Пружина сжатия, иногда также известная как винтовая пружина, представляет собой механическое устройство, используемое для хранения потенциальной энергии во время сжатия и высвобождения этой энергии, когда сжимающая сила исчезает. Пружины обычно изготавливаются из таких материалов, как сталь или нержавеющая сталь, и имеют спиралевидную форму. Расстояние между витками пружины очень близкое, поэтому при приложении внешней силы они будут сжиматься, а когда сила устраняется, они расширяются.
Применение пружины сжатия
Диапазон применения пружин сжатия очень широк, от автомобильных двигателей и больших штамповочных машин до крупных электроприборов и газонокосилок, а также медицинского оборудования, мобильных телефонов, электронных продуктов и чувствительных приборов. Самая простая установка — везде, где нужна кнопка. Конусные пружины обычно используются в приложениях, где требуется малая высота твердого тела и повышенная устойчивость к волнам.
Метод расчета пружины сжатия
Все пружины накапливают и отдают энергию, поэтому инженеры и конструкторы должны хорошо разбираться в физике пружин. Пружина – это простой механизм, поведение которого предсказуемо. Фундаментальным принципом в проектировании пружин является закон Гука, который гласит, что сила, необходимая для деформации пружины, пропорциональна величине деформации. Когда пружина сжатия сжимается, сила, необходимая для пружины сжатия, увеличивается.
Постоянная пружины, измеряемая в ньютонах на метр (единица СИ) или фунтах на дюйм, определяет силу, необходимую для деформации пружины. Чем больше постоянная пружины, тем больше жесткость пружины. Факторы, влияющие на постоянную пружины, включают диаметр проволоки, диаметр катушки, свободную длину и эффективное количество витков. Энергия, накопленная в сжатой пружине, зависит от свойств материала, диаметра проволоки и количества витков пружины. Скорость или жесткость пружины зависит от диаметра проволоки и количества витков. Скорость пружины — это изменение силы на единицу длины, измеряемое в фунтах на дюйм или ньютонах на миллиметр. Скорость вращения пружины можно регулировать, изменяя диаметр проволоки или количество витков.
Физические аспекты для пружин сжатия
Внешний диаметр (OD): При вставке пружины сжатия в отверстие необходимо учитывать ее внешний диаметр. Если пружина должна быть окружена какими-либо внутренними компонентами устройства, то следует также измерить их размеры. Внешний диаметр (OD) пружины будет расширяться во время сжатия, что имеет решающее значение, если пружина используется в трубе или отверстии. Наружный диаметр измеряется от внешнего края одной катушки до внешнего края другой катушки.
Производственный процесс имеет ограничения по внешнему диаметру пружины, что может повлиять на необходимый размер корпуса для сборки. Производители пружин обычно указывают диаметр рабочего отверстия на основе ожидаемого расширения наружного диаметра и производственных допусков. Эта информация имеет решающее значение для определения ваших потребностей при заказе пружин по индивидуальному заказу или выборе из каталогов ассортимента.
Внутренний диаметр (ID): При установке пружины сжатия на вал или шпиндель необходимо учитывать ее внутренний диаметр. Чтобы избежать трения, между валом и пружиной должен быть небольшой зазор не менее одной десятитысячной дюйма. Внутренний диаметр определяется путем вычитания из внешнего диаметра проволоки в два раза.
Внутренний диаметр пружины сжатия
Свободная длина: Чтобы пружина сжатия сохраняла свое преднатяганное состояние и положение, рекомендуется, чтобы свободная длина была немного больше доступного пространства. Свободная длина относится к длине пружины сжатия, когда она не сжимается, не нагружается и не подвергается какой-либо силе. Он измеряется от одного конца пружины к другому или от кончика к кончику.
Свободная длина пружины сжатия и высота тела
Физическая высота: Физическая высота пружины определяется диаметром проволоки и общим количеством витков. Следите за тем, чтобы высота нагрузки на пружину не превышала и не опускалась ниже ее физической высоты.
Рабочая среда пружины, включая такие факторы, как температура и влажность, может повлиять на ее производительность. Хотя более дорогие материалы могут выдерживать более высокие температуры, они также увеличивают общую стоимость пружины.
Шаг пружины: Шаг пружины относится к пространству между соседними витками, измеряемому от центра одного провода до центра другого провода. Чтобы определить шаг, измерьте зазор между катушками и прибавьте толщину проволоки.
Измерьте шаг пружины сжатия
Активная катушка: В пружине сжатия активная катушка относится к катушке, которая сжимается и отклоняется при приложении к пружине нагрузки. Эти витки отвечают за движение и работу пружины.
Количество катушек шины: Количество витков шины в пружине сжатия включает в себя эффективные витки и любые замкнутые катушки без шага, которые не участвуют в прогибе.
При выборе пружины сжатия важно понимать общее количество витков и эффективное количество витков. Пружина с закрытым концом или заземленная пружина имеет неэффективные витки на конце, в то время как все витки пружины сжатия с открытым концом эффективны и участвуют в несении нагрузки.
Понимание постоянной пружины имеет решающее значение для производителей для обеспечения надлежащей производительности пружины. Если постоянная пружины слишком высока или пружинная проволока слишком тонкая, пружина может выйти из строя. Большие пружины должны быть изготовлены с высокой точностью, чтобы избежать нестабильности и возможных повреждений. Станок для намотки пружин тщательно калибруется с помощью точных расчетов, чтобы гарантировать, что производимые пружины соответствуют требуемым спецификациям.