винтовой оси. Материал пружины, таким образом, подвергается изгибающему моменту , либо уменьшая, либо увеличивая радиус спирали. В этом режиме именно модуль Юнга материала определяет характеристики пружины.
Жесткость пружины — это измерение того, сколько может удерживать спиральная пружина, пока она не сожмется на 1 дюйм (2,54 см). Жесткость пружины обычно указывается производителем. Если жесткость пружины равна 100, то пружина сожмется на 1 дюйм при нагрузке в 100 фунтов (45 кг). [1]
Типы спиральных пружин:
Спиральные пружины имеют множество применений; наиболее примечательными из них являются:
Винтовые пружины обычно используются в подвеске транспортных средств . Эти пружины являются пружинами сжатия и могут сильно различаться по прочности и размеру в зависимости от применения. Подвеска с винтовой пружиной может быть жесткой или мягкой в зависимости от транспортного средства, на котором она используется. Винтовая пружина может быть установлена как с амортизатором, так и отдельно. Винтовые пружины в грузовиках позволяют им плавно ездить без нагрузки, а после нагрузки пружина сжимается и становится жесткой. Это позволяет транспортному средству меньше подпрыгивать при нагрузке. Подвеска с винтовой пружиной также используется в автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками, чтобы автомобиль мог поглощать удары и иметь низкий крен кузова. Во внедорожных транспортных средствах они используются из-за их диапазона хода, который они допускают на колесе.
Винтовые пружины, используемые в двигателе, являются пружинами сжатия и играют важную роль в закрытии клапанов, которые подают воздух и выпускают выхлопные газы из камеры сгорания. Пружина прикреплена к коромыслу, которое соединено с клапаном.
Пружины растяжения и растяжения из заданного материала, диаметра проволоки и диаметра витка при полной нагрузке оказывают одинаковое усилие; увеличение числа витков просто (линейно) увеличивает свободную длину и сжатую/растянутую длину.
Металлические пружины изготавливаются путем намотки проволоки на формовочную оправку – для изготовления цилиндрических пружин используется цилиндр.
Спиральные пружины для транспортных средств обычно изготавливаются из закаленной стали . Машина, называемая авто-навивочным станком, берет пружинную проволоку, которая была нагрета, чтобы ее можно было легко формировать. Затем она подается на токарный станок, который имеет металлический стержень с желаемым размером спиральной пружины. Машина берет проволоку и направляет ее на прядильный стержень, а также проталкивает ее через стержень, чтобы сформировать несколько витков. Затем пружина выталкивается из станка, и оператор помещает ее в масло для охлаждения. Затем пружина закаляется, чтобы потерять хрупкость от охлаждения. Размер и прочность витка можно контролировать размером стержня токарного станка и используемым материалом. Различные сплавы используются для получения определенных характеристик пружины, таких как жесткость, демпфирование и прочность [2]
