АВТО БЛОГ YAMAHA-VOLGA.RU

Как работает рессора: Как работают рессоры и амортизаторы автомобиля

30 апреля, 1973 by admin

Как работают рессоры и амортизаторы автомобиля

Устройство ходовой части автомобиля влияет на удобство управления и комфорт пассажиров. Рессоры позволяют колесам мягко преодолевать неровности дороги и устраняют тряску, а амортизаторы сокращают вертикальные колебания. Для управления колесами используются различные приспособления.

Типы рессор

Листовая рессора

Листовая рессора представляет собой несколько стальных листов, которые в центре крепятся к оси хомутами. При разгибании листы выравниваются, лучше прилегают друг к другу, и рессора становится более жесткой. Кроме того, они удлиняются и цепляются одним концом к вращающейся петле.

Как правило, рессоры изготавливают из стали. Самым старым типом рессор является листовая рессора. Самый верхний и длинный (коренной) лист сильно скруглен в обоих концов и крепится к раме с помощью подвески. Нижние листы скруглены меньше и имеют меньшую длину.

Листовая рессора в движении

При разгибании рессоры второй лист распрямляется и соприкасается с самым нижним листом, третий лист соприкасается со вторым и т. д. Рессора становится более жесткой. Такое приспособление позволяет автомобилю передвигаться плавнее.

В некоторых автомобилях используются рессоры с одним листом, который имеет конусообразное сечение и потому обладает повышенной жесткостью при распрямлении.

Спиральная пружина

Спиральные пружины изготавливают из прочных стальных прутьев. Когда колесо двигается вниз, пружина распрямляется, а при движении вверх — сжимается, поэтому высота корпуса относительно земли практически не меняется.

Спиральная пружина представляет собой спираль из прочного стального прута. Она сжимается и распрямляется при движении колес в вертикальной плоскости.

Торсион

Торсион — это отрезок упругого стального стержня со шлицованным или квадратным основанием. Один из концов торсиона прикрепляют к плечу рычага, который образует часть подвески. При вращении плечо двигается вверх и вниз.

Торсион

Торсион состоит из упругой стали, один из его концов жестко крепится к раме. Торсион скручивается с другого конца при движении нижнего плеча рычага.

Второй конец шлицован и крепится к раме. Углубления не позволяют торсиону скручиваться по всей длине при отклонении подвески.

При любой конструкции стальная пружина блокирует толчки от неровностей дороги, а не передает их пассажирам, а полученная энергия используется для того, чтобы вернуть автомобиль в первоначальное состояние.

Ту же функцию могут выполнять резиновые пружины, но они не могут накапливать большое количество энергии, а потому применяются только в легковых автомобилях.

В некоторых автомобилях используется сочетание гидроподвески и резиновых пружин. Вертикальное движение колес перегоняет жидкость из одной камеры в другую через заслонку. Полость камеры разделена на две части нибкой мембраной, в одной из частей находится сжатый газ.

Когда через заслонку в камеру поступает жидкость, газ еще больше сжимается и имитирует эффект пневматической рессоры.

Как правило, в камерах у передних колес есть петлевые трубы, которые откачивают жидкость в камеры у задних колес, тем самым выравнивая подвеску.

К примеру, в автомобилях Citroen гидроподвеску можно поднимать и опускать, регулируя высоту корпуса.

Амортизаторы

Некоторые амортизаторы оснащены дополнительной камерой с газом, которая замедляет движение поршня.

Телескопический амортизатор складывается, когда колеса попадают на неровную поверхность. При движении поршня в цилиндр попадает масло, которое замедляет обратный ход.

В подвеске Мак-Ферсона телескопический амортизатор встраивается в складную стойку.

Когда автомобиль едет по неровной поверхности, пружины сжимаются, а затем возвращаются в исходное положение. Если бы не было устройств, поглощающих полученную энергию, автомобиль продолжал бы прыгать вверх и вниз.

Эту функцию берут на себя амортизаторы (они же гасители ударных нагрузок). В амортизаторе находится поршень, который двигается внутри герметичного цилиндра, заполненного маслом. Этот процесс запускается при вертикальном движении колеса.

В поршне есть тонкие каналы и односторонние клапаны, которые позволяют маслу перетекать из одной камеры в другую, однако это происходит очень медленно.

Ток масла замедляет колебания, и автомобиль возвращается в исходное состояние.

Существует три типа амортизаторов. Телескопические амортизаторы обладают складным корпусом, один из концов которого прикреплен к оси, а второй — к кузову автомобиля.

Аналогично работают амортизаторы на направляющих стойках (Мак-Ферсона).

Рычажные амортизаторы похожи на гидравлические дверные доводчики. Они содержат один или два поршня, крепятся к кузову или раме автомобиля и соединяются с осями поворотными рычагами.

В некоторых амортизаторах используется и масло, и газ. Они работают эффективнее, чем масляные амортизаторы.

Гидравлическая подвеска

Гидравлическая подвеска сочетает в себе резиновые пружины и систему амортизаторов, которые попарно соединяют передние и задние колеса.

Когда переднее колесо попадает на неровную поверхность, часть жидкости из передних камер перетекает в задние, поднимая задние колеса и выравнивая кузов.

В каждой камере жидкость проходит через двусторонний клапан, обеспечивая амортизирующий эффект.

Когда неровный участок дороги заканчивается, жидкость возвращается в передние камеры.

принцип работы, достоинства и недостатки

Рессорная подвеска сейчас почти не используется в конструкции легковых автомобилей, за исключением некоторых моделей. Тем не менее, несколько десятков лет назад данный тип шасси был чрезвычайно популярен. Сейчас рессора (от фр. resort – пружина) – удел почти исключительно грузовых автомобилей и прицепов.

Рессорная подвеска является одним из вариантов ходовой части механического типа. Ее отличает применение рессор листового типа в качестве упругих элементов. История такой конструкции началась еще в древности, когда начали строиться подрессоренные телеги, хотя тогда, вместо непосредственно рессор, применялись цепи или кожаные ремни.

Компоновка и принцип работы рессорной подвески

Конструкция рессоры включает в себя стальные листы разной длины, которые фиксируются посредством особых хомутов. В центре рессоры крепятся непосредственно к мосту, причем они могут располагаться как под ним, что характерно для легковых авто, так и над мостом. Второй вариант обычно используется в конструкции грузовых машин (ЗИЛ, КАМАЗ и др.). Концы рессор также крепятся к кузову, но уже посредством шарниров или серег. Кроме того, есть примеры конструкций, в которых рессора может изгибаться, как торсионная балка.

Точное число рессор зависит от конкретного автомобиля или прицепа, его веса, грузоподъемности и других характеристик. Однако тенденции последних лет показывают все более частое применение рессор монолистового типа, которые состоят только из одного листа.

Устройство рессоры

Монолистовые рессоры не в состоянии функционировать сами по себе. Следовательно, в комплексе с ними идут амортизаторы, призванные гасить колебания кузова. Подобная конструкция была довольно популярной в Европе, где ее стали применять еще в 70-х годах, куда она пришла из США. Там она часто использовалась на моделях марки Ford.

Сейчас рессорная подвеска почти не применяется (за исключением УАЗов и некоторых других легковых авто). Причина – большая нагрузка на листы рессоры во время движения, что сказывается на управляемости, особенно на высоких скоростях. Зарубежные изделия (от компании AL-KO и др.) лучше гасят колебания вертикального типа за счет трения (межлистового). Кроме того, компактные размеры таких рессор, наряду с высоким качеством, позволяют применять их без амортизаторов.

Схема работы рессорной подвески

При покупке прицепа лучше отдать предпочтение импортным изделиям, в которых работает только один лист при разгруженном прицепе. По мере же его нагрузки, давление переходит и на прочие листы.

Достоинства и недостатки рессор

Плюсом рессорной подвески является простота ее конструкции, что обусловливает дешевизну и высокую степень надежности. Применение рессор позволяет отказаться от включения в компоновку разнообразных втулок, штанг (реактивных), рычагов и тому подобных элементов. Кроме того, рессоры отменно переносят перегрузки и движение по разбитым дорогам.

Еще один пункт в активе рессорной подвески – ее универсальность. Ведь данная компоновка в состоянии гасить не только вертикально направленные нагрузки, но также продольного типа, возникающие во время торможения или разгона, и боковые, что действуют на нее в поворотах.

Кроме того, рессоры достаточно компактны. В отличие от пружин, они находятся внизу, что освобождает от необходимости жертвовать частью погрузочной площади багажного отсека. Это достаточно актуально для грузопассажирских моделей. Да и за счет увеличения длины самих рессор их можно сделать достаточно мягкими.

Недостатком рессорной подвески является ее малый срок службы, что в некоторой степени обусловлено особенностями эксплуатации. Ведь хозяева таких авто постоянно транспортируют грузы, а в условиях такой нагрузки рессоры достаточно быстро проседают. Также имеется необходимость в смазке и очистке листов, иначе мусор и камешки, что набиваются между ними, приводят к дребезжанию и скрипам.

Обслуживание рессор

В целях сохранения рессор и недопущения и поломки, периодически необходимо проводить обслуживание данного компонента. Очистка рессор должна производиться не реже 1 раза в 10 000 км. Она подразумевает демонтаж узла, чистку каждой рессоры наждачной бумагой с последующей их промывкой керосином. Далее рессоры следует покрасить краской (быстросохнущего типа), а затем смазать составом из графита и тавота, после чего смонтировать обратно.

Видео: Переборка рессор на газ 2410

Для сохранения рессор, необходимо каждые 2 дня инспектировать их на предмет затяжки их стремянок, за счет которых рессоры и фиксируются к мосту и передней оси. Важное условие – стремянки всегда обязаны быть затянуты.

Смазка рессорных пальцев, а также серег,производится раз в 2 дня. Для проведения работ необходимо использовать тавотонагнетатель, а закачивается смазка через специальные ниппели, которыми оборудованы серьги и пальцы. Стоит помнить, что рессорные пальцы достаточно хрупкие, что исключает использование молотка во время проведения работ. Нужно затягивать болты с предельной аккуратностью, дабы не повредить указанные пальцы.

При эксплуатации машины в тяжелых условиях, целесообразной будет обмотка их шпагатом (просмоленным), после чего узел зачехляется чехлом из брезента, наполненным тавотом.

Поломки и ремонт рессор

Многие владельцы авто, особенно легковых, полагают, что сломать рессору нельзя, вследствие чего грузят машину без меры. Но сломанная рессора – не такая уж и редкость, особенно на передней оси, так как на нее давит вес силового агрегата, да и неровности дорог воспринимаются, в большей степени, передней осью.

Как правило, основными поломками рессоры становятся:

• осадка;
• перелом;
• срыв болта;
• поломка пальцев.

Сломанная рессора должна быть обязательно заменена. Если же наличествует прогиб, но можно восстановить ее форму посредством шаблонной правки. Но езда с дефектной рессорой недопустима, так как кузов авто начинает кренить набок.

Видео: Тюнинг рессор уаз 452

Краску на рессорах необходимо периодически обновлять, что поспособствует их защите от коррозии. Следует периодически смазывать рессорный палец, так как его ускоренный износ приведет к поломке. Если таковая произошла в пути, то временно на его место можно установить отвертку или любой металлический стержень, обвязав все проволокой.

Между рессорами постоянно должна иметься смазка. Чтобы закачать ее туда потребуется приподнять машину на домкратах, уперев их в кузов. В результате этого нагрузка будет ослаблена, а между рессорами образуется небольшой интервал, которого достаточно для нанесения смазывающего состава.

Что такое пружины и как работают пружины?

Что такое пружины и как работают пружины?

Опубликовано 16 декабря 2020 г. автором IDC Spring

Пружины являются важнейшими компонентами тяжелой техники, гаражных ворот и других устройств в различных отраслях промышленности.

Многие пружины изготавливаются на заказ для конкретных применений. Другие производятся серийно с учетом определенных функций. Когда для вашей гаражной двери или оригинального оборудования требуется определенная пружина, вам нужно точно знать, какой тип использовать. Вы хотите, чтобы ваши клиенты были довольны, и иногда все сводится к использованию правильной пружины.

Что такое пружина?

Пружина представляет собой упругий объект, который накапливает механическую энергию и высвобождает ее при снятии противодействующей силы. Если вам нужно приложить силу, чтобы создать движение или удержать что-то на месте без использования двигателей или других силовых средств, ответом могут быть пружины.

Когда вы думаете о пружинах, вы, вероятно, представляете себе классические винтовые пружины из металла цилиндрической формы. Вы можете обнаружить, что они встроены в пружинный механизм для приложения силы к объекту или от него. Хотя металлические винтовые пружины, подобные этим, легко узнаваемы, они представляют собой лишь часть существующих пружин. Чтобы понять их универсальность и функции, вам следует больше узнать об истории пружин.

Пружины обеспечивают механические решения для многих ситуаций и нужд на протяжении сотен лет. Они приняли множество форм. По сути, спиральная пружина является современным изобретением по сравнению с первыми типами пружин. Одним из первых способов, которым люди использовали пружины, было создание лука и стрел для охоты, защиты и ведения войны. В этом типе пружины явно отсутствуют витки.

Спиральные пружины впервые появились с появлением дверных замков. Способность спиральной пружины принимать различные размеры и накапливать механическую энергию придавала замкам безопасность и подвижность, в которых они нуждались. Вскоре после этого изобретатели начали использовать пружины в часах и карманных часах. Их настраиваемое и постоянное натяжение имело решающее значение для сохранения точного времени.

Сегодня люди используют пружины в самых разных приложениях и проектах. Они являются незаменимым компонентом многих устройств, на которые люди полагаются ежедневно, от самых маленьких игрушек до самых больших машин. Автомобили, строительная техника и гаражные ворота зависят от накопления и высвобождения механической энергии, которую предлагают пружины. Пружины важны, но как именно они работают?

Как работают пружины

Вспомните самый ранний пример пружины: лук и стрелы. Лучник надрезает стрелу на тетиве лука и тянет ее назад, применяя обратное натяжение. Это сохраняет механическую энергию в луке, так как лук хочет вернуться в исходное состояние. Когда лучник выпускает стрелу, тетива быстро возвращается в исходное положение, отправляя стрелу вперед. Это высвобождение механической энергии, которую лучник приложил при оттягивании назад.

Если лучник натянет лук с большой силой, стрела также выстрелит с большой силой. Если лучник слабо отступит, стрела выстрелит без особого усилия и упадет на землю. Эта взаимосвязь между приложенной силой и механической энергией присутствует во всех пружинах на протяжении всей истории. Энергия, которую высвобождает пружина, прямо пропорциональна количеству энергии, которое кто-то прикладывает к ней. Это определяющая характеристика пружин, и именно это делает их такими полезными.

Материал пружины также играет роль в соотношении между накопленной и высвобождаемой механической энергией. Если вышеупомянутый лук состоит из гибкого дерева и натянутой тетивы, лучнику будет легко натянуть его назад. Лучник прилагает мало усилий к луку, что приводит к высвобождению небольшой силы, когда он или она отпускает лук.

Люди могут делать разные луки для разных целей. Ребенок может быть не в состоянии натянуть лук взрослого из-за того количества начальной механической энергии, которое ему требуется. Тот же ребенок может преуспеть с тренировочным луком, для натягивания которого требуется гораздо меньше энергии.

Тот же принцип применим ко всем пружинам. Спиральные пружины бывают разных материалов и прочности для разных целей. Пружина, которая удерживает батарею на месте в пульте дистанционного управления, слабее, чем пружины гаражных ворот, которые удерживают на месте тяжелую дверь. Оба пружинные. Оба выполняют разные функции.

Типы пружин

Существует три основных типа спиральных пружин: сжатия, кручения и растяжения. Каждый из них служит разным целям и пригодится в определенных ситуациях.

Как работают пружины сжатия?

Винтовые пружины, которые накапливают механическую энергию за счет сжатия и высвобождают ее наружу, представляют собой механические пружины сжатия. Эти пружины удерживают вес и уменьшаются в размерах под воздействием этой силы. Уберите силу, и пружина снова растянется, высвобождая запасенную механическую энергию.

Пружины сжатия способны на это благодаря их шагу. Шаг пружины – это расстояние между витками. При сжатии шаг пружины уменьшается, накапливая механическую энергию до тех пор, пока она не сможет снова расшириться до своего первоначального размера.

Как работают торсионные пружины?

В отличие от пружин сжатия, которые сжимаются при накоплении энергии, пружины кручения скручиваются для передачи механической энергии. Рассмотрим дверную ручку. Когда вы прикладываете силу и поворачиваете ручку, при повороте вы испытываете небольшое сопротивление. Это накапливает механическую энергию в торсионной пружине внутри рукоятки. Как только вы отпускаете ручку, она возвращается в исходное положение в соответствии со спецификациями торсионной пружины.

Пружины кручения являются обычными компонентами гаражных ворот. Торсионные пружины гаражных ворот необходимы в системе противовеса ворот. Они обеспечивают сопротивление, необходимое для удержания двери открытой или закрытой, когда вы этого хотите, а также облегчают движение, когда вы прикладываете необходимое усилие.

Как работают пружины растяжения?

Механические пружины растяжения представляют собой туго закрученные винтовые пружины без шага между витками. Пружины растяжения растягиваются, когда вы прикладываете к ним силу, раздвигая витки. Их сопротивление этой силе накапливает механическую энергию внутри катушки. Когда вы снимаете силу, пружина высвобождает свою механическую энергию, возвращаясь в исходное состояние без шага между витками.

Пружины растяжения — отличный выбор, когда вам нужно вернуть объект в исходное положение после приложения усилия к пружине. Вот почему пружины выдвижения гаражных ворот являются обычным компонентом систем открывания гаражных ворот. Они натягивают ворота гаража и помогают им двигаться в системе шкивов.

Получите нужные вам пружины от IDC Spring

Пружины являются важной частью производства и производства гаражных ворот. Если вы ищете компанию для производства пружин, необходимых для вашей продукции, обратите внимание на IDC Spring. Имея собственные производственные предприятия в Миннесоте, Огайо и Аризоне, мы можем удовлетворить ваши потребности в любой точке США. Мы знаем, что вашей конечной целью является сделать ваших клиентов и клиентов счастливыми, и мы хотим помочь вам достичь этого с помощью высококачественных пружин, которые выполнят свою работу.

Нужны ли вам индивидуальные механические пружины или нужные пружины гаражных ворот, IDC Spring поможет вам. Мы — ваше комплексное решение для всех ваших весенних потребностей, независимо от вашей задачи или местоположения. Когда дело доходит до качества вашего конечного продукта, не полагайтесь на некачественную пружину. В IDC Spring мы придерживаемся традиции качества и предлагаем обслуживание клиентов, которого вы заслуживаете. Позвоните нам сегодня по телефону 800-899-7945 или запросите предложение, чтобы получить качественные пружины, которые вам нужны.

Доля:

Как работают пружины? | Как пружины накапливают энергию?

Вы здесь: Домашняя страница > Инжиниринг > Пружины

• Дом
• Индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 17 апреля 2022 г.

Если вы похожи на меня и любите разбирать вещи на части, пружины ваш враг. Попробуйте снова собрать гаджет или машину опять же позже, и это пружины часто побеждают вас: только где же они уходят, и как же они снова вписываются? В их большинстве привычная форма, пружины — это закаленные спирали металла, которые помогают вещам вернуться в определенное положение, но их также можно использовать для поглощения энергию (как в подвеске автомобиля) или хранить ее в течение длительного периода времени (как в часах и часах). Вы можете найти пружины во всем, от автоматические двери для шариковых ручек. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Фото: Натянутые спиральные пружины из нержавеющей стали на настольной лампе. Все винтовые пружины имеют одинаковую базовую форму спирали, но бывают разных размеров, от крошечных, которые можно найти в шариковых ручках, до огромных, которые обвивают амортизаторы автомобилей.

Содержимое

1. Что такое пружина?
2. Как работает пружина?
3. «Зацеп» на пружинах
4. Типы пружин
5. Для чего используются пружины?
6. Из каких материалов изготавливаются пружины?
7. Узнать больше

Что такое пружина?

Фото: Сделайте бумажную пружину, нарисовав спираль на бумаге или картоне. Затем просто обрежьте линию ножницами. Вы удивитесь, какая весенняя эта весна!

Обычная пружина представляет собой туго закрученный виток или спираль из металла, растягивается, когда вы тянете его (прикладываете силу) и возвращается в исходное положение. первоначальная форма, когда вы снова отпустите ее (уберите силу). В других словом, пружина упругая. Я не имею в виду, что он сделан из резины; Я имею в виду, что у него эластичность : оно становится длиннее, когда применяется напряжение, но (при условии сильно не растягивайте) возвращается точно к своей первоначальной длине когда это напряжение будет удалено. В зависимости от того, как изготовлена ​​пружина, может работать и наоборот: если его сжать, он сжимается но возвращается к своей первоначальной длине при снятии толкающей силы.

Пружину можно сделать практически из чего угодно — даже бумагу или апельсиновую корку! Но пружины, которые мы используем в машинах, работают эффективно только в том случае, если они достаточно жесткие, чтобы выдерживать тяговое усилие, и прочные достаточно, чтобы быть растянутым много раз без разрыва. Обычно это означает, что они должны быть изготовлены из таких материалов, как нержавеющая сталь или прочные сплавы, такие как бронза. Некоторые сплавы обладают свойством, называемым памятью формы, что означает, что они естественным образом упругий. Оправы для очков часто изготавливают из никеля. титановый сплав с памятью формы, называемый нитинол, продается под такими торговыми марками, как Flexon®.

Как работает пружина?

Представьте, что у вас есть кусок прямой стальной проволоки длиной около 10 см (4 дюйма). длинный — что-то вроде длинной скрепки, которую вы развернули. Если вы потянете его пальцами растянуть его крайне сложно. Катушка это вокруг карандаша и, приложив немного усилий, вы сможете сделать себе небольшой, но идеально действующая пружина. Теперь потяните или толкните его пальцами, и вы обнаружить, что вы можете растянуть и сжать его довольно легко.

Фото: Из скрепки легко сделать простую винтовую пружину.

Почему этот когда-то упрямый кусок металла вдруг стал таким послушным? Почему пружина действительно легко растягивается и сжимается, когда один и тот же кусок металл в форме проволоки так неохотно менял форму?

Рекламные ссылки

Когда материал находится в своей первоначальной форме, его растяжение включает в себя вытягивание атомов из их положения в кристалле металла решетка — и это относительно трудно сделать. Когда вы делаете пружину (как вы обнаружите, если попробуете согнуть скрепку), вам придется потрудиться немного согнуть металл в форму, но это далеко не так сложно.

Фото: Попробуйте согнуть пружину не по форме — и вы почувствуете сила, которую вы должны использовать, чтобы удержать его там. Для деформации пружины (изменения ее формы) требуется энергия: эта энергия запасается весной, и вы можете использовать его снова позже.

Пружины отлично подходят для накопления или поглощения энергии. Когда вы используете толкающее или тянущее усилие для растяжения пружины, которое вы используете сила на расстоянии, поэтому, с точки зрения физики, вы делаете

«Крючок» на пружинах

Работа: обложка книги Роберта Гука 1678 года «Lectures de Potentia Restitutiva, или Весна, объясняющая силу пружинящих тел».

Чем больше вы растягиваете пружину, тем длиннее она становится, тем больше работы вы выполняете и тем больше энергии она сохраняет.

Если вы потянете обычную пружину в два раза сильнее (с удвоенной силой), она растянется в два раза сильнее, но только до точки, называемой пределом упругости.

В физике это простое описание упругости (как вещи растяжка) известен как Закон Гука для человека, открывшего его, английского ученого Роберт Гук (1635–1703).

Закон Гука

Вот диаграмма, показывающая закон Гука в действии. Вы можете видеть, что чем большую «нагрузку» вы прикладываете к пружине (чем большую силу вы прикладываете, показано на вертикальной оси), тем больше пружина «растягивается» (показано на горизонтальной оси). Закон Гука гласит, что удлинение (растяжение) пропорционально нагрузке, поэтому нижняя (красная) часть графика представляет собой прямую линию. В этой области пружина упругая: она возвращается в исходное положение. оригинальный размер, когда вы отпустите.

Однако на графике можно увидеть нечто большее. Если вы продолжите растягиваться за пределы синей точки (предел эластичности), вы растянете пружину настолько, что она уже не вернется к своей первоначальной длине. В этом часть графика (показана желтым и красным), даже небольшая дополнительная сила может заставить пружину растянуться на много — это почти как лакрица или жевательная резинка. В этой области пружина уже не упругая, а «пластиковый» (он постоянно деформируется).

Еще Гук

Гук был совершенным эрудитом: если не считать его закона упругости, который он открытый в 1660 году и опубликованный в 1678 году, он наиболее известен как один из главных пионеров микроскопии, но он активно работал во многих других областях, от архитектуры и астрономии до изучения памяти и окаменелостей.

Типы рессор

Фото: Листовые рессоры обеспечивают грубую подвеску этого старого железнодорожного грузовика.

Вы можете подумать, что пружина есть пружина, но вы неправильный! Есть несколько совершенно разных видов. Самый знакомый винтовые пружины (такие, как те, что вы найдете в ручках и тот, который мы сделали выше из скрепки): цилиндры из проволоки, обернутые по окружности фиксированного радиуса. Спираль пружины аналогичны, но виток постепенно уменьшается по мере достижения центр; наша бумажная пружина тому пример. Нежная спиралька, помогающая следить за временем часы — еще один пример такой пружины. Пружины кручения работают как резинка в катапульте или многократно скрученная между пальцами резинка: правильные сделаны из жестких кусков металла, которые вращаются вокруг своей оси. Листовые рессоры представляют собой наборы изогнутых металлических стержней. которые поддерживают колеса автомобиля или железнодорожной тележки и изгибаются и вниз, чтобы сгладить горбы и неровности.

Пружины также различаются по способу сопротивления силам или накоплению энергии. Некоторые предназначены для поглощения энергии и силы, когда вы их сжимаете; их катушки начинают слегка вытягиваться и сжиматься вместе когда вы прилагаете усилие, поэтому они называются пружинами сжатия . Противоположное происходит с пружинами растяжения (иногда называемыми пружинами растяжения): они начинают сжимаются и сопротивляются силам, которые пытаются их растянуть. Пружины кручения имеют горизонтальные стержни на обоих концах, чтобы они могли сопротивляться скручиванию чего-либо. или вращающийся.

Анимация: Пружины сжатия предназначены для поглощения усилий путем сжатия друг друга. Пружины растяжения работают наоборот, растягиваясь при приложении силы. Торсионные пружины имеют параллельные стержни на конце, которые останавливают вращение чего-либо (или возвращают его в исходное положение, если это происходит).

Иногда вам нужна пружина, которая будет расширяться и сжиматься на большее расстояние, не теряя своей формы; 9Спиральные пружины 0101 идеально подходят для этой работы. Это жесткие, прочные пружины сжатия, сделанные из более плоских листов металла, которые входят друг в друга гармошкой. В этих садовых секаторах, например, пружина позволяет «ножкам» открываться на значительное расстояние и снова плотно смыкаться. Если бы мы использовали здесь обычную пружину, она, вероятно, деформировалась бы, когда мы открывали и закрывали ножки, и они не смогли бы открыться до сих пор.

Фото: спиральные пружины представляют собой прочные пружины сжатия, которые расширяются и сжимаются на большом расстоянии, сохраняя при этом свою форму.

Не все пружины работают, растягивая и сжимая куски металла, пластмассы или другого материала. твердый материал. Совершенно другая конструкция предполагает использование поршня, который движется назад. и вперед в цилиндре с жидкостью (газом, жидкостью, а иногда и с тем и другим), что-то вроде велосипедного насоса, очень тяжело входить и выходить. Подробнее об этом читайте в нашей статье о газовые пружины.

Для чего используются пружины?

Фото: Боевая пружина заводной игрушки. Когда вы заводите игрушку, вы сжимаете пружину в более плотное пространство, чтобы накапливать энергию, которая необходима. отпускается, когда игрушка начинает двигаться.

Откройте шариковую ручку (одну из тех, что с кнопкой, которую вы нажимаете). чтобы втянуть шарик) и внутри вы найдете пружину. Посмотрите под автомобиль, и там тоже есть пружины, помогающие амортизаторам сгладить неровности дороги. В часах есть пружины и часы, как мы уже видели. И в машине есть пружина спидометр (по крайней мере, один из старомодных механических). Как только вы начнете наблюдать за весенними пятнами, вы обнаружите, что можете видеть родники. везде!

Из каких материалов изготавливаются пружины?

Фото: Когда весна не весна? Многим повседневным вещам нужна «пружина», даже если они не пружины. Например, пластиковый зажим для лацкана этой перьевой ручки сгибается (до определенной степени), поэтому надежно удерживается в кармане. Это не пружина как таковая, но она точно так же тщательно спроектирована.

Пружины обычно изготавливаются из пружинных сталей , которые представляют собой сплавы на основе железо, с небольшое количество углерода (около 0,6–0,7 процента), кремния (0,2–0,8 процента), марганца (0,6–1 процента) и хром (0,5–0,8%). Точный состав пружинной стали зависит от свойств, которые вы хотите, чтобы она имела, в том числе нагрузки, которые он должен будет выдерживать, сколько циклов напряжений и деформаций он будет подвергать, температуры, при которых он должен работать, должен ли он выдерживать нагрев или коррозию, насколько хорошо он должен проводить электричество, насколько «пластичным» (легким в форме) он должен быть во время его первоначального изготовления и придания формы и так далее. Как правило, пружины изготавливаются из стали с содержанием углерода от среднего до высокого (это означает небольшое количество углерода в общей смеси, но больше, чем в других видах стали). Обычно их подвергают какой-либо форме термической обработки, например отпуску, чтобы обеспечить их прочность и способность выдерживать множество циклов нагрузок и деформаций, другими словами, так что вы можете растягивать или сжимать их много раз, не ломая их.

Пружины обычно выходят из строя из-за усталости металла , что означает, что они внезапно трескаются после многократного перемещения вперед и назад. На микроскопическом уровне ни одна пружина не является по-настоящему эластичной: каждый раз, когда она проходит через цикл растяжения (растяжение или сжатие, а затем возвращение к исходному размеру), ее внутренняя структура изменяется очень незначительно, и внутри могут образовываться и расти крошечные «микротрещины». Это. В какой-то момент в будущем он обязательно выйдет из строя: пружина сломается, когда трещина станет достаточно большой. Наука о материалах учит нас тому, что способ изготовления пружин чрезвычайно важен для их долговечности. Например, если вы не используете правильную температуру закалки при изготовлении стали, вы получите более слабую сталь и более слабую пружину, которая, скорее всего, выйдет из строя быстрее.

Подробнее

На этом сайте

• Заводные механизмы
• Энергопоглощающие пластмассы
• Машиностроение
• Газовые пружины
• Гидравлика
• Материалы с памятью формы

Книги

Для младших читателей

• Создание машин с пружинами Криса Окслейда. Raintree, 2015. 32-страничное практическое введение для 2–4 классов, 7–9 лет.
• Магниты и пружины Кэрол Баллард. Hachette, 2014. 32-страничное руководство (2–4 классы, 7–9 лет).). Вы можете задаться вопросом, почему магниты и пружины закрыты вместе; так получилось, что некоторые учебные программы по естественным наукам учат этому.
• Springs Анджела Ройстон. Heinemann/Raintree, 2003. Для младших читателей (2–4 классы, 7–9 лет).

Для читателей постарше

• Материалы для источников Ю. Ямада. Springer, 2007. Описывает качества, необходимые для различных типов пружин и различных металлов, сплавов и других материалов (пластиков, композитов, керамики и т. д.), используемых для их изготовления. Для профессиональных инженеров и студентов инженерных специальностей.
• Выбор материалов в механическом проектировании, Майкл Ф. Эшби. Butterworth-Heinemann, 2016. Хорошее введение в идею использования материаловедения в инженерии.

Патенты

• Патент США 3,468,527: Винтовая пружина Гленна Мазера, North American Rockwell/Boeing, 1968 г. Интересный технический взгляд на конструкцию винтовых пружин.
• Патент США 3,062,526: Подвеска транспортного средства с листовой рессорой, Джон А. Рериг, 1962 г. Типичная подвеска с листовой рессорой, которая автоматически настраивается в соответствии с весом, который несет автомобиль.
• Патент США 3,468,527: Цилиндр с заводной пружиной для часов А.Н. Gauthier, 1894. Описывает механизм накопления энергии спиральной часовой пружины.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Flexon является зарегистрированным товарным знаком Marchon Eyewear, Inc.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Comments |0|