Рессоры устройство: Рессоры: описание,виды,устройство,принцип работы,фото,видео,достоинства и недостатки.

Содержание

Рессоры: описание,виды,устройство,принцип работы,фото,видео,достоинства и недостатки.

Садясь в машину, каждый опытный автомобилист обращает в первую очередь внимание на плавность хода транспортного средства, что обеспечивается его подвеской. Чаще всего этот автомобильный узел построен с использованием амортизаторов с пружинами. Но есть и такая категория машин, где необходимо обеспечить высокий уровень грузоподъемности и надежности подвески. Для этого вместо пружин используются рессоры. Что такое рессора и где они применяются? Именно об этом пойдет речь далее

Раньше практически все советские автомобили имели в своем строении заднюю, а иногда и переднюю рессорную подвеску. Но со временем, ее практически полностью вытеснил пружинный вариант. Так почему же такое произошло? Какие есть минусы именно для легковых машин?

Рессора – это элемент подвески автомобиля, компенсирующий удары, толчки и колебания, возникающие из-за неровностей на дорогах. Есть несколько типов автомобильных рессор: двойные эллиптические, трехчетвертные, четвертные, поперечные, половинные, но все они служат одной цели – обеспечивают транспортному средству плавное движение, а вам – комфортную поездку.

Интересный факт! Не смогла обойтись без рессоры и обычная деревенская телега. Первые примитивные аналоги амортизаторов представляли собой обычную цепь или кожаный ремень.

Устройство и принцип работы автомобильной рессоры

Подвеска в вашем авто не является принципиально сложной инженерной конструкцией. Из чего состоит рессора, знает практически каждый автолюбитель. Обычно это листы из специальной стали разной длины, которые фиксируются хомутами. В легковых автомобилях рессора чаще всего крепится под мостом, а в грузовых – над ним. Концы рессор присоединяют к кузову с помощью шарниров. Автомобильная рессора передает нагрузку на ходовую часть от кузова или рамы. Есть также конструкции, где листовая рессора работает на изгиб, словно упругая балка. Обычно в ней используется несколько листов. Но в последнее время наметилась тенденция более частого применения монолистовых рессор. В таких конструкциях большая роль отводится амортизаторам, которые серьезно помогают гасить колебания кузова. Важно! Импортные рессоры лучше гасят вертикальные колебания. Они предельно компактны и могут использоваться без амортизаторов.

Разновидности зависимых подвесок

Зависимая подвеска бывает двух видов: подвеска на продольных рессорах и подвеска с направляющими рычагами.

Подвеска на продольных рессорах

Шасси состоит из жесткой балки (моста), которая подвешивается на двух продольных рессорах. Рессора представляет собой упругий элемент подвески, состоящий из скрепленных металлических листов. Мост и рессоры соединяются с помощью специальных хомутов. В данном типе подвески рессора также выполняет роль направляющего устройства, то есть обеспечивает заданное перемещение колеса относительно кузова.

Подвеска с направляющими рычагами

Зависимая подвеска данного типа дополнительно состоит из четырех диагональных или трех-четырех продольных штанг (рычагов) и одной поперечной штанги, называемой «тягой Панара». Каждый рычаг при этом крепится к кузову автомобиля и к жесткой балке. Эти вспомогательные элементы призваны препятствовать боковому и продольному перемещению оси.

Балансирная подвеска

Отдельно стоит упомянуть балансирную подвеску – разновидность зависимой подвески, имеющей продольную связь между колесами. В ней колеса, находящиеся на одной стороне автомобиля, соединены продольными реактивными штангами и многолистовой рессорой. Воздействие от неровностей дороги в балансирной подвеске уменьшают не только упругие элементы (рессоры), но и качающиеся балансиры. Перераспределение нагрузки позволяет улучшить плавность хода автомобиля.

Разновидности рессор

В автомобилестроении нашего времени существует несколько типов рессор, но для обычных серийных авто самое большое распространение получил листовой тип конструкции.

Данная разновидность представляет собой набор стальных листов, которые между собой соединяются специальными хомутами и монтируются на ходовую часть транспортного средства.

Поскольку этот автомобильный узел должен выдерживать повышенные нагрузки, его производят из прочной закаленной стали. По своей форме данная часть ходового агрегата является листами стали прямоугольной формы, которые изогнуты на подобии «серпа».

Чтобы обеспечить всей конструкции дополнительную упругость, каждый лист модифицирован так, что обладает разной степенью изогнутости. Чтобы предотвратить боковое смещение и обеспечить максимально надежную фиксацию, листы имеют форму желоба.

Поскольку рессоры всегда эксплуатируются в условиях постоянных деформирующих движений, то специфика их производства обеспечивает высочайшую стойкость к механическому износу.

В современных моделях легковых автомобилей такой тип узлов используется очень редко. Этому есть несколько причин. Основной из них является то, что легковые машины обычно предназначены для использования на высоких скоростях. При этом к подвеске выдвигаются повышенные требования по надежности и управляемости. Но листовой тип рессор имеет свойство незначительно смещать продольно мест автомобиля, к которому они прикреплены. Это немного ухудшает управляемость машиной на высокой скорости.

Листовые рессоры

Листовые рессоры применяют в современном подвижном составе редко. Рессоры сочетают в себе свойства упругих элементов и гасителей колебаний. Однако недостатками таких рессор являются большая трудоемкость их изготовления и ремонта, значительная масса, непостоянная сила трения между листами (например, у новых рессор пассажирских вагонов она равна 6–8% статической нагрузки, а в процессе эксплуатации повышается до 20–25%, что нередко приводит к выключению рессор). Листовые рессоры не смягчают горизонтальные толчки.

По форме различают листовые рессоры незамкнутые (подвесные) (рис. 1, а) и замкнутые (эллиптические) (рис. 1, б). Незамкнутая листовая рессора состоит из нескольких наложенных один на другой листов разной длины, соединенных посередине шпилькой и хомутом. Для устранения бокового сдвига листам часто придают желобчатый профиль. Верхний коренной лист имеет на концах ушки или утолщения. Подкоренной лист (один или два) обрезан под прямым углом, остальные наборные листы рессоры обрезаны по трапеции.

Рис. 1 – Листовые рессоры: а – незамкнутая; б – замкнутая

Подвесные листовые рессоры имели наибольшее распространение в нетележечных вагонах, кроме того, их применяли и в тележках четырехосных вагонов. Эти рессоры собраны из нескольких наложенных друг на друга, изогнутых по дуге окружности, постепенно укорачивающихся стальных листов. Посередине листы соединяются шпилькой и прочно насаженным на них (надевается в горячем состоянии) стальным хомутом. Верхний лист, называемый коренным, имеет на концах ушки, которыми рессора шарнирно соединяется с рамой вагона. Лист, прилегающий к коренному листу, называется подкоренным, остальные листы называются наборными.

Изготовляют листовые рессоры преимущественно из желобчатой рессорной стали, профиль которой способствует удержанию листов от перемещения относительно друг друга в поперечном направлении. Кроме желобчатой, используется и плоская полосовая сталь.

Листовая рессора характеризуется размерами в свободном состоянии и под нагрузкой. Расстояние между центрами ушков коренного листа в выпрямленном состоянии называется длиной рессоры. У грузовых вагонов она обычно составляет 1040–1100 мм, а у пассажирских – 1000–1800 мм и реже 2000 мм. Расстояние между центрами ушков коренного листа ненагруженной рессоры называется длиной хорды. Расстояние, измеряемое посередине рессоры, между прямой, проходящей через центр ушков, и верхним (коренным) листом в свободном состоянии рессоры называется фабричной стрелой прогиба. Расстояние от прямой, проведенной через центры ушков коренного листа, до нижней поверхности хомута, которой он опирается на буксу, называется высотой рессоры.

Под действием нагрузки происходит выпрямление рессоры и вследствие этого уменьшение фабричной стрелы. Величина осадки рессоры под грузом, определяемая как разница между фабричной стрелой и стрелой в нагруженном состоянии, называется прогибом. Величина его имеет большое значение для спокойного хода вагона.

Достоинства и недостатки рессор

Важное преимущество рессорной подвески – простота конструкции. Также она довольно недорогая и надежная. Рессоре не страшны перегрузки и плохие автомобильные дороги с ямами и выбоинами, что особенно актуально для нашей страны. Рессора универсальна. Она гасит не только нагрузки, которые возникают во время торможения или разгона, но и те, что появляются на поворотах. В пользу рессорных подвесок говорит и тот факт, что они компактны, располагаются внизу автомобиля и потому не занимают часть погрузочной площадки багажника. Но есть у рессоры и недостатки. Во-первых, она быстро изнашивается.
Виноваты в этом и сами автолюбители, когда нагружают свои машины под завязку, от чего подвеска быстро проседает. Во-вторых, за рессорой необходимо постоянно ухаживать – смазывать и чистить листы. Если этого не делать, то застрявший там мусор будет издавать скрипы. Сегодня рессора применяется не так часто – лишь для некоторых моделей легковых автомобилей и УАЗов. Причина, по которой ее реже стали использовать, – сильная нагрузка на листы при движении автомобиля, что приводит к ухудшению управляемости на высокой скорости. Важно! Качественную термообработку рессорных листов, их упрочнение и горячую правку можно сделать только на авторемонтном заводе, поскольку для этого требуется специальное оборудование, которого нет на обычных СТО.

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.

Советы по уходу за рессорами

При эксплуатации рессорных подвесок водитель, в первую очередь, должен: • учитывать покрытие дорог, по которым он ездит; • не перегружать автомобиль; • резко не трогаться и не тормозить; • своевременно менять поломанные листы на новые; • прислушиваться и обращать внимание на скрежет рессор; • вовремя обновлять графитную смазку и подтягивать резьбовые соединения. Поэтому долговечность и рабочий потенциал рессор зависит не только от многих конструктивных, технологических и эксплуатационно-ремонтных задач, но также и от профессионализма механиков и водителей.

Элементы рессорной зависимой подвески

Основными составляющими рессорной подвески являются:

  • Металлическая балка (мост). Это основа конструкции, представляет из себя жесткую металлическую ось, которая соединяет два колеса.
  • Рессоры. Каждая рессора — это набор металлических листов, имеющих эллиптическую форму и разную длину. Все листы соединены между собой. Рессоры соединяются с осью зависимой подвески с помощью хомутов. Данный компонент выполняет функции направляющего и упругого элемента, а также частично демпфирующего устройства (амортизатора) за счет межлистового трения. В зависимости от количества листов рессоры называются мало- и многолистовыми.
  • Кронштейны. С помощью них рессоры крепятся к кузову. Один из кронштейнов при этом перемещается продольно (качающаяся серьга), а другой закреплен неподвижно.

Расположение рессор

Чаще всего в автомобилестроении рессоры устанавливаются на грузовые транспортные средства. При этом выделяют передние и задние конструкции.

Передние в основном предназначены для обеспечения комфортабельности езды в кабине. Задние же обычно имеют другое назначены – несение большей части нагрузки, для этого данный тип автомобильного узла усиливают.

Такое усиление обычно достигается благодаря добавлению большего количества листов. Самой высокой нагрузке подвергается нижняя часть конструкции, в результате чего туда устанавливаются 2-3 специальные коренные рессоры. Хотя такое решение и способствует снижению комфортабельности езды, но значительно увеличивает жесткость подвески.

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.

Принцип работы рессорной подвески

Зависимая подвеска представляет собой единую жесткую ось, которая соединяет правое и левое колеса. Работа такой подвески отличается определенной закономерностью: если левое колесо попадает в яму (вертикально опускается вниз), то правое поднимается наверх и наоборот.

Обычно балка соединяется с корпусом автомобиля с помощью двух упругих элементов (рессор). Такая конструкция проста, при этом она обеспечивает надежное соединение. Когда одна сторона машины наезжает на неровность, то наклоняется весь автомобиль. В процессе езды в салоне автомобиля сильно ощущаются толчки и тряска, так как в основе такой подвески лежит жесткая балка.

Рессора представляет собой несколько листов стали неодинаковой длины, прикрепляемых друг к другу так называемыми хомутами. Середина пружины соединена с мостом, где находятся ось и колеса. Оба конца рессоры крепятся к кузову при помощи шарниров или серег.

Бывает, конструкторы предусматривают возможность изгиба листовой пружины. Современные рессоры часто выпускают только с одним стальным листом, они уменьшают вибрацию кузова совместно с амортизаторами. Но вот легковые машины сегодня оснащают подвесками других видов.

ПОДРОБНОСТИ: Какой антирадар лучше выбрать среди существующих радар-детекторов

Разновидности

Существует еще один тип рессорной подвески, такой как рессорно балансирный. Дело в том, что рессорный тип устанавливается в основном на одноосные грузовые автомобили, но с тех пор как появились двухосные мосты, разработали балансирную подвеску, а правильное ее название – рессорно балансирная подвеска. Правильное название пошло от того что помимо балансира упругим элементом являются именно рессоры. Разница между одноосной и двухосной шасси заключается лишь в том, что между колесами устанавливается балансир, а оси колес расположены по краям.

Разновидности шасси

Существует множество видов шасси, которые устанавливаются на различные виды автотранспорта.

Одна из самых древних – это рессорная подвеска. Она относится к типу механических шасси.

В качестве смягчающих элементов здесь выступают стальные листы, их бывает от одного до нескольких. Раньше такая подвеска использовалась абсолютно на всех автомобилях, а сегодня производители ставят рессорную подвеску на грузовые автомобили, прицепы и изредка на легковые.

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.

Листовые рессоры – однолистовые рессоры. Недостатки многолистовых рессор. Применение прокладок в многолистовых рессорах

В отличие от унифицированных элементов

пневматической подвески, стальные упругие элементы должны быть созданы специально для конкретного автомобиля с учетом его конструктивных особенностей и свойств. Это положение справедливо как для листовых рессор, так и для цилиндрических винтовых пружин и торсионов.

Самой старой и самой известной формой упругого элемента является многолистовая рессора, достоинством которой является способность воспринимать не только силы, действующие в различных направлениях (вертикальные, боковые и продольные), но и моменты при трогании с места и торможении. К этому следует добавить благоприятное распределение сил по раме или кузову и возможность обеспечить прогрессивность характеристики упругости подвески. Поперечно расположенная листовая рессора, кроме-того, повышает устойчивость кузова на поворотах

.

Основными недостатками многолистовой рессоры являются следующие:

  • высокое и, кроме того, меняющееся с течением времени трение между листами;
  • снижение долговечности, вызываемое износом и, как следствие, появлением концентраторов напряжений.

Оба эти недостатка можно почти полностью устранить, применив пластмассовые прокладки между листами. Эти прокладки можно укладывать по всей длине листа (рисунок 1) или располагать по концам и в середине (рисунок 2). Различные методы крепления прокладочных пластин приведены на рисуноке 3. Пластины можно вставлять в гнездо, крепить с помощью отверстий или приклеивать.

Рисунок 1 – Листовая рессора для легкового автомобиля с идущими по всей длине прокладками из полимерного материала и хомутами. Для снижения шума в салоне предусмотрена установка резиновых втулок

Рисунок 2 – Листовая рессора с резиновыми или пластмассовыми пластинами, установленными в выемках по концам рессор. Дополнительные прокладки в нагруженной центральной части рессоры разделяют листы, предотвращая их износ и поломку

Рисунок 3 – Четыре наиболее распространенных способа закрепления прокладок на листах рессоры. Вверху показан хомут 1, установленный с резиновой прокладкой и удерживаемый на месте выступом на листе рессоры

2 и 3 — пластмассовые прокладки, соответственно закрепляемые механически и приклеиваемые

Трение между листами, зависящее главным образом от числа трущихся поверхностей, является нежелательным демпфирующим фактором. Поэтому листовая рессора должна иметь как можно меньшее число листов. Идеальным конструктивным решением была бы

однолистовая рессора (рисунок 4).

Рисунок 4 – Асимметричная однолистовая рессора, используемая в задней подвеске легкового автомобиля. Длина рессоры L = 1590 мм, жесткость подвески – 21 Н/мм, статическая нагрузка 4 кН

Чтобы при постоянной ширине В получить одинаковые напряжения изгиба во всех поперечных сечениях, необходима параболическая раскатка рессоры к концам.

Однолистовые рессоры используются в США уже давно. В Европе они появились в 1970 г., когда фирма «Ford» применила такие рессоры для задней подвески на модели «Капри-2600РС» и передней подвески на модели «Транзит», В том же году они появились и на модели ДАФ-66.

Отрицательно действуют изгибающие моменты, которые возникают при трогании с места и торможении.

На моделях «Капри» и ДАФ эти моменты воспринимаются расположенными сверху продольными рычагами. Многолистовые параболические рессоры лучше воспринимают эти моменты, и, кроме того, они всегда легче, чем рессоры из листов постоянного сечения. На рисунке 5 показаны различные варианты исполнения листовых рессор задней подвески автобусов, иллюстрирующие разницу между ними.

Рисунок 5 – Варианты листовых рессор для задней подвески автобусов. Все рессоры имеют следующие показатели: L = 1650 мм, жесткость 200 Н/мм, статическая нагрузка 33 кН

а — обычная трапецеидальная листовая рессора с ровно обрезанными концами листов, состоящая из 14 листов, толщина пакета 140 мм, масса рессоры 122 кг; б — улучшенный вариант трапецеидальной листовой рессоры с оттянутыми концами листов и полимерными прокладками, состоящей из девяти листов, толщина пакета 127 мм, масса рессоры 94 кг;

в — параболическая рессора с листами переменного продольного профиля. длина параболических участков около 1200 мм, рессора состоит из трех листов с полимерными прокладками, толщина пакета 64 мм, масса рессоры 61 кг.

Однолистовая рессора постоянной ширины представляет собой балку равного сопротивления. Если бы мы потребовали постоянства толщины, то получили бы листы, имеющие форму двух сложенных между собой треугольников (рисунок 6).

Рисунок 6 – Являясь равнопрочной балкой, листовая рессора представляет собой двойной треугольник, разрезанный на полосы

Чтобы получить нормальную рессору, лист разрезают на полосы постоянной ширины, которые, будучи положены одна на другую, образуют рессору с примерно такой же характеристикой.

Однако реализовать на практике треугольную рессору невозможно, поскольку в этом случае потребовалась бы призматическая деталь для крепления ее средней части, а концы рессоры должны иметь определенную ширину для передачи через ушко или скользящую опору.

По этой причине вместо листа, имеющего форму сдвоенного треугольника, применяется рессора в форме сдвоенной трапеции с прямоугольной центральной частью (рисунок 7). Разрезав эту рессору на полосы постоянной ширины и заменив острые концы прямоугольными той же площади, получим трапецеидальную рессору в ее простейшем и легком для изготовления виде. Она состоит из ряда уложенных один на другой листов, имеющих постоянные ширину и толщину, но различной длины. Такая рессора показана на рисунок 5, а.

Рисунок 7 – Чтобы создать рессору, производство которой будет экономически эффективным, и, кроме того, обеспечить возможность передачи сил в центре и по концам, следует обрезать концы листов под прямым углом

Три рессоры, изображенные на этом рисунке, имеют с каждой стороны по крайней мере по одному хомуту. Основной функцией этих хомутов является передача моментов, возникающих при торможении или трогании с места, на все листы и тем самым разгрузка коренного листа.

Другие статьи по элементам подвески

Книга по ГАЗ-24  Задняя подвеска

< Задний мост                                                                                  Книга по ГАЗ-24

 

 

ЗАДНЯЯ ПОДВЕСКА

ГАЗ-24

РЕССОРЫ И АМОРТИЗАТОРЫ

 

Устройство задней подвески ГАЗ-24

Задняя подвеска (рис. 129) автомобиля выполнена на двух продольных несимметричных полуэллиптических листовых рессорах, работающих совместно с двумя телескопическими амортизаторами двустороннего действия. Кроме вертикальной нагрузки от подрессоренных масс автомобиля рессора воспринимает толкающее и тормозное усилия, а также крутящий и тормозной моменты.

Для повышения жесткости переднего конца рессоры, воспринимающего толкающие и тормозные усилия, задний мост смещен вперед относительно середины рессоры на 95 мм. Кроме улучшения условий работы рессор это смещение позволило существенно снизить туннель пола в задней части кузова, а также уменьшить на 2° наибольшие углы отклонений в заднем карданном шарнире. Благодаря несимметричному расположению заднего моста на рессоре при ходе моста вверх ось ведущей шестерни наклоняется вниз, и, наоборот, при ходе моста вниз она отклоняется вверх.

Для ограничения хода моста вверх установлены резиновые буфера 17. Кроме того, на кронштейне пола кузова установлен дополнительный буфер 11. Этот буфер при наибольших нагрузках (при дорожных толчках) ограничивает ход вверх заднего карданного шарнира, повышает жесткость рессор и не допускает чрезмерных напряжений в передних концах рессор в зоне ушка.

Передние концы рессор крепятся к кронштейнам 5, установленным на лонжеронах пола кузова, а задние соединены с серьгами 18, качающимися в отверстиях лонжеронов пола.

Каждая рессора автомобилей ГАЗ-24 и ГАЗ-24-01 состоит из шести листов прямоугольного профиля толщиной 6 мм, стянутые центровым болтом и охваченных по концам четырьмя хомутами. Длина рессоры в распрямленном состоянии равна 1350 мм, ширина листов 65 мм, стрела прогиба в свободном состоянии 245 мм, жесткость рессоры 20,6 кгс/см. Частота колебаний задней части кузова на подвеске с учетом трения в рессорах, а также сопротивления в амортизаторах составляет 72 колебания в минуту.

Рессоры автомобиля ГАЗ-24-02 состоят из семи листов. Пять листов имеют толщину 6 мм, два листа 7 мм. Стрела прогиба рессоры в свободном состоянии 230 мм, жесткость рессоры 27,6 кгс/см. Остальные параметры рессоры автомобиля ГАЗ-24-02 одинаковы с параметрами рессоры автомобиля ГАЗ-24.

С декабря 1974 г. используются рессоры из проката трапецеидального сечения: пятилистовые на автомобилях ГАЗ-24 и ГАЗ-24-01 и шестилистовые на автомобилях ГАЗ-24-02. Новые рессоры в сборе взаимозаменяемы со старыми. Гайки стремянок следует затягивать до размера 68 ± 1 мм между кожухом полуоси и подкладкой рессоры.

Для повышения долговечности листы рессор термически обработаны до твердости НВ 363 – 415; кроме того, верхняя (вогнутая) сторона листов подвергнута дробеструйной обработке. Для этой же цели, а также для устранения скрипа между четырьмя первыми (длинными) листами установлены по концам короткие полиэтиленовые прокладки 3. Эти прокладки в эксплуатации достаточно долговечны; они работают без смазки и без дополнительной защиты от грязи при пробеге более 50 тыс. км. Для их замены не требуется снимать рессору с автомобиля. Достаточно, предварительно приподняв заднюю часть автомобиля домкратом, разогнуть нижние концы хомута 5, снять его вместе с резиновой прокладкой, развести концы листов отверткой и заменить прокладки.

Все шарнирные соединения задней подвески выполнены на резиновых втулках (шарниры рессор и нижние крепления амортизаторов) и резиновых подушках (крепление верхних концов амортизаторов). Резиновые шарниры не требуют смазки, а также смягчают передачу на кузов дорожных вибраций и шумов. Для этой же цели крепление заднего моста к рессорам осуществляется через резиновые подушки 13, охваченные обоймами 12. Рессора зажата между площадкой, приваренной к кожуху полуоси заднего моста, и подкладкой 16 стремянками 15.

Правильная установка заднего моста на рессорах фиксируется отверстиями, имеющимися на площадках моста и подкладке 16, в которые входят выступы металлических обойм 12.

Для обеспечения надежного крепления заднего моста к рессорам стремянки автомобилей ГАЗ-24 и ГАЗ-24-01 следует затягивать до упора боковых стенок верхней и нижней обойм одна в другую (рис.130, а). На автомобиле ГАЗ-24-02 стремянки следует затягивать до размера 72±1 мм между кожухом полуоси заднего моста и подкладкой рессоры (рис. 130, б). Чрезмерная затяжка стремянок приводит к повреждению резиновых подушек, повышению передачи в кузов дорожного шума и снижению долговечности рессор; при ослаблении затяжки может произойти сдвиг моста при наезде на дорожные препятствия.

Гайки стремянок нужно подтягивать поочередно, а окончательную затяжку следует делать при нагруженных рессорах. Заднюю часть автомобиля рекомендуется нагрузить настолько, чтобы рессоры выпрямились.

Крепление переднего и заднего концов рессоры показано на рис. 131. В каждый шарнир установлены по две одинаковые резиновые втулки 4, стянутые одинаковыми пальцами 5 в виде болтов. Для переднего крепления палец запрессован в шайбу 2, а для заднего – в щеку 8 серьги. Пальцы 5 имеют накатку на стержне около > головки, поэтому после запрессовки они сидят туго, без проворачивания. Шайба 2 установлена в кронштейне с тугой посадкой; поэтому для ее демонтажа (вместе с пальцем) предусмотрены два резьбовых отверстия, в которые ввинчиваются болты съемника.

“Качание рессор на пальцах осуществляется только за счет деформации резиновых втулок. Эти втулки не должны проворачиваться

в ушках рессор, в кронштейнах или на пальцах. Чтобы при работе резиновые втулки закручивались примерно одинаково, не следует затягивать гайки пальцев при ненагруженной рессоре. Когда рессора находится в свободном (изогнутом) состоянии, гайки нужно подтянуть только слегка, а затем, поставив автомобиль на колеса, затянуть окончательно.

При смене втулок для лучшего их прилипания рекомендуется тщательно очистить поверхности ушка и пальца и промыть их бензином. Втулки непосредственно перед постановкой следует также промыть в бензине и, не дав просохнуть, смонтировать в шарнир. Для этой же цели гайки пальцев нужно затягивать поочередно, чтобы избежать перекоса или изгиба щек серьги, очень туго, с приложением момента 7-8 кгс-м.

Амортизаторы задней подвески установлены наклонно впереди заднего моста. Нижний конец амортизатора крепится через две конические втулки, туго затянутые на пальце, приваренном к накладке рессоры. Верхний конец амортизатора закреплен к полу кузова через резиновые подушки. Эти подушки нужно затягивать до совпадения паза в гайке с отверстием под шплинт в штоке амортизатора.

 

Рис. 129. Задняя подвеска – рессоры

Рис. 130. Затяжка стремянок рессор

Рис. 131. Крепление концов рессор

 

Устройство амортизаторов ГАЗ-24

От исправного действия амортизаторов, гасящих многократные колебания автомобиля, в значительной степени зависит качество подвески автомобиля. При неисправных амортизаторах кузов автомобиля после наезда на дорожную неровность многократно раскачивается, что неприятно воспринимается пассажирами. Исправные амортизаторы гасят повторные колебания и уменьшают величину их амплитуды.

В передней и задней подвесках автомобиля установлены телескопические гидравлические амортизаторы двустороннего действия, создающие сопротивление раскачиванию автомобиля как при ходе отдачи, так и при ходе сжатия. Действие амортизаторов основано на принудительном перетекании жидкости через малые проходные сечения в клапанах. Характеристики амортизаторов, определяемые усилием сопротивления перемещению их поршня при растяжении или сжатии, подобраны в соответствии с упругими характеристиками пружин и рессор подвески. Повышение жесткости усилий амортизаторов приводит к усилению передачи на кузов дорожных толчков и вибраций, а ослабление усилий вызывает раскачку автомобиля. Нормально работающие амортизаторы должны успокаивать колебания автомобиля после переезда препятствия за два – три периода.

Передние и задние амортизаторы одинаковы по конструкции и имеют много общих деталей (рис. 132). Амортизаторы автомобиля ГАЗ-24 унифицированы с амортизаторами автомобиля ГАЗ-21Р.

Передний амортизатор отличается от заднего меньшей длиной, меньшим рабочим ходом штока и большим сопротивлением при растяжении (ходе отдачи). Кроме того, амортизаторы различаются способом крепления нижнего конца: передний амортизатор крепится с помощью резинового блока (шарнира) 30 (см. рис. 117) в сборе с осью, запрессованного в проушину нижней головки, а задний с помощью конических резиновых втулок (см. рис. 129) присоединяется к пальцу, закрепленному на подкладке рессоры.

Различаются и способы защиты амортизаторов от попадания большого количества грязи на штоки: передний амортизатор закрыт резиновым защитным кожухом 8 (см. рис. 117), укрепленным в передней подвеске; задний амортизатор имеет металлический защитный кожух 34 (рис. 132, б), надетый на шток и закрепленный с помощью напрессованного запорного кольца 33.

Для удобства обслуживания и ремонта амортизаторы без особых трудностей могут быть сняты с автомобиля и разобраны.

В качестве рабочей жидкости для амортизаторов используется масло АЖ-12Т, выпускаемое в соответствии с ТУ 38-101432-74. Можно также применять веретенное масло АУ. Маслом полностью заполняется рабочий цилиндр 15 (см. рис. 132, а) и частично резервуар 16. Масло в амортизаторы заливается в строго определенном объеме: в передние по 140 см3, в задние по 210 см3. При недостатке масла амортизатор работает ненормально, при избытке он может быть выведен из строя.

При ходе сжатия подвески, когда колеса идут вверх, приближаясь к кузову, поршень 4 (рис. 133) опускается и вытесняет жидкость, которая перетекает через его наружные отверстия в верхнюю часть цилиндра. При этом отжимается тарелка перепускного клапана 3, прижатая к поршню пружиной 2. Сопротивление перетеканию жидкости в данном случае очень мало, так как тарелка легко отжимается вверх, а отверстия в поршне имеют большое пропускное сечение.

Основное усилие, определяющее характеристику амортизатора на ходе сжатия, создается клапаном 9 и его пружиной 11 при перетекании избытка жидкости из нижней части цилиндра в полость резервуара 12. Избыток жидкости в нижней части цилиндра образуется вследствие того, что объем вытесняемой поршнем жидкости больше объема жидкости, перетекающей в верхнюю часть цилиндра, на величину объема части штока, входящей в верхнюю часть цилиндра. Чтобы толчки при наездах на дорожные препятствия не передавались на кузов, усилие сжатия амортизатора в несколько раз меньше усилия хода отдачи.

При ходе отдачи подвески, когда колеса перемещаются вниз, удаляясь от кузова, поршень идет вверх и шток выходит из цилиндра; жидкость из верхней полости цилиндра перетекает в нижнюю, проходя через внутренние отверстия в поршне, а наружные отверстия в поршне прикрыты тарелкой перепускного клапана. При плавных качаниях автомобиля на подвеске жидкость проходит через кольцевую щель между клапаном отдачи 6 и втулкой 5.

При резком ходе колес вниз, когда давление в амортизаторе возрастает, жидкость проходит дополнительно в зазор между тарелкой клапана 6 и нижним кольцевым выступом поршня; при этом пружина 7 клапана несколько сжимается. Недостаток жидкости в нижней полости цилиндра во время хода отдачи пополняется из резервуара через нижний перепускной клапан 8, тарелка которого прижата очень малым усилием конической пружины.

Таким образом, при работе амортизатора жидкость циркулирует не только между полостями в цилиндре, перегороженными поршнем, но и между цилиндром и резервуаром. Это способствует хорошему перемешиванию и охлаждению жидкости.

Чтобы уменьшить перетекание жидкости между цилиндром и поршнем, на последний надеты два чугунных уплотнительных кольца 13. Утечке жидкости из цилиндра препятствует весьма малый зазор между штоком и направляющей втулкой 14 (см. рис. 132, а). Вытеканию жидкости из амортизатора препятствует резиновая манжета 7, постоянно поджимаемая пружиной 13. Для лучшего удержания жидкости на внутренней поверхности манжеты сделаны три кольцевых выступа с острыми кромками, направленными вниз (внутрь цилиндра). Эта манжета разгружена от давления, так как жидкость, просочившаяся между штоком и направляющей втулкой, стекает в резервуар по наклонным каналам направляющей втулки.

Металлокерамическое кольцо 2, резиновая прокладка 4 и кольцо 6 из полиуретанового поропласта защищают амортизатор от попадания пыли, грязи и влаги. Сверху амортизатор затянут гайкой 5, сжимающей обойму 11 сальников, цилиндр и корпус клапана хода сжатия, а также уплотнительные резиновые кольца 9 и 12.

Какой-либо регулировки во время эксплуатации амортизаторы не требуют. Без действительной необходимости не следует снимать их с автомобиля, а также доливать в них жидкость.

После пробега 6 тыс. км полезно подтянуть гайку 3 резервура с приложением момента 6-7 кгс-м. Гайку следует подтягивать плавно, без рывков, усилием одной руки (приблизительно 30 кгс на плече 200-250 мм). Своевременная подтяжка этой гайки компенсирует первоначальную усадку резиновых уплотнительных колец, благодаря чему значительно повышается надежность дальнейшей работы амортизатора.

Один раз в три года или после пробега 100 тыс. км амортизаторы рекомендуется разобрать, промыть керосином и заполнить свежей амортизаторной жидкостью. Амортизатор следует разобрать также в том случае, если обнаружено сильное подтекание жидкости, не устраняемое подтяжкой гайки резервуара. Кроме того, необходимо периодически подтягивать крепление амортизаторов на автомобиле. Способы устранения некоторых неисправностей амортизаторов приведены ниже.

Рис. 132. Амортизаторы

Рис. 133. Схема работы амортизатора

 

 

Возможные неисправности задней подвески ГАЗ-24 и способы их устранения

Техническое обслуживание задней подвески в основном сводится к периодической подтяжке гаек стремянок, пальцев рессор и пальцев нижнего крепления амортизаторов.

Способы устранения некоторых неисправностей задней подвески или нарушений, вызванных этими неисправностями, приведены ниже.

  

 Скрип рессор

 

1. Отсутствие смазки между листами

рессор

 

1. Смазать рессоры

 

2. Износ   прокладок   между    листами

или под хомутами

 

2. Замени!ь прокладки

3. Износ резиновых втулок  

3. Изношенные втулки заменить

 

Крен автомобиля на какую-либо сторону

 

1. Поломка   одного   или    нескольких

листов рессор

 

1. Заменить рессору или поломан

ные листы

 

2. Односторонняя осадка  задней  рес

соры и пружины передней подвески

 

2. Поменять местами рессоры  или

пружины передней подвески

 

След задней колеи не совпадает со следом передней, автомобиль “ведет” в сторону

 

1. Смещение   заднего   моста     относи

тельно рессоры  из за ослабления креп

ления затяжки гаек стремянок

 

1. Ослабить  стремянки,   поставить

мост на место и снова затянуть стре

мянки, как показано на рис.130

 

2. Смещение    коренною   листа    (при

разрушении центрового болта)

 

2. Заменить центровой болт

   

Частые “пробой” задней подвески

 

1. Перегружена задняя ось автомобиля

 

1. Не следует превышать нагрузку

на заднюю ось автомобиля (три чело

века на заднем сидении и 50 кг груза

в багажнике)

 

2. Остаточная деформация рессор (рес

соры “просели”) или одной из них

 

2. Деформированную рессору заме

нить. Правка листов рессоры не ре

комендуется

 

3. Поломка листов рессор

 

3. Заменить рессору или поломан

ные листы

 

4. Неудовлетворительная работа амор

тизатора

 

4 Неисправный амортизатор заменить или исправить (чаще всего - долить жидкость)

 

“Пробои” сопровождаются жестким металлическим стуком

 

1. Повреждение  или   разрушение   ос

новных буферов или одного из них

 

1. Поврежденный буфер заменить

 

2. Повреждение  или  разрушение  до

полнительного   буфера,    установленного

под полом кузова

 

2. Поврежденный буфер заменить

 

 Возможные неисправности амортизаторов и способы их устранения

  

Подтекание жидкости из амортизатора 

 

1. Усадка  уплотните л ьных  колец ре

зервуара или ослабление затяжки гайки

резервуара

 

1. Подтянуть гайку резервуара

 

2. Износ резиновых  сальников штока

 

2. Заменить сальники

 

3. Забоины или риски на штоке, Р1знос

штока до удаления слоя хрома

 

3. Заменить поврежденный или из

ношенный шток,  а также сальники.

Отсутствие хромированного слоя про

веряется по покраснению штока при

смачивании   его    раствором   медного

купороса

 

Неудовлетворительная работа амортизатора (частые “пробои”, раскачка кузова автомобиля) 

Недостаточное   количество    жидкости в амортизаторе Снять амортизатор с автомобиля, заменить детали, вызвавшие утечку жидкости> долить жидкость

 

 Недостаточное усилие при ходе отдачи (при растяжении амортизатора)

1. Неплотное перекрытие клапана отдачи

1. Разобрать и промыть   амортизатор. Конец пружинки слегка отогнуть наружу

2. Поломка или большой износ поршневых колец

2. Заменить  кольца  в   случае поломки или если зазор  в стыке превышает  2,5 мм при установке колец в цилиндр амортизатора

3. Надиры  на поршне,   кольцах или цилиндре

3. Поврежденные  детали заменить

  

Недостаточное усилие (или “провалы”) при ходе сжатия

1. Деформация тарелки перепускного клапана сжатия

1. Тарелку заменить

2. Наличие неровностей на посадочной поверхности   под    тарелку   на   корпусе клапана сжатия

2. Притереть тарелку к посадочной поверхности

3. Неплотное перекрытие клапана сжатия из-за попадания посторонних частиц

3. Промыть амортизатор

 

Стуки и скрипы амортизаторов

1. Ослабление затяжки или износ по душек верхнего  крепления передних и задних амортизаторов

1. Подтянуть ослабшие гайки или заменить поврежденные подушки

2. Износ или ослабление затяжки гаек нижнего крепления  задних амортизаторов

2. Подтянуть гайки крепления или заменить поврежденные втутки

3. Недостаточное усилие (или “провалы”) при ходе сжатия

3. См. выше

4. Чрезмерное    количество   жидкости в   амортизаторе   (при    сжатии    снятого амортизатора до упора шток возвращается на некоторую величину)

4. Заливать       в       амортизаторы жидкость в строго определенных ко личествах, указанных выше

5. Ось отверстия направляющей штока не совпадает с осью цилиндра

5. Перебрать     амортизатор,    убедиться в правильности установки цилиндра. Направляющую втулку, имеющую перекос опорного торца относительно отверстия, заменить

 

  

 Книга по ГАЗ-24                                                                            Передняя подвеска  >

 

www.long-vehicle.narod.ru                                                     

Рессоры Узлы крепления – Энциклопедия по машиностроению XXL

Рессорная подвеска состоит из рессор, узлов крепления их к трубам, коромысла, резиновых втулок, оси подвижных опор.[c.108]
Рессорная зависимая подвеска состоит из следующих частей, объединенных общностью выполняемых ими функций упругого элемента (рессоры) и узлов крепления.  [c.107]

Главные валы выполняются обычно без промежуточных опор. Они состоят из 2-х муфт и рессоры. К монтажному перекосу в муфтах этих валов при эксплуатации вертолета добавляется перекос при деформации узлов крепления ГР от внешних нагрузок (аэродинамические силы от НВ, нагрузки при эволюциях вертолета). Одна из муфт рассматриваемых валов часто работает в зоне нагретых частей двигателя, что необходимо учитывать. Соединение главных валов с ГР осуществляется с помощью MGX.  [c.207]

Эти малогабаритные и легкие редукторы, передающие мош,ности от нескольких сотен до нескольких тысяч киловатт, с коэффициентом полезного действия т >. 0,97, обычно включают в свою конструкцию сложные дифференциальные и планетарные передачи. Редукторы могут составлять часть конструкции ГТД, а иногда представляют собой самостоятельную часть силовой установки летательного аппарата, имеют собственный корпус, узлы крепления, систему смазки и охлаждения и связываются с двигателем валами (рессорами). Так, например, на рис. 11.1, а показана схема ТВД, редуктор которого включен непосредственно в конструкцию двигателя. При этом корпус редуктора является продолжением корпуса входного устройства. На рис. 11.1, б показана схема ТВД с вынесенным редуктором. Так же как и в схеме на рис. 11.1, а, редуктор закреплен на двигателе (с помощью стержневой рамы) и непосредственно в конструкцию двигателя не вхо-  [c.488]

Костыль состоит из рессоры, пятки и двух узлов крепления переднего и заднего  [c.69]

Создать 4 стержня, соединяя узел на оси колеса с узлами на конце рессоре, и 4 стержня, соединяя узел в центре масс копра с узлами в точках крепления рессоры к копру  [c.467]

Примером конструктивного уменьшения вибраций могут быть изменения конструкции узла соединения заднего лонжерона, поперечной балки и наружного нижнего обвязочного бруса автомобиля с кузовом седан, приведенного на рис. 5.21. Другие способы снижения тряски и рывков связаны с элементами крепления подвески и направлены на достижение точно регулируемой жесткости. Для применения такой регулировки требуется тщательная экспериментальная проработка, так как введение гибких резиновых втулок может отразиться на управляемости автомобиля. На рис. 5.22, а показано конструктивное решение, предусматривающее введение шарового шарнира из трехслойной резины с резко возрастающей жесткостью на конце ограничителя хода независимой передней подвески Макферсона. После первоначальной деформации резиновых лепешек нагруженные с боков проволочные зажимы усиливают жесткость ограничителя хода по мере его сжатия. Другим средством получения регулируемой жесткости может быть конструкция крепления шарнира нижнего рычага, показанная на рис. 5.22, б. На рис. 5.22, в показана конструкция серьги задней рессоры с резинометаллической втулкой.  [c.138]


Следует отметить, что кинематические пары, предназначенные для относительно небольших линейных, угловых или совместных перемещений, в некоторых случаях могут быть заменены соединениями с промежуточным элементом высокой упругости. При этом взаимное смещение звеньев в процессе их работы достигается за счет деформации эластичного слоя и внешнее трение скольжения или качения заменяется внутренним трением упругого элемента, обычно выполненного в виде резинометаллической втулки. Такие втулки применяются в ряде узлов шасси автомобиля (втулки рессорных пальцев, элементы упругих карданов). Аналогичная конструкция в резиновых башмаках применяется для крепления концов рессоры.  [c.305]

К раме приклепаны кронштейны для крепления двигателя, агрегатов силовой передачи, рессор, крыльев и других узлов и деталей автомобиля.  [c.184]

Амортизатор состоит (рис. 99) из корпуса 15, цилиндра 16, штока 14 с установленным на нем поршнем, сальникового узла уплотнения штока в верхней части цилиндра, клапана 19, верхней 2 и нижней головок, которыми он соединяется с рамой и передней осью автомобиля. В головки амортизатора вставляются резиновые втулки. На автомобилях МАЗ верхняя головка амортизатора прикрепляется к консольному пальцу литого кронштейна, приклепанного к стенке продольной балки рамы. Нижней, головкой амортизатор, крепится к пальцу кронштейна, приклепанного к балке передней оси посредством удлиненной задней стремянки рессоры. Устройство передней подвески и крепление амортизатора автомобилей КрАЗ видно на рис. 100.  [c.189]

Осмотрщики вагонов обязаны выявить все неисправности колесных пар, тележек, буксового узла, рессор и рессорного подвешивания, автосцепки, рамы, кузова, крышек, рычажной передачи, предохранительных устройств, тормозов и крепления тормозного оборудования и совместно с ремонтниками устранить их за время стоянки поезда по графику.  [c.235]

НЫХ И нескольких поперечных балок. На ней закреплены все основные агрегаты и узлы. Балки корытообразного сечения штампуют из стали. Продольные балки в средней, наиболее нагруженной части имеют большее сечение. Продольные и поперечные балки соединены заклепками, а для увеличения жесткости рамы установлены косынки и угольники. Для крепления узлов и агрегатов на раме имеются кронштейны, к которым крепятся крылья, подножки, топливный бак, рессоры, передний буфер, буксирные крюки и буксирное приспособление сзади.[c.199]

При первом т егк ническом обслуживании проверить действие оттяжной пружины и при необходимости отрегулировать свободный ход педали сцепления проверить крепление коробки передач, промежуточной опоры карданного вала, редуктора, фланцев полуосей и крышек колесных передач, проверить люфт карданных шарниров и шлицевых соединений карданной передачи, закрепить фланцы карданных шарниров проверить состояние и герметичность трубопроводов и приборов привода тормозов, герметичность системы усилителя рулевого управления при необходимости устранить утечку воздуха или тормозной жидкости проверить крепление и шплинтовку гаек рулевой сошки, пальцев, рычагов поворотных цапф, состояние стопорных шайб гаек шкворней, крепление рулевого колеса, люфт рулевого управления проверить работу компрессора и создаваемое им давление проверить шплинтовку пальцев штоков тормозных камер, величину свободного и рабочего хода педали тормоза проверить действие стояночного тормоза, тормозного крана пневматического привода тормозов проверить эффективность действия тормозов при необходимости отрегулировать их проверить осмотром состояние рамы, узлов и деталей подвески и буксирного прибора, при необходимости закрепить стремянки, пальцы рессор и колеса проверить состояние шин, довести давление воздуха в них до нормы, удалить посторонние предметы, застрявшие в протекторе.[c.213]

Ходовая часть. Трещины и другие повреждения, а также ослабление крепления рессор, пружин и других узлов и деталей подвески. Несоответствие размеров шин, допустимой нагрузки на них, а также несоответствие давления в шинах характеристике подвижного состава, неисправности бортов шин. Неисправные или неправильно установленные съемные бортовые кольца ободов колес.  [c.148]


На перестановочных пунктах в тележках пассажирских вагонов не допускаются следующие неисправности зазоры между скользунами в сумме с обеих сторон более 6 мм и менее 2 мм, а на тележках КВЗ-ЦНИИ эти зазоры должны быть равны нулю трещины в деталях пружинного (рессорного) и люлечного подвешивания, кронштейнах крепления гидравлических амортизаторов, предохранительных скобах, а также неисправности их крепления излом или трещины листов рессоры или излом пружины ослабление или трещина хомута листовой рессоры и другие неисправности узлов и деталей тележки.  [c. 105]

При ТО-1, помимо операций ЕО, проверяют крепление стремянок, пальцев рессор, фланцев полуосей и колес, а также герметичность пневматической подвески автобуса, состояние шин и давление воздуха в них. Удаляют посторонние предметы, застрявшие в протекторе и между спаренными колесами. При необходимости закрепляют стремянки, крышки и хомуты рессор, амортизаторы, полуоси и колеса. Проверяют состояние и шплинтовку шаровых пальцев продольной и поперечной рулевых тяг и рычага поворотной цапфы, а также зазор подшипников передних колес. При необходимости регулируют затяжку подшипников, доводят до нормы давление воздуха в шинах. Узлы подвески смазывают в соответствии с картой смазывания конкретной модели автомобиля.  [c.108]

Для крепления двигателя, агрегатов трансмиссии и других узлов и деталей (рессор, крыльев и т. п.) к раме приклепаны специальные кронштейны.  [c.193]

Сигнал по возможности нужно располагать таким образом, чтобы ничто не мешало распространению звука в направлении движения автомобиля, т. е. непосредственно перед сигналом не должны находиться какие-либо детали шасси или двигателя. Наилучшим решением поэтому является расположение сигнала в передней части автомобиля. Сигнал должен быть установлен на возможно более жестком узле или детали, как, например, на раме, кронштейне переднего буфера, переднем щите кузова и т. д. Узел или деталь, на которых установлен сигнал, не должны быть подвержены вибрации. Желательно, чтобы кронштейн для крепления сигнала имел упругую рессору между самим кронштейном и сигналом. Кроме того, корпус сигнала не должен касаться какой-либо другой детали (последнее особенно важно для электро-пневматических сигналов).  [c.352]

Обслуживание ходовой части сводится к осмотру креплений, резиновых втулок, смазке рессор, колесных подшипников и их регулированию. Ослабление креплений деталей ходовой части может привести к серьезной аварии. При общем осмотре погрузчика следует проверять крепление всех узлов на раме.  [c.82]

Конструкция узлов креплен к я рессоры зависит от характера усилий, передаваемых через рессору. Крепление иолуэл-липтической продольной рессоры к балке ве-  [c.108]

При движении по бездорожью, в том числе по сухому песку, ходовая часть, так же как и силовая передача, испытывает низкочастотные колебания, вибрации. Такие режимы отрицательно сказываются прежде всего на креплении деталей ослабляется крепление колес, разрушаются узлы крепления рессор и др. возможны также преждевременные поломки ходовой части и трансмиссии срезание шпилек крепления колес, полуосей и др. Общим показателем технического состояния ходовой части, системы управления и силовой передачи является путь, проходимый автомобилем по инерции (с отключенным двигателем), так называемый выбег или накат. Выбег может изменяться в широких пределах, отличаясь иногда от наилучшего значения в 1,5—2 раза. При этом расход топлива увеличивается на десятки процентов. Например, для автомобиля типа ГАЗ-51 уменьшение выбега на 30% (с 255 до 175 м) дает увеличение расхода топлива при скорости 30 км1час по шоссе на 25%.[c.178]

Замена трения скольжения внутренним трением упругого элемента. Кинематические пары с жесткими звеньями предназначены для относительно небольших линейных, угловых или их совместных перемещений, в ряде случаев могут быть заменены неподвижными соединениями с промежуточным элементом высокой упругости. Взаимное смещение звеньев в процессе их работы достигается за счет деформации эластичного слоя при этом внешнее трение заменяется внутренним трением упругого элемента. Такие соединения выполняются в виде резино-металлических шарниров в различных конструктивных вариантах. На рис. 5 показано крепление рессоры в резиновом башмаке. Резино-металлнческие шарниры обладают такими преимуществами отсутствует износ от внешнего трения отпадает необходимость в смазке и установке уплотняющих устройств упрощается уход уменьшается вес в узлах подвески амортизируются удары, что способствует бесшумности хода.  [c.154]

Втулки из найлона 66, наполненного дисульфидом молибдена, показали хорошие результаты при использовании их в высо-конагруженных узлах, например на тяжелых грузовиках в местах крепления рессор. Они работали под действием очень высоких нагрузок и испытывали очень небольшие перемещения, подвергались коррозионному и абразивному износу под действием воды, солей и песка, попадающих на них с дороги. Было установлено, что срок их службы по сравнению с эксплуатацией бронзовых подшипников увеличился в 2—3 раза.  [c.387]

Ежесменное техническое обслуживание выполняет машинист в начале рабочей смены. При ежесменном обслуживании проверяют состояние канатов, тормозов, злектро- и гидрооборудовапия, аппаратов управления, муфт, крепления узлов крана, всех болтовых соединений, металлоконструкций, колес, балансиров, рессор, амортизаторов, выносных опор, крюковой обоймы. Проверягот работу конечных выключателей, ограничителя грузоподъемности и приборов сигнализации, а также натяжение приводных ремней, цепей, гусеничных лент, очищают от грязи и пыли все узлы крана, производят смазочно-заправочные операции и устраняют подтекание всех жидкостей. Краны с электроприводом обслуживают обязательно с участием квалифицированного слесаря-электрика. Результаты ежесменного осмотра и проверки крана заносятся машинистом в вахтенный журнал.  [c.182]


При осмотре буксового узла и рессорного подвешивания (рисунки на стр. 41 — электровозы ВЛ80 и ВЛЮ, на стр. 42 — ВЛ8, на стр. 43 — вверху ЧС2, внизу ЧС4) убеждаются в том, что корпус и крышки не повреждены, зазоры в буксовых направляющих 1 нормальны, посадка подбуксовой струнки 2 плотная, положение надбуксовой рессоры на корпусе буксы правильное. Проверяют крепление 3 подбуксовой рессоры или балансира 8 к приливу 4 корпуса буксы или рамы тележки, буксовые направляющие и поводки, листовые  [c.40] При контроле технического состояния переходных упругих площадок проверяют узлы их крепления к торцовым стенам вагона, амортизаторы рессор и пружин, детали тарелей безбуферных переходных площадок и износы. Если тарели имеют толщину менее 5 мм, их ремонтируют постановкой типовых накладок. При этом постановка двойных накладок запрещается. Кроме того, проверяют плотность затяжки болтов крепления корпуса нижнего амортизатора, которые должны быть подтянуты, наличие у корончатых гаек шплинтов, причем разрешается регулировать высоту гайки постановкой на нее шайб толщиной до 4 мм. Корпуса нижних амортизаторов с трещинами или изломом, просевшие или с изломами пружины заменяют. То же относится и к верхним пружинным амортизаторам.  [c.160]

На рис. 157 показана лонжеронная рама автомобиля КамАЗ-5320, состоящая из двух 3 и 20 лонжеронов и нескольких гюперечин, предназначенных для крепления отдельных узлов автомобиля. К лонжеронам крепят кронигтейны для рессор, подножек и запасного колеса, а также буфера и тягово-сцепное устройство. Буфера предохраняют кузов от повреждения, а тягово-сцепное устройство используют для буксирования прицепов.  [c.245]

Смесительные бегуны СМ-568 (рис. 135) периодического действия предназначены для измельчения и перемешивания полусухих глин, шамота и других материалов. Они состоят из разъемной станины, чаши и двух катков, вращающихся вокруг осей в подшипниках, качения. Станина представляет собой сварную раму, в средней части которой имеется окно для крепления корпуса подпятника вала с чашей. Чаша выполнена в виде стальной отливки с 12 броневыми и четырьмя футеровочными плитами, укрепленными в специальном углублении пода чаши. Чаша в сборе с валом и узлом подпятника устанавливается на раму. Узлы катков с рессорами подвешены на двух горизонтальных осях, прикрепленных к колоннам станины. На верхней раме станины установлен механизм разгрузочного схребка, соединенный муфтой  [c.135]

На рис. 1 показана тележка тепловоза 2ТЭ10Л. Она состоит из следующих основных узлов рамы 1, опорно-восстанавливаю-щих устройств 11, шкворневого узла 9, рессоры 3, комплекта трех ТЭД 10, буксовых узлов 5, тяговых редукторов 12, колесных пар 14, тормозных цилиндров 6, тормозной рычажной передачи 7. Челюстная, сварнолитая рама 1 имеет боковину коробчатого сечения, концевые балки, междурамные крепления и шкворневую балку. Рама является сложной пространственной конструкцией и из-за высокой концентрации напряжений технологического порядка ее считают одним из наиболее нагруженных узлов экипажной части.[c.9]

Рис. 12. Места обнаружения внешних признаков неисправностей буксового узла а тележке ЦМВ 1 — сдвиг корпуса буксы с лабиринтного кольца, наличие волнообразного валика смазки на лаби ринтной части буксы 2 — ослабление крепления болтов шпинтонов 3 — наличие смазки на диске колеса 4 — наличие смазки в местах прилегания смотровой и крепительной крышек 5, 6 — наличие металлической стружки или свежей ржавчины на верхних витках пружин по концам листов эллиптической рессоры 7 — выделение металлической стружки или наличие свежей ржавчины у основания шпинтона 8 — зазор между корпусом буксы и рамой тележки менее 35 мм 9 — повреждение (следы трения, выпуклость, окалина) на смотровой крепительной крышке 10 — излом буксовой пружины
Рис. 3.4.19, б. Конструкция передней и задней подвески многоцелевого автомобиля Ильтис (фирмы Фольксваген ) с барабанными тормозами. Конструкция разработана так, что отдельные узлы передней и задней подвесок одинаковь и могут быть быстро заменены. Интересны конструкции верхней опоры широкощелевой рессоры, крепления вала колеса к ступице, а также сложного уплотнения двухрядного радиально-упорного шарикоподшипника и его осевая фиксация пружинными стопорными кольцами. Буфер сжатия расположен над проушиной рессоры, а для обеспечения прогрессивности характеристики подвески на верхней части амортизатора предусмотрен дополнительный упругий элемент. Буфер отбоя находится  [c.190]

Что это – рессоры на машине?

Сегодня рессорная система подвески практически не применяется в легковых авто. Ее можно встретить только на редких старых моделях. Но еще несколько десятков лет назад шасси с рессорами были чрезвычайно популярны среди автомобилестроителей. Сегодня этот элемент применяется только в грузовых авто и для постройки прицепов. Давайте узнаем, что такое рессоры.

На самом деле, подвеска с рессорами – это один из вариантов ходовой части автомобилей. Она отличается элементами листового типа в качестве упругих деталей. История рессор берет начало еще в глубокой древности, когда только начинали создавать простые телеги, но тогда вместо традиционных листов использовали цепи либо кожаные ремни.

Устройство

Что представляет собой рессора, знают практически все автомобилисты с опытом. Но новички часто не имеют ни малейшего понятия, что такое рессоры.

Элемент изготавливается из специальных стальных сплавов. Каждый имеет разную длину. Она зависит от того, какие характеристики должна иметь рессора. Толщина листов тоже разная. Обычно первый лист, который непосредственно соприкасается с элементами кузова, должен быть толще, чем все прочие. Вся сборка зафиксирована хомутами. На легковых моделях авто рессору крепят под мостами. В грузовых автомобилях этот элемент подвески закреплен над мостом.

Каждый из листов при сборке на производстве специальным образом обрабатывается. Это позволяет значительно увеличить срок службы детали. Крепление сборок рессор осуществляется специальным хомутом, который затем должен быть стянут болтами. Но отверстий на поверхности листов быть не должно. Это снизит долговечность изделия и устойчивость.

Концы листов соединяются с кузовом автомобиля при помощи шарнирных соединений. Рессора нужна для передачи нагрузок на ходовую часть от рамы грузовика или кузова. Можно выделить и такие конструкции, где элементы работают на изгиб, как упругие балки. Обычно в таких изделиях несколько листов, но сейчас в строительстве грузовиков применяют и монолистовые решения. В таких подвесках основную роль отводят все же амортизаторам.

Что касается числа рессор, то это зависит от модели автомобиля, его типа, веса, грузоподъемности и прочих характеристик.

Виды

Когда мы знаем, что такое рессоры на машине, можно перейти к изучению их видов и особенностей.

В зависимости от того, как будет эксплуатироваться лист, один из видов применяется только на грузовиках, главная функция которых – перевозить грузы огромной массы. При этом рессора должна обеспечивать плавный ход машины. Первый вид – это тяжелые грузовики для транспортировки металлических изделий, песка, щебня, различных строительных материалов. Второй вид – это рессоры для легковых автомобилей и внедорожников, автобусов.

Максимальную эффективность подвески можно получить лишь тогда, когда машина загружена. Во всех остальных случаях достичь необходимого уровня комфорта будет очень сложно.

Также можно выделить полуэллиптические или торсионные элементы. И хотя такие подвески гораздо лучше по уровню эксплуатации по сравнению с рессорами пластинчатого типа, они требуют особого обслуживания и внимания.

Передние и задние листы

Применяемые изделия для передней оси и для задней имеют между собой различия. На заднюю ось обычно устанавливаются более жесткие виды. На переднюю обычно крепят более комфортные мягкие модели – они позволяют обеспечить приемлемую плавность хода и комфорт при движении в самых различных местах, в том числе в тяжелых условиях.

Преимущества

Теперь, когда мы знаем, что такое рессоры в автомобиле, можно поговорить об их плюсах и минусах. Первое и самое главное преимущество – это максимальная простота конструкции. Этим обуславливается и дешевизна, а также высокая надежность. Если в подвеске будет использована именно рессора, тогда не понадобится компоновать систему втулками, реактивными штангами и рычагами. Кроме того, рессора значительно лучше переносит нагрузки и перегрузки при движении по бездорожью и разбитым дорогам.

Можно выделить и еще один плюс – это универсальность. Такая подвеска легко может гасить не только вертикальные нагрузки, но и продольные. Они часто возникают при торможении или же при разгоне. Также рессора сглаживает и боковые нагрузки, которые возникают при поворотах.

Что такое рессоры? Это элемент подвески, а значит, он должен отличаться такими характеристиками, как компактность. Рессора очень компактна, в отличие от традиционных для легковых подвесок пружин. Элемент установлен внизу, что освобождает конструкцию от уменьшения погрузочной площади багажника. Это очень актуально для грузопассажирских автомобилей. Кроме того, за счет длины рессоры можно сделать очень комфортными и мягкими.

Недостатки

Главный минус – это относительно небольшой срок эксплуатации. Это обуславливается и особенностями использования по большей части. Ведь что такое рессора? Это элемент подвески, который находится непосредственно под машиной. Первым делом снижает ресурс коррозия, и еще рессора быстро проседает и теряет свою упругость. Листы нужно регулярно обслуживать.

Почему рессорных подвесок нет на легковых авто?

Продолжаем изучать, что такое рессоры на машине (фото конструкции есть в нашей статье). Эти элементы созданы для того, чтобы выдерживать большие нагрузки в плане грузоподъемности и не только – на легковых машинах таких нагрузок попросту нет. Но есть и еще одна небольшая особенность – комфортность пружин значительно выше. Пассажиры и водитель не будут прыгать на креслах, когда автомобиль будет проезжать лежачий полицейский или ухаб.

Рессора сделает систему подвески очень жесткой, даже жестче, чем спортивные подвески на пружинах. Небольшие кочки будут сильно ощущаться. Кроме того, на такой подвеске не слишком острая управляемость, так как ход ее все-таки ограничен.

На легковых автомобилях такая конструкция просто не нужна. Для работы рессор нужен вес. Можно встретить подобную конструкцию на легковых китайских пикапах – но и они рассчитаны на перевозку около тонны груза. Если кузов пустой, машина теряет управляемость, а задняя часть будет прыгать по дороге.

Обслуживание

В процессе эксплуатации машины водитель должен знать, что такое рессоры на авто. Поэтому следует обязательно учитывать дорожное покрытие, стараться не перегружать машину. Также лучше сменить манеру вождения на более спокойную – нужно исключить резкие трогания и резкое торможение.

Если в рессоре ломаются листы, их нужно своевременно заменить на новые. Постоянно нужно контролировать и слушать работу этих деталей. Сборка обработана графитовой смазкой – периодически ее нужно обновлять. Резьбовые соединения хомутов иногда нужно подтягивать.

Долговечность и качество работы описываемых изделий также зависит не только от качества стали или уровня изготовления, но и от того, насколько хорошо ухаживают за рессорами. У внимательного водителя и у профессиональных механиков эта подвеска будет работать долго и надежно.

Заключение

Вот мы и узнали, что такое рессора в автомобиле. Фото позволит лучше это понять. Это важная часть любого грузового автомобиля и прицепа. Без них не смог бы ездить грузовой пикап и некоторые советские авто. Рессоры будут еще долго производиться и эксплуатироваться – ничего нового для грузовиков пока не придумали.

Влияние Способа Установки Рессоры На Плавность Хода Автомобиля – Подвеска

Характеристика упругости подвески может существенно отличатся от характеристики рессоры. При линейной характеристике упругости рессоры характеристика подвески может быть нелинейной. Это различие в характеристиках зависит от способа закрепления рессоры и от того, как она связана с рамой или кузовом автомобиля.

Влияние способа крепления рессоры на оси. Участок рессоры, закрепленный на оси, нельзя рассматривать как абсолютно жесткий, так как стремянки (или шпильки), какими бы ни были они прочными и как бы туго не были затянуты, всегда испытывают упругие деформации под действием очень больших усилий на кромках этого участка рессоры. Тем не менее затянутый участок не имеет возможности свободно деформироваться, вследствие чего снижается рабочая длина рессоры и изменяется характеристика подвески. Испытания показывают, что характеристика рессоры с закрепленным средним участком остается линейной. Изменяется только в зависимости от длины заделки (расстояние между осями стремянок) жесткость рессоры.

Длина затянутого участка рессоры в подвесках существующих автомобилей изменяется в широких пределах. В некоторых грузовых автомобилях длина затянутого участка задней рессоры достигает 15% и более всей длины рессоры, а в некоторых автобусах – не превосходит 6%.

Чтобы при проектировании рессор иметь возможность оценить влияние конкретной длины заделки на жесткость данной рессоры, по экспериментальным данным для рессор построена зависимость с жесткости рессоры от отношения длины заделки к общей длине рессоры . Более полные исследования показали, что величина пассивного (не рабочего) участка рессоры, закрепленной на оси, существенно зависит от момента затяжки стремянок и толщины рессоры.

Рисунок 1. Зависимость жесткости с рессоры от отношения d/L

Рисунок 2. Зависимость длины пассивного участка (в % от длины накладки) от момента М затяжки стремянок и толщины Н рессоры.

Если рессора прикреплена к оси через резиновые прокладки, то величина пассивного участка примерно на 50% меньше, чем при жестком креплении.

Влияние длины серег и угла их расположения. Опыты и теоретические исследования показали, что в зависимости от стрелы выгиба рессоры, характеризующей ее форму в ненагруженном состоянии, нагрузки, длины серег и угла их расположения, характеристика подвески заметно изменяется. Рессору можно устанавливать в подвеске на одной или двух серьгах. При нагрузке рессоры, установленной на одной серьге, происходит следующее. С изменением нагрузки на подвеску расстояние между центрами ушков рессоры изменяется, что приводит к изменению углового положения серьги. Если плоскость серьги не перпендикулярна прямой, соединяющей центры ушков рессоры, то сила действующая вдоль серьги, будет иметь составляющую, параллельную этой прямой, и любая деформация рессоры вызывает сближение или расхождение ушков. Исключением является выпрямленное положение рессоры.

Рисунок 3. Листовая рессора с различным расположением сережки

При расположении по схеме а сережка не влияет на жесткость рессоры. В схеме б сережка наклонена на -42°. Появление составляющей, вызывающей сжатие коренного листа, уменьшает ее жесткость. Если жесткость рессоры такова, что число ее собственных колебаний равно 68 в минуту, то при наклоне сережки на -42° оно снизится до 57 в минуту. Если сережке придать наклон в обратную сторону, то коренной лист рессоры будет испытывать растяжение, а жесткость рессоры повысится. При наклоне сережки той же рессоры на 34° число собственных колебаний возрастет до 76 в минуту. Схему г применяют редко, так как в этом случае при значительной разгрузке подвески серьга может перейти в крайнее положение и начать работать на растяжение.

При увеличении или уменьшении нагрузки на автомобиль или колебаниях положение сережки и жесткость рессоры будут меняться. В большинстве случаев размеры сережки и изменение прогиба таковы, что увеличение или уменьшение жесткости рессоры при ее деформации невелико. Мало меняется также жесткость и при обычных рычажных подвесках. Следовательно целесообразно оценивать упругие свойства подвески, пользуясь не характеристиками упругого элемента, а характеристикой упругого устройства подвески. Это устройство оцениваем при помощи упругой характеристики – зависимости между вертикальной нагрузкой и деформацией подвески, измеренное непосредственно над осью колеса. Упругая характеристика подвески позволяет найти следующие параметры, характеризующие упругое устройство подвески: жесткость, статический прогиб, динамический ход (прогиб) до верхнего и нижнего ограничителей.

Развитие упругого устройства подвески характеризуется постепенным увеличением статических прогибов подвесок. Величина статического прогиба в среднем равна 80-150 мм при зависимой подвеске колес и 150-300 мм при независимой. Увеличение статического прогиба достигается главным образом за счет уменьшения жесткости подвески. При пневматических и гидропневматических подвесках жесткость можно сделать сколь угодно малой, а при металлических упругих элементах жесткость ограничена напряжениями в элементах и их габаритными размерами (рессоры, стержни). Динамические прогибы ограничены также характеристиками направляющего устройства подвески.

Статические прогибы подвесок грузовых автомобилей составляют обычно для передней подвески 75-100 мм, а для задней 70-120 мм. В среднем можно считать, что подвески грузовых автомобилей в 2-4 раза жестче, чем подвески легковых автомобилей. При увеличении статического прогиба подвески, т.е. при уменьшении ее жесткости, возникают следующие трудности:

  • С увеличением статического прогиба необходимо увеличивать и динамический прогиб (сохраняя динамическую емкость подвески), чтобы движение по неровной дороге не сопровождалось частыми ударами в ограничители;
  • Возрастание статического и динамического прогиба ведет к заметному изменению высоты автомобиля при колебаниях и различных нагрузках. При независимой подвеске изменяется также дорожный просвет;
  • При увеличении вертикальных перемещений колес ухудшается кинематика их перемещений и появляются неточности в кинематике рулевого привода. Эти недостатки особенно заметны при независимой подвеске и листовых рессорах как направляющем устройстве;
  • Напряжение в упругих элементах увеличивается, а иногда затрудняется размещение длинных листовых рессор или стержней;
  • При резком торможении автомобиль испытывает сильные «клевки», а на поворотах из-за уменьшения поперечной жесткости подвески – значительный крен.

Существует несколько конструктивных приемов, позволяющих увеличить статический прогиб подвески, не ухудшая ее качества. Основной прием для подвески передних колес заключается в переходе от зависимой подвески к независимой, представляющей собой более совершенное направляющее устройство. Поэтому в период замены зависимой подвески независимой наблюдалось резкое уменьшение жесткости. Чтобы уменьшить изменение высоты автомобиля в зависимости от нагрузки, иметь малый динамический прогиб и сохранить достаточную динамическую емкость подвески, необходимо получить для нее нелинейную характеристику и ввести регулирование постоянства высоты кузова в зависимости от величины статической нагрузки.

У легкового автомобиля, предназначенного для эксплуатации по усовершенствованным дорогам, удовлетворительная плавность хода может быть получена при S = 15…30 см и S = 10…15 см. Характеристика подвески по результатам эксплуатации должна примерно соответствовать кривой 1, показанной на рис. В пределах ±60% динамического прогиба изменение жесткости подвески по сравнению со значением, соответствующим статической нагрузке, не должна превышать 20%. Вне этих пределов изменения прогиба жесткость должна плавно увеличиваться.

Таким образом, при движении в обычных условиях колебания автомобиля происходят при почти постоянной жесткости подвески и могут быть приближенно рассматриваться как линейные. Если амплитуды колебаний колеса или кузова значительны, то жесткость подвески возрастает, а воздействие колебаний на пассажиров усиливается. Конструируя подвески, стремятся к тому, чтобы при максимальных нагрузках, иногда превышающих статические в 3-4 раза, не происходили удары в ограничители хода.

< Предыдущая   Следующая >

Пружина (устройство) – Энциклопедия Нового Света

Винтовые или спиральные пружины, предназначенные для растяжения.

Пружина представляет собой гибкое эластичное устройство, используемое для накопления механической энергии. Когда к пружине прикладывается сила, она расширяется или сжимается до определенной степени, а когда сила снимается, пружина пытается вернуться в свое прежнее состояние.

Пружины могут быть изготовлены из различных эластичных материалов, включая жидкости, но пружины, используемые в механических устройствах, обычно изготавливаются из металла.Они также различаются по форме; знакомые формы – спиральные, спиральные и плоские.

В зависимости от своего поведения пружины используются для перемещения объектов, поглощения вибраций и контроля механических ударов. Например, они используются в часах, амортизаторах, моторизованных игрушках, пого-стиках, клапанах автомобильных двигателей и механизмах закрытия дверей. Технически деревянный лук — это форма пружины.

Исторический облик

Простые невитые пружины, такие как лук (используемый со стрелой), использовались на протяжении большей части истории человечества.В бронзовом веке использовались более сложные пружинные устройства, о чем свидетельствует распространение пинцета во многих культурах. Ктесибий Александрийский разработал метод изготовления бронзы с пружинящими характеристиками путем производства сплава бронзы с повышенным содержанием олова, а затем закалки его ковкой после отливки.

Спиральные пружины появились в начале пятнадцатого века, [1] что привело к разработке первых часов с пружинным приводом в этом столетии. [2] [3] [4] К шестнадцатому веку были произведены первые большие часы с пружинным приводом.

Материалы, используемые для пружин

Как отмечалось выше, для изготовления пружин могут использоваться различные эластичные материалы. Даже жидкости под давлением обладают пружинящими свойствами. Однако большинство пружин изготовлено из металла, особенно из закаленной стали. Маленькие пружины могут быть намотаны из предварительно закаленной заготовки, а более крупные изготавливаются из отожженной стали и закаляются после изготовления. Также используются некоторые цветные металлы, в том числе фосфористая бронза для деталей, требующих коррозионной стойкости, и бериллиевая медь для пружин, проводящих электрический ток (поскольку ее электрическое сопротивление низкое).

Типы пружин

Спиральная пружина. При сжатии катушки скользят друг по другу, что обеспечивает более длительное перемещение.

Пружины классифицируются по их свойствам.

В зависимости от нагрузки они могут быть классифицированы как:

  • Пружина растяжения/растяжения
  • Пружина сжатия
  • Пружина кручения

В случае пружин растяжения/растяжения и пружин сжатия существует осевая нагрузка. С другой стороны, торсионная пружина имеет скручивающую силу.

В зависимости от материала пружины можно классифицировать как:

  • Проволочная/винтовая пружина
  • Плоская пружина

Наиболее распространенные типы пружин:

  • Консольная пружина – пружина, закрепленная только на одном конце.
  • Спиральная пружина или винтовая пружина – пружина (изготовленная путем намотки проволоки вокруг цилиндра) и коническая пружина – это типы пружины кручения, поскольку сама проволока скручивается при сжатии или растяжении пружины.Они, в свою очередь, бывают двух типов:
    • Пружины сжатия укорачиваются под нагрузкой. Их витки не соприкасаются в ненагруженном положении и не нуждаются в точках крепления.
      • Спиральная пружина представляет собой пружину сжатия в форме конуса, разработанную таким образом, что при сжатии витки не прижимаются друг к другу, что обеспечивает более длинный ход.
    • Натяжение Пружины растяжения или удлиняются под нагрузкой. Их витки обычно соприкасаются в ненагруженном положении, и на каждом конце у них есть крючок, проушина или какое-либо другое средство крепления.
  • Шпилька или пружина баланса – тонкая спиральная пружина кручения, используемая в часах, гальванометрах и местах, где электричество должно быть подведено к частично вращающимся устройствам, таким как рулевые колеса, не препятствуя вращению.
  • Листовая рессора – плоский упругий лист, используемый в подвесках транспортных средств, электрических выключателях, дугах.
  • V-образная пружина – используется в старинных механизмах огнестрельного оружия, таких как колесные замки, кремневые замки и замки с пистонами.

Другие типы включают:

  • Шайба Бельвиля или пружина Бельвиля – дискообразная пружина, обычно используемая для натяжения болта (и в механизме инициирования противопехотных мин, активируемых давлением).
  • Пружина постоянной силы – туго скрученная лента, которая при развертывании оказывает почти постоянное усилие.
  • Газовая пружина – объем сжатого газа.
  • Идеальная пружина – условная пружина, используемая в физике: она не имеет веса, массы или потерь на демпфирование.
  • Основная пружина – пружина в форме спиральной ленты, используемая в качестве источника питания в наручных часах, музыкальных шкатулках, заводных игрушках и фонариках с механическим приводом
  • Резиновая лента – пружина растяжения, в которой энергия накапливается за счет растяжения материала.
  • Пружинная шайба — используется для приложения постоянного растягивающего усилия вдоль оси крепежного изделия.
  • Пружина кручения – любая пружина, предназначенная для скручивания, а не для сжатия или растяжения. Используется в торсионных подвесках автомобилей.
  • Негаторная пружина – тонкая металлическая полоска, слегка вогнутая в поперечном сечении. В скрученном состоянии он принимает плоское поперечное сечение, но в развернутом виде возвращается к своей прежней кривой, создавая, таким образом, постоянную силу на протяжении всего смещения и устраняя любую тенденцию к повторной намотке. Наиболее распространенным применением является втягивающаяся стальная рулетка. [5]
  • Волновая пружина – тонкая пружина-шайба, в которую запрессованы волны. [6]

Теория

Две пружины, прикрепленные к стене и массе.В такой ситуации две пружины можно заменить одной с жесткостью k eq =k 1 +k 2 .

В классической физике пружину можно рассматривать как устройство, поглощающее потенциальную энергию при растяжении или сжатии. Растяжение или сжатие напрягает связи между атомами упругого материала.

Закон Гука

Если пружина подвергается лишь незначительному растяжению или сжатию, она подчиняется закону упругости Гука.Этот закон был назван в честь британского физика Роберта Гука, открывшего этот принцип в 1676 году.

Проще говоря, закон Гука гласит, что сила, с которой пружина отталкивается назад к своему положению равновесия, линейно пропорциональна расстоянию от ее равновесной длины. Точнее, закон Гука гласит, что удлинение эластичного стержня (его длина в натянутом состоянии минус длина в расслабленном состоянии) линейно пропорционально его натяжению, силе, используемой для его растяжения. Точно так же сжатие (отрицательное растяжение) пропорционально сжатию (отрицательное напряжение).

Этот закон действителен только приблизительно и только тогда, когда деформация (растяжение или сжатие) мала по сравнению с общей длиной пружины. При деформациях, превышающих предел упругости, атомные связи разрываются или перестраиваются, и пружина может сломаться, согнуться или деформироваться навсегда. Многие материалы не имеют четко определенного предела упругости, и закон Гука не может быть осмысленно применен к этим материалам.

В математических терминах закон Гука можно записать так:

F=-kx, {\displaystyle F=-kx,\}

, где

x – расстояние, на которое пружина была растянута или сжата,
F — восстанавливающая сила пружины, а
k – это жесткость пружины или жесткости пружины.

Простое гармоническое движение

Учитывая, что сила ( F ) равна массе ( m ), умноженной на ускорение, a , уравнение силы может быть записано как:

F=−kx=ma.{\displaystyle F=-kx=ma.\,}
Смещение, x , как функция времени. Количество времени, которое проходит между пиками, называется периодом.

Учитывая, что ускорение есть вторая производная от x по времени, можно написать:

-kx=md2xdt2.{2}}}+{\frac {k}{m}}x=0\,}

Решением этого уравнения является сумма синуса и косинуса:

x (t) = Asin⁡ (tkm) + Bcos⁡ (tkm). {\ displaystyle x (t) = A \ sin \ left (t {\ sqrt {\ frac {k} {m}}} \right)+B\cos \left(t{\sqrt {\frac {k}{m}}}\right).\,}

График этой функции показан на изображении справа .

Пружины нулевой длины

«Пружина нулевой длины» — это стандартный термин для пружины, которая не оказывает нулевое усилие, когда имеет нулевую длину. На практике пружина с «отрицательной» длиной (в которой витки сжимаются, когда пружина расслаблена) сочетается с дополнительной длиной неэластичного материала.

Этот тип пружины был разработан в 1932 году Люсьеном ЛаКосте для использования в вертикальном сейсмографе. Пружина нулевой длины может быть прикреплена к массе на шарнирной стреле, так что сила, действующая на массу, почти точно уравновешивается вертикальной составляющей силы пружины, независимо от положения стрелы. Это создает маятник с очень длинным периодом.Маятники с длинным периодом позволяют сейсмометрам обнаруживать самые медленные волны землетрясений. Подвеска LaCoste с пружинами нулевой длины также используется в гравиметрах, поскольку она очень чувствительна к изменениям силы тяжести.

Пружины для закрывания дверей часто изготавливаются примерно нулевой длины, чтобы они прикладывали усилие, даже когда дверь почти закрыта, позволяя двери плотно закрываться.

Примечания

  1. ↑ Springs Как производятся продукты. Проверено 3 апреля 2010 г.
  2. ↑ Уайт-младший., Линн, Средневековые технологии и социальные изменения . (Нью-Йорк: Oxford Univ. Press, 1966, стр. 126-127. ISBN 0195002660).
  3. ↑ Usher, Abbott Payson, A History of Mechanical Inventions (Нью-Йорк: Дувр, 1988, стр. 305. ISBN 048625593X). Проверено 3 апреля 2010 г.
  4. ↑ Дорн-ван Россум, Герхард, История часа: часы и современные временные порядки . (Чикаго: Univ. of Chicago Press, 1997, стр. 121. ISBN 0226155102). Проверено 3 апреля 2010 г.
  5. ↑ Сэмюэл, Эндрю и Джон Вейр, Введение в инженерный дизайн: моделирование, синтез и стратегии решения проблем , 2-е изд.(Оксфорд, Англия: Butterworth-Heinemann, 1999, стр. 134. ISBN 0750642823).
  6. ↑ Дэвис, Томас Бибер и Карл А. Нельсон-старший, Карманное руководство Audel Mechanical Trades , 4-е изд. (Хобокен, Нью-Джерси: Wiley, 2003, стр. 275. ISBN 9780764541704).

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Ассошиэйтед Спринг Корпорейшн. 1964. Справочник по проектированию механических пружин . Бристоль, Коннектикут: Associated Spring Corp. ASIN: B000TRJQEU.
  • Браун, A. A. D. 1981. Механические пружины . Руководства по инженерному проектированию, 42. [Sl]: Опубликовано для Совета по проектированию, Британского института стандартов и Совета инженерных институтов издательством Oxford University Press. ISBN 01985

    .

  • Дорн-ван Россум, Герхард. 1997. История часа: часы и современные временные порядки. Чикаго: Univ. из Чикаго Пресс. ISBN 0226155102 .
  • Ашер, Эбботт Пейсон.1988. История механических изобретений. Нью-Йорк: Дувр. ISBN 048625593X.
  • Валь, А. М. 1963. Механические пружины . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. OCLC 562873.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 1 января 2020 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Пружина (устройство) – Энциклопедия Нового Света

Винтовые или спиральные пружины, предназначенные для растяжения.

Пружина представляет собой гибкое эластичное устройство, используемое для накопления механической энергии. Когда к пружине прикладывается сила, она расширяется или сжимается до определенной степени, а когда сила снимается, пружина пытается вернуться в свое прежнее состояние.

Пружины могут быть изготовлены из различных эластичных материалов, включая жидкости, но пружины, используемые в механических устройствах, обычно изготавливаются из металла.Они также различаются по форме; знакомые формы – спиральные, спиральные и плоские.

В зависимости от своего поведения пружины используются для перемещения объектов, поглощения вибраций и контроля механических ударов. Например, они используются в часах, амортизаторах, моторизованных игрушках, пого-стиках, клапанах автомобильных двигателей и механизмах закрытия дверей. Технически деревянный лук — это форма пружины.

Исторический облик

Простые невитые пружины, такие как лук (используемый со стрелой), использовались на протяжении большей части истории человечества.В бронзовом веке использовались более сложные пружинные устройства, о чем свидетельствует распространение пинцета во многих культурах. Ктесибий Александрийский разработал метод изготовления бронзы с пружинящими характеристиками путем производства сплава бронзы с повышенным содержанием олова, а затем закалки его ковкой после отливки.

Спиральные пружины появились в начале пятнадцатого века, [1] что привело к разработке первых часов с пружинным приводом в этом столетии. [2] [3] [4] К шестнадцатому веку были произведены первые большие часы с пружинным приводом.

Материалы, используемые для пружин

Как отмечалось выше, для изготовления пружин могут использоваться различные эластичные материалы. Даже жидкости под давлением обладают пружинящими свойствами. Однако большинство пружин изготовлено из металла, особенно из закаленной стали. Маленькие пружины могут быть намотаны из предварительно закаленной заготовки, а более крупные изготавливаются из отожженной стали и закаляются после изготовления. Также используются некоторые цветные металлы, в том числе фосфористая бронза для деталей, требующих коррозионной стойкости, и бериллиевая медь для пружин, проводящих электрический ток (поскольку ее электрическое сопротивление низкое).

Типы пружин

Спиральная пружина. При сжатии катушки скользят друг по другу, что обеспечивает более длительное перемещение.

Пружины классифицируются по их свойствам.

В зависимости от нагрузки они могут быть классифицированы как:

  • Пружина растяжения/растяжения
  • Пружина сжатия
  • Пружина кручения

В случае пружин растяжения/растяжения и пружин сжатия существует осевая нагрузка. С другой стороны, торсионная пружина имеет скручивающую силу.

В зависимости от материала пружины можно классифицировать как:

  • Проволочная/винтовая пружина
  • Плоская пружина

Наиболее распространенные типы пружин:

  • Консольная пружина – пружина, закрепленная только на одном конце.
  • Спиральная пружина или винтовая пружина – пружина (изготовленная путем намотки проволоки вокруг цилиндра) и коническая пружина – это типы пружины кручения, поскольку сама проволока скручивается при сжатии или растяжении пружины. Они, в свою очередь, бывают двух типов:
    • Пружины сжатия укорачиваются под нагрузкой. Их витки не соприкасаются в ненагруженном положении и не нуждаются в точках крепления.
      • Спиральная пружина представляет собой пружину сжатия в форме конуса, разработанную таким образом, что при сжатии витки не прижимаются друг к другу, что обеспечивает более длинный ход.
    • Натяжение Пружины растяжения или удлиняются под нагрузкой.Их витки обычно соприкасаются в ненагруженном положении, и на каждом конце у них есть крючок, проушина или какое-либо другое средство крепления.
  • Шпилька или пружина баланса – тонкая спиральная пружина кручения, используемая в часах, гальванометрах и местах, где электричество должно быть подведено к частично вращающимся устройствам, таким как рулевые колеса, не препятствуя вращению.
  • Листовая рессора – плоский упругий лист, используемый в подвесках транспортных средств, электрических выключателях, дугах.
  • V-образная пружина – используется в старинных механизмах огнестрельного оружия, таких как колесные замки, кремневые замки и замки с пистонами.

Другие типы включают:

  • Шайба Бельвиля или пружина Бельвиля – дискообразная пружина, обычно используемая для натяжения болта (и в механизме инициирования противопехотных мин, активируемых давлением).
  • Пружина постоянной силы – туго скрученная лента, которая при развертывании оказывает почти постоянное усилие.
  • Газовая пружина – объем сжатого газа.
  • Идеальная пружина – условная пружина, используемая в физике: она не имеет веса, массы или потерь на демпфирование.
  • Основная пружина – пружина в форме спиральной ленты, используемая в качестве источника питания в наручных часах, музыкальных шкатулках, заводных игрушках и фонариках с механическим приводом
  • Резиновая лента – пружина растяжения, в которой энергия накапливается за счет растяжения материала.
  • Пружинная шайба — используется для приложения постоянного растягивающего усилия вдоль оси крепежного изделия.
  • Пружина кручения – любая пружина, предназначенная для скручивания, а не для сжатия или растяжения. Используется в торсионных подвесках автомобилей.
  • Негаторная пружина – тонкая металлическая полоска, слегка вогнутая в поперечном сечении. В скрученном состоянии он принимает плоское поперечное сечение, но в развернутом виде возвращается к своей прежней кривой, создавая, таким образом, постоянную силу на протяжении всего смещения и устраняя любую тенденцию к повторной намотке. Наиболее распространенным применением является втягивающаяся стальная рулетка. [5]
  • Волновая пружина – тонкая пружина-шайба, в которую запрессованы волны. [6]

Теория

Две пружины, прикрепленные к стене и массе.В такой ситуации две пружины можно заменить одной с жесткостью k eq =k 1 +k 2 .

В классической физике пружину можно рассматривать как устройство, поглощающее потенциальную энергию при растяжении или сжатии. Растяжение или сжатие напрягает связи между атомами упругого материала.

Закон Гука

Если пружина подвергается лишь незначительному растяжению или сжатию, она подчиняется закону упругости Гука.Этот закон был назван в честь британского физика Роберта Гука, открывшего этот принцип в 1676 году.

Проще говоря, закон Гука гласит, что сила, с которой пружина отталкивается назад к своему положению равновесия, линейно пропорциональна расстоянию от ее равновесной длины. Точнее, закон Гука гласит, что удлинение эластичного стержня (его длина в натянутом состоянии минус длина в расслабленном состоянии) линейно пропорционально его натяжению, силе, используемой для его растяжения. Точно так же сжатие (отрицательное растяжение) пропорционально сжатию (отрицательное напряжение).

Этот закон действителен только приблизительно и только тогда, когда деформация (растяжение или сжатие) мала по сравнению с общей длиной пружины. При деформациях, превышающих предел упругости, атомные связи разрываются или перестраиваются, и пружина может сломаться, согнуться или деформироваться навсегда. Многие материалы не имеют четко определенного предела упругости, и закон Гука не может быть осмысленно применен к этим материалам.

В математических терминах закон Гука можно записать так:

F=-kx, {\displaystyle F=-kx,\}

, где

x – расстояние, на которое пружина была растянута или сжата,
F — восстанавливающая сила пружины, а
k – это жесткость пружины или жесткости пружины.

Простое гармоническое движение

Учитывая, что сила ( F ) равна массе ( m ), умноженной на ускорение, a , уравнение силы может быть записано как:

F=−kx=ma.{\displaystyle F=-kx=ma.\,}
Смещение, x , как функция времени. Количество времени, которое проходит между пиками, называется периодом.

Учитывая, что ускорение есть вторая производная от x по времени, можно написать:

-kx=md2xdt2. {2}}}+{\frac {k}{m}}x=0\,}

Решением этого уравнения является сумма синуса и косинуса:

x (t) = Asin⁡ (tkm) + Bcos⁡ (tkm). {\ displaystyle x (t) = A \ sin \ left (t {\ sqrt {\ frac {k} {m}}} \right)+B\cos \left(t{\sqrt {\frac {k}{m}}}\right).\,}

График этой функции показан на изображении справа .

Пружины нулевой длины

«Пружина нулевой длины» — это стандартный термин для пружины, которая не оказывает нулевое усилие, когда имеет нулевую длину.На практике пружина с «отрицательной» длиной (в которой витки сжимаются, когда пружина расслаблена) сочетается с дополнительной длиной неэластичного материала.

Этот тип пружины был разработан в 1932 году Люсьеном ЛаКосте для использования в вертикальном сейсмографе. Пружина нулевой длины может быть прикреплена к массе на шарнирной стреле, так что сила, действующая на массу, почти точно уравновешивается вертикальной составляющей силы пружины, независимо от положения стрелы. Это создает маятник с очень длинным периодом.Маятники с длинным периодом позволяют сейсмометрам обнаруживать самые медленные волны землетрясений. Подвеска LaCoste с пружинами нулевой длины также используется в гравиметрах, поскольку она очень чувствительна к изменениям силы тяжести.

Пружины для закрывания дверей часто изготавливаются примерно нулевой длины, чтобы они прикладывали усилие, даже когда дверь почти закрыта, позволяя двери плотно закрываться.

Примечания

  1. ↑ Springs Как производятся продукты. Проверено 3 апреля 2010 г.
  2. ↑ Уайт-младший., Линн, Средневековые технологии и социальные изменения . (Нью-Йорк: Oxford Univ. Press, 1966, стр. 126-127. ISBN 0195002660).
  3. ↑ Usher, Abbott Payson, A History of Mechanical Inventions (Нью-Йорк: Дувр, 1988, стр. 305. ISBN 048625593X). Проверено 3 апреля 2010 г.
  4. ↑ Дорн-ван Россум, Герхард, История часа: часы и современные временные порядки . (Чикаго: Univ. of Chicago Press, 1997, стр. 121. ISBN 0226155102). Проверено 3 апреля 2010 г.
  5. ↑ Сэмюэл, Эндрю и Джон Вейр, Введение в инженерный дизайн: моделирование, синтез и стратегии решения проблем , 2-е изд.(Оксфорд, Англия: Butterworth-Heinemann, 1999, стр. 134. ISBN 0750642823).
  6. ↑ Дэвис, Томас Бибер и Карл А. Нельсон-старший, Карманное руководство Audel Mechanical Trades , 4-е изд. (Хобокен, Нью-Джерси: Wiley, 2003, стр. 275. ISBN 9780764541704).

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Ассошиэйтед Спринг Корпорейшн. 1964. Справочник по проектированию механических пружин . Бристоль, Коннектикут: Associated Spring Corp. ASIN: B000TRJQEU.
  • Браун, A. A. D. 1981. Механические пружины . Руководства по инженерному проектированию, 42. [Sl]: Опубликовано для Совета по проектированию, Британского института стандартов и Совета инженерных институтов издательством Oxford University Press. ISBN 01985

    .

  • Дорн-ван Россум, Герхард. 1997. История часа: часы и современные временные порядки. Чикаго: Univ. из Чикаго Пресс. ISBN 0226155102 .
  • Ашер, Эбботт Пейсон.1988. История механических изобретений. Нью-Йорк: Дувр. ISBN 048625593X.
  • Валь, А. М. 1963. Механические пружины . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. OCLC 562873.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 1 января 2020 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Пружина (устройство) – Энциклопедия Нового Света

Винтовые или спиральные пружины, предназначенные для растяжения.

Пружина представляет собой гибкое эластичное устройство, используемое для накопления механической энергии. Когда к пружине прикладывается сила, она расширяется или сжимается до определенной степени, а когда сила снимается, пружина пытается вернуться в свое прежнее состояние.

Пружины могут быть изготовлены из различных эластичных материалов, включая жидкости, но пружины, используемые в механических устройствах, обычно изготавливаются из металла. Они также различаются по форме; знакомые формы – спиральные, спиральные и плоские.

В зависимости от своего поведения пружины используются для перемещения объектов, поглощения вибраций и контроля механических ударов. Например, они используются в часах, амортизаторах, моторизованных игрушках, пого-стиках, клапанах автомобильных двигателей и механизмах закрытия дверей. Технически деревянный лук — это форма пружины.

Исторический облик

Простые невитые пружины, такие как лук (используемый со стрелой), использовались на протяжении большей части истории человечества.В бронзовом веке использовались более сложные пружинные устройства, о чем свидетельствует распространение пинцета во многих культурах. Ктесибий Александрийский разработал метод изготовления бронзы с пружинящими характеристиками путем производства сплава бронзы с повышенным содержанием олова, а затем закалки его ковкой после отливки.

Спиральные пружины появились в начале пятнадцатого века, [1] что привело к разработке первых часов с пружинным приводом в этом столетии. [2] [3] [4] К шестнадцатому веку были произведены первые большие часы с пружинным приводом.

Материалы, используемые для пружин

Как отмечалось выше, для изготовления пружин могут использоваться различные эластичные материалы. Даже жидкости под давлением обладают пружинящими свойствами. Однако большинство пружин изготовлено из металла, особенно из закаленной стали. Маленькие пружины могут быть намотаны из предварительно закаленной заготовки, а более крупные изготавливаются из отожженной стали и закаляются после изготовления. Также используются некоторые цветные металлы, в том числе фосфористая бронза для деталей, требующих коррозионной стойкости, и бериллиевая медь для пружин, проводящих электрический ток (поскольку ее электрическое сопротивление низкое).

Типы пружин

Спиральная пружина. При сжатии катушки скользят друг по другу, что обеспечивает более длительное перемещение.

Пружины классифицируются по их свойствам.

В зависимости от нагрузки они могут быть классифицированы как:

  • Пружина растяжения/растяжения
  • Пружина сжатия
  • Пружина кручения

В случае пружин растяжения/растяжения и пружин сжатия существует осевая нагрузка. С другой стороны, торсионная пружина имеет скручивающую силу.

В зависимости от материала пружины можно классифицировать как:

  • Проволочная/винтовая пружина
  • Плоская пружина

Наиболее распространенные типы пружин:

  • Консольная пружина – пружина, закрепленная только на одном конце.
  • Спиральная пружина или винтовая пружина – пружина (изготовленная путем намотки проволоки вокруг цилиндра) и коническая пружина – это типы пружины кручения, поскольку сама проволока скручивается при сжатии или растяжении пружины.Они, в свою очередь, бывают двух типов:
    • Пружины сжатия укорачиваются под нагрузкой. Их витки не соприкасаются в ненагруженном положении и не нуждаются в точках крепления.
      • Спиральная пружина представляет собой пружину сжатия в форме конуса, разработанную таким образом, что при сжатии витки не прижимаются друг к другу, что обеспечивает более длинный ход.
    • Натяжение Пружины растяжения или удлиняются под нагрузкой.Их витки обычно соприкасаются в ненагруженном положении, и на каждом конце у них есть крючок, проушина или какое-либо другое средство крепления.
  • Шпилька или пружина баланса – тонкая спиральная пружина кручения, используемая в часах, гальванометрах и местах, где электричество должно быть подведено к частично вращающимся устройствам, таким как рулевые колеса, не препятствуя вращению.
  • Листовая рессора – плоский упругий лист, используемый в подвесках транспортных средств, электрических выключателях, дугах.
  • V-образная пружина – используется в старинных механизмах огнестрельного оружия, таких как колесные замки, кремневые замки и замки с пистонами.

Другие типы включают:

  • Шайба Бельвиля или пружина Бельвиля – дискообразная пружина, обычно используемая для натяжения болта (и в механизме инициирования противопехотных мин, активируемых давлением).
  • Пружина постоянной силы – туго скрученная лента, которая при развертывании оказывает почти постоянное усилие.
  • Газовая пружина – объем сжатого газа.
  • Идеальная пружина – условная пружина, используемая в физике: она не имеет веса, массы или потерь на демпфирование.
  • Основная пружина – пружина в форме спиральной ленты, используемая в качестве источника питания в наручных часах, музыкальных шкатулках, заводных игрушках и фонариках с механическим приводом
  • Резиновая лента – пружина растяжения, в которой энергия накапливается за счет растяжения материала.
  • Пружинная шайба — используется для приложения постоянного растягивающего усилия вдоль оси крепежного изделия.
  • Пружина кручения – любая пружина, предназначенная для скручивания, а не для сжатия или растяжения. Используется в торсионных подвесках автомобилей.
  • Негаторная пружина – тонкая металлическая полоска, слегка вогнутая в поперечном сечении. В скрученном состоянии он принимает плоское поперечное сечение, но в развернутом виде возвращается к своей прежней кривой, создавая, таким образом, постоянную силу на протяжении всего смещения и устраняя любую тенденцию к повторной намотке. Наиболее распространенным применением является втягивающаяся стальная рулетка. [5]
  • Волновая пружина – тонкая пружина-шайба, в которую запрессованы волны. [6]

Теория

Две пружины, прикрепленные к стене и массе.В такой ситуации две пружины можно заменить одной с жесткостью k eq =k 1 +k 2 .

В классической физике пружину можно рассматривать как устройство, поглощающее потенциальную энергию при растяжении или сжатии. Растяжение или сжатие напрягает связи между атомами упругого материала.

Закон Гука

Если пружина подвергается лишь незначительному растяжению или сжатию, она подчиняется закону упругости Гука. Этот закон был назван в честь британского физика Роберта Гука, открывшего этот принцип в 1676 году.

Проще говоря, закон Гука гласит, что сила, с которой пружина отталкивается назад к своему положению равновесия, линейно пропорциональна расстоянию от ее равновесной длины. Точнее, закон Гука гласит, что удлинение эластичного стержня (его длина в натянутом состоянии минус длина в расслабленном состоянии) линейно пропорционально его натяжению, силе, используемой для его растяжения. Точно так же сжатие (отрицательное растяжение) пропорционально сжатию (отрицательное напряжение).

Этот закон действителен только приблизительно и только тогда, когда деформация (растяжение или сжатие) мала по сравнению с общей длиной пружины. При деформациях, превышающих предел упругости, атомные связи разрываются или перестраиваются, и пружина может сломаться, согнуться или деформироваться навсегда. Многие материалы не имеют четко определенного предела упругости, и закон Гука не может быть осмысленно применен к этим материалам.

В математических терминах закон Гука можно записать так:

F=-kx, {\displaystyle F=-kx,\}

, где

x – расстояние, на которое пружина была растянута или сжата,
F — восстанавливающая сила пружины, а
k – это жесткость пружины или жесткости пружины.

Простое гармоническое движение

Учитывая, что сила ( F ) равна массе ( m ), умноженной на ускорение, a , уравнение силы может быть записано как:

F=−kx=ma.{\displaystyle F=-kx=ma.\,}
Смещение, x , как функция времени. Количество времени, которое проходит между пиками, называется периодом.

Учитывая, что ускорение есть вторая производная от x по времени, можно написать:

-kx=md2xdt2.{2}}}+{\frac {k}{m}}x=0\,}

Решением этого уравнения является сумма синуса и косинуса:

x (t) = Asin⁡ (tkm) + Bcos⁡ (tkm). {\ displaystyle x (t) = A \ sin \ left (t {\ sqrt {\ frac {k} {m}}} \right)+B\cos \left(t{\sqrt {\frac {k}{m}}}\right).\,}

График этой функции показан на изображении справа .

Пружины нулевой длины

«Пружина нулевой длины» — это стандартный термин для пружины, которая не оказывает нулевое усилие, когда имеет нулевую длину.На практике пружина с «отрицательной» длиной (в которой витки сжимаются, когда пружина расслаблена) сочетается с дополнительной длиной неэластичного материала.

Этот тип пружины был разработан в 1932 году Люсьеном ЛаКосте для использования в вертикальном сейсмографе. Пружина нулевой длины может быть прикреплена к массе на шарнирной стреле, так что сила, действующая на массу, почти точно уравновешивается вертикальной составляющей силы пружины, независимо от положения стрелы. Это создает маятник с очень длинным периодом.Маятники с длинным периодом позволяют сейсмометрам обнаруживать самые медленные волны землетрясений. Подвеска LaCoste с пружинами нулевой длины также используется в гравиметрах, поскольку она очень чувствительна к изменениям силы тяжести.

Пружины для закрывания дверей часто изготавливаются примерно нулевой длины, чтобы они прикладывали усилие, даже когда дверь почти закрыта, позволяя двери плотно закрываться.

Примечания

  1. ↑ Springs Как производятся продукты. Проверено 3 апреля 2010 г.
  2. ↑ Уайт-младший., Линн, Средневековые технологии и социальные изменения . (Нью-Йорк: Oxford Univ. Press, 1966, стр. 126-127. ISBN 0195002660).
  3. ↑ Usher, Abbott Payson, A History of Mechanical Inventions (Нью-Йорк: Дувр, 1988, стр. 305. ISBN 048625593X). Проверено 3 апреля 2010 г.
  4. ↑ Дорн-ван Россум, Герхард, История часа: часы и современные временные порядки . (Чикаго: Univ. of Chicago Press, 1997, стр. 121. ISBN 0226155102). Проверено 3 апреля 2010 г.
  5. ↑ Сэмюэл, Эндрю и Джон Вейр, Введение в инженерный дизайн: моделирование, синтез и стратегии решения проблем , 2-е изд. (Оксфорд, Англия: Butterworth-Heinemann, 1999, стр. 134. ISBN 0750642823).
  6. ↑ Дэвис, Томас Бибер и Карл А. Нельсон-старший, Карманное руководство Audel Mechanical Trades , 4-е изд. (Хобокен, Нью-Джерси: Wiley, 2003, стр. 275. ISBN 9780764541704).

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Ассошиэйтед Спринг Корпорейшн. 1964. Справочник по проектированию механических пружин . Бристоль, Коннектикут: Associated Spring Corp. ASIN: B000TRJQEU.
  • Браун, A. A. D. 1981. Механические пружины . Руководства по инженерному проектированию, 42. [Sl]: Опубликовано для Совета по проектированию, Британского института стандартов и Совета инженерных институтов издательством Oxford University Press. ISBN 01985

    .

  • Дорн-ван Россум, Герхард. 1997. История часа: часы и современные временные порядки. Чикаго: Univ. из Чикаго Пресс. ISBN 0226155102 .
  • Ашер, Эбботт Пейсон. 1988. История механических изобретений. Нью-Йорк: Дувр. ISBN 048625593X.
  • Валь, А. М. 1963. Механические пружины . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. OCLC 562873.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 1 января 2020 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Пружина (устройство) – Энциклопедия Нового Света

Винтовые или спиральные пружины, предназначенные для растяжения.

Пружина представляет собой гибкое эластичное устройство, используемое для накопления механической энергии. Когда к пружине прикладывается сила, она расширяется или сжимается до определенной степени, а когда сила снимается, пружина пытается вернуться в свое прежнее состояние.

Пружины могут быть изготовлены из различных эластичных материалов, включая жидкости, но пружины, используемые в механических устройствах, обычно изготавливаются из металла.Они также различаются по форме; знакомые формы – спиральные, спиральные и плоские.

В зависимости от своего поведения пружины используются для перемещения объектов, поглощения вибраций и контроля механических ударов. Например, они используются в часах, амортизаторах, моторизованных игрушках, пого-стиках, клапанах автомобильных двигателей и механизмах закрытия дверей. Технически деревянный лук — это форма пружины.

Исторический облик

Простые невитые пружины, такие как лук (используемый со стрелой), использовались на протяжении большей части истории человечества.В бронзовом веке использовались более сложные пружинные устройства, о чем свидетельствует распространение пинцета во многих культурах. Ктесибий Александрийский разработал метод изготовления бронзы с пружинящими характеристиками путем производства сплава бронзы с повышенным содержанием олова, а затем закалки его ковкой после отливки.

Спиральные пружины появились в начале пятнадцатого века, [1] что привело к разработке первых часов с пружинным приводом в этом столетии. [2] [3] [4] К шестнадцатому веку были произведены первые большие часы с пружинным приводом.

Материалы, используемые для пружин

Как отмечалось выше, для изготовления пружин могут использоваться различные эластичные материалы. Даже жидкости под давлением обладают пружинящими свойствами. Однако большинство пружин изготовлено из металла, особенно из закаленной стали. Маленькие пружины могут быть намотаны из предварительно закаленной заготовки, а более крупные изготавливаются из отожженной стали и закаляются после изготовления. Также используются некоторые цветные металлы, в том числе фосфористая бронза для деталей, требующих коррозионной стойкости, и бериллиевая медь для пружин, проводящих электрический ток (поскольку ее электрическое сопротивление низкое).

Типы пружин

Спиральная пружина. При сжатии катушки скользят друг по другу, что обеспечивает более длительное перемещение.

Пружины классифицируются по их свойствам.

В зависимости от нагрузки они могут быть классифицированы как:

  • Пружина растяжения/растяжения
  • Пружина сжатия
  • Пружина кручения

В случае пружин растяжения/растяжения и пружин сжатия существует осевая нагрузка. С другой стороны, торсионная пружина имеет скручивающую силу.

В зависимости от материала пружины можно классифицировать как:

  • Проволочная/винтовая пружина
  • Плоская пружина

Наиболее распространенные типы пружин:

  • Консольная пружина – пружина, закрепленная только на одном конце.
  • Спиральная пружина или винтовая пружина – пружина (изготовленная путем намотки проволоки вокруг цилиндра) и коническая пружина – это типы пружины кручения, поскольку сама проволока скручивается при сжатии или растяжении пружины.Они, в свою очередь, бывают двух типов:
    • Пружины сжатия укорачиваются под нагрузкой. Их витки не соприкасаются в ненагруженном положении и не нуждаются в точках крепления.
      • Спиральная пружина представляет собой пружину сжатия в форме конуса, разработанную таким образом, что при сжатии витки не прижимаются друг к другу, что обеспечивает более длинный ход.
    • Натяжение Пружины растяжения или удлиняются под нагрузкой. Их витки обычно соприкасаются в ненагруженном положении, и на каждом конце у них есть крючок, проушина или какое-либо другое средство крепления.
  • Шпилька или пружина баланса – тонкая спиральная пружина кручения, используемая в часах, гальванометрах и местах, где электричество должно быть подведено к частично вращающимся устройствам, таким как рулевые колеса, не препятствуя вращению.
  • Листовая рессора – плоский упругий лист, используемый в подвесках транспортных средств, электрических выключателях, дугах.
  • V-образная пружина – используется в старинных механизмах огнестрельного оружия, таких как колесные замки, кремневые замки и замки с пистонами.

Другие типы включают:

  • Шайба Бельвиля или пружина Бельвиля – дискообразная пружина, обычно используемая для натяжения болта (и в механизме инициирования противопехотных мин, активируемых давлением).
  • Пружина постоянной силы – туго скрученная лента, которая при развертывании оказывает почти постоянное усилие.
  • Газовая пружина – объем сжатого газа.
  • Идеальная пружина – условная пружина, используемая в физике: она не имеет веса, массы или потерь на демпфирование.
  • Основная пружина – пружина в форме спиральной ленты, используемая в качестве источника питания в наручных часах, музыкальных шкатулках, заводных игрушках и фонариках с механическим приводом
  • Резиновая лента – пружина растяжения, в которой энергия накапливается за счет растяжения материала.
  • Пружинная шайба — используется для приложения постоянного растягивающего усилия вдоль оси крепежного изделия.
  • Пружина кручения – любая пружина, предназначенная для скручивания, а не для сжатия или растяжения. Используется в торсионных подвесках автомобилей.
  • Негаторная пружина – тонкая металлическая полоска, слегка вогнутая в поперечном сечении. В скрученном состоянии он принимает плоское поперечное сечение, но в развернутом виде возвращается к своей прежней кривой, создавая, таким образом, постоянную силу на протяжении всего смещения и устраняя любую тенденцию к повторной намотке. Наиболее распространенным применением является втягивающаяся стальная рулетка. [5]
  • Волновая пружина – тонкая пружина-шайба, в которую запрессованы волны. [6]

Теория

Две пружины, прикрепленные к стене и массе.В такой ситуации две пружины можно заменить одной с жесткостью k eq =k 1 +k 2 .

В классической физике пружину можно рассматривать как устройство, поглощающее потенциальную энергию при растяжении или сжатии. Растяжение или сжатие напрягает связи между атомами упругого материала.

Закон Гука

Если пружина подвергается лишь незначительному растяжению или сжатию, она подчиняется закону упругости Гука.Этот закон был назван в честь британского физика Роберта Гука, открывшего этот принцип в 1676 году.

Проще говоря, закон Гука гласит, что сила, с которой пружина отталкивается назад к своему положению равновесия, линейно пропорциональна расстоянию от ее равновесной длины. Точнее, закон Гука гласит, что удлинение эластичного стержня (его длина в натянутом состоянии минус длина в расслабленном состоянии) линейно пропорционально его натяжению, силе, используемой для его растяжения. Точно так же сжатие (отрицательное растяжение) пропорционально сжатию (отрицательное напряжение).

Этот закон действителен только приблизительно и только тогда, когда деформация (растяжение или сжатие) мала по сравнению с общей длиной пружины. При деформациях, превышающих предел упругости, атомные связи разрываются или перестраиваются, и пружина может сломаться, согнуться или деформироваться навсегда. Многие материалы не имеют четко определенного предела упругости, и закон Гука не может быть осмысленно применен к этим материалам.

В математических терминах закон Гука можно записать так:

F=-kx, {\displaystyle F=-kx,\}

, где

x – расстояние, на которое пружина была растянута или сжата,
F — восстанавливающая сила пружины, а
k – это жесткость пружины или жесткости пружины.

Простое гармоническое движение

Учитывая, что сила ( F ) равна массе ( m ), умноженной на ускорение, a , уравнение силы может быть записано как:

F=−kx=ma.{\displaystyle F=-kx=ma.\,}
Смещение, x , как функция времени. Количество времени, которое проходит между пиками, называется периодом.

Учитывая, что ускорение есть вторая производная от x по времени, можно написать:

-kx=md2xdt2.{2}}}+{\frac {k}{m}}x=0\,}

Решением этого уравнения является сумма синуса и косинуса:

x (t) = Asin⁡ (tkm) + Bcos⁡ (tkm). {\ displaystyle x (t) = A \ sin \ left (t {\ sqrt {\ frac {k} {m}}} \right)+B\cos \left(t{\sqrt {\frac {k}{m}}}\right).\,}

График этой функции показан на изображении справа .

Пружины нулевой длины

«Пружина нулевой длины» — это стандартный термин для пружины, которая не оказывает нулевое усилие, когда имеет нулевую длину. На практике пружина с «отрицательной» длиной (в которой витки сжимаются, когда пружина расслаблена) сочетается с дополнительной длиной неэластичного материала.

Этот тип пружины был разработан в 1932 году Люсьеном ЛаКосте для использования в вертикальном сейсмографе. Пружина нулевой длины может быть прикреплена к массе на шарнирной стреле, так что сила, действующая на массу, почти точно уравновешивается вертикальной составляющей силы пружины, независимо от положения стрелы. Это создает маятник с очень длинным периодом.Маятники с длинным периодом позволяют сейсмометрам обнаруживать самые медленные волны землетрясений. Подвеска LaCoste с пружинами нулевой длины также используется в гравиметрах, поскольку она очень чувствительна к изменениям силы тяжести.

Пружины для закрывания дверей часто изготавливаются примерно нулевой длины, чтобы они прикладывали усилие, даже когда дверь почти закрыта, позволяя двери плотно закрываться.

Примечания

  1. ↑ Springs Как производятся продукты. Проверено 3 апреля 2010 г.
  2. ↑ Уайт-младший., Линн, Средневековые технологии и социальные изменения . (Нью-Йорк: Oxford Univ. Press, 1966, стр. 126-127. ISBN 0195002660).
  3. ↑ Usher, Abbott Payson, A History of Mechanical Inventions (Нью-Йорк: Дувр, 1988, стр. 305. ISBN 048625593X). Проверено 3 апреля 2010 г.
  4. ↑ Дорн-ван Россум, Герхард, История часа: часы и современные временные порядки . (Чикаго: Univ. of Chicago Press, 1997, стр. 121. ISBN 0226155102). Проверено 3 апреля 2010 г.
  5. ↑ Сэмюэл, Эндрю и Джон Вейр, Введение в инженерный дизайн: моделирование, синтез и стратегии решения проблем , 2-е изд.(Оксфорд, Англия: Butterworth-Heinemann, 1999, стр. 134. ISBN 0750642823).
  6. ↑ Дэвис, Томас Бибер и Карл А. Нельсон-старший, Карманное руководство Audel Mechanical Trades , 4-е изд. (Хобокен, Нью-Джерси: Wiley, 2003, стр. 275. ISBN 9780764541704).

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Ассошиэйтед Спринг Корпорейшн. 1964. Справочник по проектированию механических пружин . Бристоль, Коннектикут: Associated Spring Corp. ASIN: B000TRJQEU.
  • Браун, A. A. D. 1981. Механические пружины . Руководства по инженерному проектированию, 42. [Sl]: Опубликовано для Совета по проектированию, Британского института стандартов и Совета инженерных институтов издательством Oxford University Press. ISBN 01985

    .

  • Дорн-ван Россум, Герхард. 1997. История часа: часы и современные временные порядки. Чикаго: Univ. из Чикаго Пресс. ISBN 0226155102 .
  • Ашер, Эбботт Пейсон.1988. История механических изобретений. Нью-Йорк: Дувр. ISBN 048625593X.
  • Валь, А. М. 1963. Механические пружины . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. OCLC 562873.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 1 января 2020 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Пружина (устройство) – Энциклопедия Нового Света

Винтовые или спиральные пружины, предназначенные для растяжения.

Пружина представляет собой гибкое эластичное устройство, используемое для накопления механической энергии. Когда к пружине прикладывается сила, она расширяется или сжимается до определенной степени, а когда сила снимается, пружина пытается вернуться в свое прежнее состояние.

Пружины могут быть изготовлены из различных эластичных материалов, включая жидкости, но пружины, используемые в механических устройствах, обычно изготавливаются из металла.Они также различаются по форме; знакомые формы – спиральные, спиральные и плоские.

В зависимости от своего поведения пружины используются для перемещения объектов, поглощения вибраций и контроля механических ударов. Например, они используются в часах, амортизаторах, моторизованных игрушках, пого-стиках, клапанах автомобильных двигателей и механизмах закрытия дверей. Технически деревянный лук — это форма пружины.

Исторический облик

Простые невитые пружины, такие как лук (используемый со стрелой), использовались на протяжении большей части истории человечества.В бронзовом веке использовались более сложные пружинные устройства, о чем свидетельствует распространение пинцета во многих культурах. Ктесибий Александрийский разработал метод изготовления бронзы с пружинящими характеристиками путем производства сплава бронзы с повышенным содержанием олова, а затем закалки его ковкой после отливки.

Спиральные пружины появились в начале пятнадцатого века, [1] что привело к разработке первых часов с пружинным приводом в этом столетии. [2] [3] [4] К шестнадцатому веку были произведены первые большие часы с пружинным приводом.

Материалы, используемые для пружин

Как отмечалось выше, для изготовления пружин могут использоваться различные эластичные материалы. Даже жидкости под давлением обладают пружинящими свойствами. Однако большинство пружин изготовлено из металла, особенно из закаленной стали. Маленькие пружины могут быть намотаны из предварительно закаленной заготовки, а более крупные изготавливаются из отожженной стали и закаляются после изготовления. Также используются некоторые цветные металлы, в том числе фосфористая бронза для деталей, требующих коррозионной стойкости, и бериллиевая медь для пружин, проводящих электрический ток (поскольку ее электрическое сопротивление низкое).

Типы пружин

Спиральная пружина. При сжатии катушки скользят друг по другу, что обеспечивает более длительное перемещение.

Пружины классифицируются по их свойствам.

В зависимости от нагрузки они могут быть классифицированы как:

  • Пружина растяжения/растяжения
  • Пружина сжатия
  • Пружина кручения

В случае пружин растяжения/растяжения и пружин сжатия существует осевая нагрузка. С другой стороны, торсионная пружина имеет скручивающую силу.

В зависимости от материала пружины можно классифицировать как:

  • Проволочная/винтовая пружина
  • Плоская пружина

Наиболее распространенные типы пружин:

  • Консольная пружина – пружина, закрепленная только на одном конце.
  • Спиральная пружина или винтовая пружина – пружина (изготовленная путем намотки проволоки вокруг цилиндра) и коническая пружина – это типы пружины кручения, поскольку сама проволока скручивается при сжатии или растяжении пружины. Они, в свою очередь, бывают двух типов:
    • Пружины сжатия укорачиваются под нагрузкой. Их витки не соприкасаются в ненагруженном положении и не нуждаются в точках крепления.
      • Спиральная пружина представляет собой пружину сжатия в форме конуса, разработанную таким образом, что при сжатии витки не прижимаются друг к другу, что обеспечивает более длинный ход.
    • Натяжение Пружины растяжения или удлиняются под нагрузкой.Их витки обычно соприкасаются в ненагруженном положении, и на каждом конце у них есть крючок, проушина или какое-либо другое средство крепления.
  • Шпилька или пружина баланса – тонкая спиральная пружина кручения, используемая в часах, гальванометрах и местах, где электричество должно быть подведено к частично вращающимся устройствам, таким как рулевые колеса, не препятствуя вращению.
  • Листовая рессора – плоский упругий лист, используемый в подвесках транспортных средств, электрических выключателях, дугах.
  • V-образная пружина – используется в старинных механизмах огнестрельного оружия, таких как колесные замки, кремневые замки и замки с пистонами.

Другие типы включают:

  • Шайба Бельвиля или пружина Бельвиля – дискообразная пружина, обычно используемая для натяжения болта (и в механизме инициирования противопехотных мин, активируемых давлением).
  • Пружина постоянной силы – туго скрученная лента, которая при развертывании оказывает почти постоянное усилие.
  • Газовая пружина – объем сжатого газа.
  • Идеальная пружина – условная пружина, используемая в физике: она не имеет веса, массы или потерь на демпфирование.
  • Основная пружина – пружина в форме спиральной ленты, используемая в качестве источника питания в наручных часах, музыкальных шкатулках, заводных игрушках и фонариках с механическим приводом
  • Резиновая лента – пружина растяжения, в которой энергия накапливается за счет растяжения материала.
  • Пружинная шайба — используется для приложения постоянного растягивающего усилия вдоль оси крепежного изделия.
  • Пружина кручения – любая пружина, предназначенная для скручивания, а не для сжатия или растяжения. Используется в торсионных подвесках автомобилей.
  • Негаторная пружина – тонкая металлическая полоска, слегка вогнутая в поперечном сечении. В скрученном состоянии он принимает плоское поперечное сечение, но в развернутом виде возвращается к своей прежней кривой, создавая, таким образом, постоянную силу на протяжении всего смещения и устраняя любую тенденцию к повторной намотке. Наиболее распространенным применением является втягивающаяся стальная рулетка. [5]
  • Волновая пружина – тонкая пружина-шайба, в которую запрессованы волны. [6]

Теория

Две пружины, прикрепленные к стене и массе.В такой ситуации две пружины можно заменить одной с жесткостью k eq =k 1 +k 2 .

В классической физике пружину можно рассматривать как устройство, поглощающее потенциальную энергию при растяжении или сжатии. Растяжение или сжатие напрягает связи между атомами упругого материала.

Закон Гука

Если пружина подвергается лишь незначительному растяжению или сжатию, она подчиняется закону упругости Гука.Этот закон был назван в честь британского физика Роберта Гука, открывшего этот принцип в 1676 году.

Проще говоря, закон Гука гласит, что сила, с которой пружина отталкивается назад к своему положению равновесия, линейно пропорциональна расстоянию от ее равновесной длины. Точнее, закон Гука гласит, что удлинение эластичного стержня (его длина в натянутом состоянии минус длина в расслабленном состоянии) линейно пропорционально его натяжению, силе, используемой для его растяжения. Точно так же сжатие (отрицательное растяжение) пропорционально сжатию (отрицательное напряжение).

Этот закон действителен только приблизительно и только тогда, когда деформация (растяжение или сжатие) мала по сравнению с общей длиной пружины. При деформациях, превышающих предел упругости, атомные связи разрываются или перестраиваются, и пружина может сломаться, согнуться или деформироваться навсегда. Многие материалы не имеют четко определенного предела упругости, и закон Гука не может быть осмысленно применен к этим материалам.

В математических терминах закон Гука можно записать так:

F=-kx, {\displaystyle F=-kx,\}

, где

x – расстояние, на которое пружина была растянута или сжата,
F — восстанавливающая сила пружины, а
k – это жесткость пружины или жесткости пружины.

Простое гармоническое движение

Учитывая, что сила ( F ) равна массе ( m ), умноженной на ускорение, a , уравнение силы может быть записано как:

F=−kx=ma.{\displaystyle F=-kx=ma.\,}
Смещение, x , как функция времени. Количество времени, которое проходит между пиками, называется периодом.

Учитывая, что ускорение есть вторая производная от x по времени, можно написать:

-kx=md2xdt2. {2}}}+{\frac {k}{m}}x=0\,}

Решением этого уравнения является сумма синуса и косинуса:

x (t) = Asin⁡ (tkm) + Bcos⁡ (tkm). {\ displaystyle x (t) = A \ sin \ left (t {\ sqrt {\ frac {k} {m}}} \right)+B\cos \left(t{\sqrt {\frac {k}{m}}}\right).\,}

График этой функции показан на изображении справа .

Пружины нулевой длины

«Пружина нулевой длины» — это стандартный термин для пружины, которая не оказывает нулевое усилие, когда имеет нулевую длину.На практике пружина с «отрицательной» длиной (в которой витки сжимаются, когда пружина расслаблена) сочетается с дополнительной длиной неэластичного материала.

Этот тип пружины был разработан в 1932 году Люсьеном ЛаКосте для использования в вертикальном сейсмографе. Пружина нулевой длины может быть прикреплена к массе на шарнирной стреле, так что сила, действующая на массу, почти точно уравновешивается вертикальной составляющей силы пружины, независимо от положения стрелы. Это создает маятник с очень длинным периодом.Маятники с длинным периодом позволяют сейсмометрам обнаруживать самые медленные волны землетрясений. Подвеска LaCoste с пружинами нулевой длины также используется в гравиметрах, поскольку она очень чувствительна к изменениям силы тяжести.

Пружины для закрывания дверей часто изготавливаются примерно нулевой длины, чтобы они прикладывали усилие, даже когда дверь почти закрыта, позволяя двери плотно закрываться.

Примечания

  1. ↑ Springs Как производятся продукты. Проверено 3 апреля 2010 г.
  2. ↑ Уайт-младший., Линн, Средневековые технологии и социальные изменения . (Нью-Йорк: Oxford Univ. Press, 1966, стр. 126-127. ISBN 0195002660).
  3. ↑ Usher, Abbott Payson, A History of Mechanical Inventions (Нью-Йорк: Дувр, 1988, стр. 305. ISBN 048625593X). Проверено 3 апреля 2010 г.
  4. ↑ Дорн-ван Россум, Герхард, История часа: часы и современные временные порядки . (Чикаго: Univ. of Chicago Press, 1997, стр. 121. ISBN 0226155102). Проверено 3 апреля 2010 г.
  5. ↑ Сэмюэл, Эндрю и Джон Вейр, Введение в инженерный дизайн: моделирование, синтез и стратегии решения проблем , 2-е изд.(Оксфорд, Англия: Butterworth-Heinemann, 1999, стр. 134. ISBN 0750642823).
  6. ↑ Дэвис, Томас Бибер и Карл А. Нельсон-старший, Карманное руководство Audel Mechanical Trades , 4-е изд. (Хобокен, Нью-Джерси: Wiley, 2003, стр. 275. ISBN 9780764541704).

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Ассошиэйтед Спринг Корпорейшн. 1964. Справочник по проектированию механических пружин . Бристоль, Коннектикут: Associated Spring Corp. ASIN: B000TRJQEU.
  • Браун, A. A. D. 1981. Механические пружины . Руководства по инженерному проектированию, 42. [Sl]: Опубликовано для Совета по проектированию, Британского института стандартов и Совета инженерных институтов издательством Oxford University Press. ISBN 01985

    .

  • Дорн-ван Россум, Герхард. 1997. История часа: часы и современные временные порядки. Чикаго: Univ. из Чикаго Пресс. ISBN 0226155102 .
  • Ашер, Эбботт Пейсон.1988. История механических изобретений. Нью-Йорк: Дувр. ISBN 048625593X.
  • Валь, А. М. 1963. Механические пружины . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. OCLC 562873.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 1 января 2020 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Пружина (устройство)

Спиральные пружины или пружины витка , предназначенные для растяжения Пружины сжатия накапливают энергию при сжатии Английский длинный лук – простая, но очень мощная пружина из тиса длиной 2 м (6 футов 6 дюймов) с усилием натяжения 470 Н (105 фунтов силы). Механически обработанная пружина включает в себя несколько элементов в одной части прутка. Устройство для запуска военной мины-ловушки из СССР (обычно подключенное к растяжке) с подпружиненным ударником.

Пружина представляет собой упругий объект, используемый для накопления механической энергии.

Когда пружина сжимается или растягивается, сила, которую она оказывает, пропорциональна изменению ее длины. Коэффициент или жесткость пружины представляет собой изменение прилагаемой силы, деленное на изменение прогиба пружины. То есть это градиент силы по отношению к кривой отклонения. Пружина растяжения или сжатия имеет единицы силы, разделенные на расстояние, например фунт-сила/дюйм или Н/м. Торсионные пружины имеют единицы силы, умноженные на расстояние, деленное на угол, например Н·м/рад или фут·фунт-сила/градус.Обратной величиной жесткости пружины является податливость, то есть: если жесткость пружины составляет 10 Н/мм, ее податливость составляет 0,1 мм/Н. Жесткость (или жесткость) параллельных пружин является аддитивной, как и податливость последовательно соединенных пружин.

История

Простые невитые пружины использовались на протяжении всей истории человечества, например, лук (и стрелы). В бронзовом веке использовались более сложные пружинные устройства, о чем свидетельствует распространение пинцета во многих культурах. Ктесибий Александрийский разработал метод изготовления бронзы с пружинящими характеристиками путем производства сплава бронзы с повышенным содержанием олова и последующего упрочнения его ковкой после отливки.

Витые пружины

появились в начале 15 века, [1] в дверных замках. [2] Первые часы с пружинным механизмом появились в том же веке [2] [3] [4] и к 16 веку превратились в первые большие часы.

В 1676 году британский физик Роберт Гук открыл принцип действия пружины, согласно которому сила, которую она оказывает, пропорциональна ее растяжению, теперь называется законом Гука.

Материалы

Теоретически любой материал может быть использован для изготовления пружины, если материал обладает требуемым сочетанием жесткости и эластичности: технически деревянный лук является формой пружины.Пружины обычно изготавливаются из пружинной стали. Маленькие пружины могут быть намотаны из предварительно закаленной заготовки, а более крупные изготавливаются из отожженной стали и закаляются после изготовления.

В зависимости от конструкции, условий установки и эксплуатации, таких как коррозионная среда, колебания температуры, ударная нагрузка, желаемая усталостная долговечность и ряд других условий, необходимо использовать различные типы пружинных материалов. [5] Эти материалы можно разделить на такие группы, как высокоуглеродистые стали, легированные стали, нержавеющие стали, сплавы на основе меди, сплавы на основе никеля и несколько других групп, обладающих особыми свойствами.Также используются некоторые цветные металлы, в том числе фосфористая бронза и титан для деталей, требующих коррозионной стойкости, и бериллиевая медь для пружин, проводящих электрический ток (из-за ее низкого электрического сопротивления).

Большинство пружинных материалов соответствуют стандартам ASTM, SAE, AISI и федеральным спецификациям. Некоторые производственные компании и фабрики по производству проволоки также имеют свои собственные спецификации.

Типы

Спиральная пружина кручения или волосковая пружина в будильнике. Спиральная пружина. При сжатии катушки скользят друг по другу, что обеспечивает более длительный ход. Пружины растяжения в реверберационном устройстве со сложенной линией. Торсион скручивается под нагрузкой

Пружины можно классифицировать в зависимости от того, как на них действует сила нагрузки:

  • Пружина растяжения/растяжения – пружина рассчитана на работу с растягивающей нагрузкой, поэтому пружина растягивается при воздействии на нее нагрузки.
  • Пружина сжатия – рассчитана на работу с нагрузкой сжатия, поэтому пружина укорачивается по мере приложения к ней нагрузки.
  • Пружина кручения — в отличие от вышеперечисленных типов, в которых нагрузка представляет собой осевую силу, нагрузка, приложенная к пружине кручения, представляет собой крутящий момент или силу скручивания, а конец пружины поворачивается на угол при приложении нагрузки.

Их также можно классифицировать по форме:

  • Спиральная пружина – этот тип изготовлен из витка или спирали проволоки
  • Плоская пружина – этот тип изготовлен из плоского или конического куска металла.
  • Механически обработанная пружина – этот тип пружины изготавливается путем механической обработки пруткового проката на токарном станке и/или на фрезерном станке, а не путем намотки проволоки.Поскольку пружина подвергается механической обработке, она может иметь дополнительные элементы в дополнение к упругому элементу. Механически обработанные пружины могут быть изготовлены в типовых случаях нагрузки сжатия/растяжения, кручения и т. д.

Наиболее распространенные типы пружин:

  • Консольная пружина – пружина, закрепленная только на одном конце.
  • Спиральная пружина или винтовая пружина — пружина (изготовленная путем намотки проволоки вокруг цилиндра) и коническая пружина — это типы пружины кручения, поскольку сама проволока скручивается, когда пружина сжимается или растягивается.Они, в свою очередь, бывают двух типов:
    • Пружины сжатия укорачиваются под нагрузкой. Их витки (петли) не соприкасаются в ненагруженном положении и не нуждаются в точках крепления.
      • Спиральная пружина представляет собой пружину сжатия в форме конуса, разработанную таким образом, что при сжатии витки не прижимаются друг к другу, что обеспечивает более длинный ход.
    • Натяжение Пружины растяжения или удлиняются под нагрузкой.Их витки (петли) обычно соприкасаются в ненагруженном положении и имеют крючок, проушину или какое-либо другое средство крепления на каждом конце.
  • Шпилька или пружина баланса – тонкая спиральная пружина кручения, используемая в часах, гальванометрах и местах, где электричество должно подаваться к частично вращающимся устройствам, таким как рулевые колеса, не препятствуя вращению.
  • Листовая рессора – плоская пружина, используемая в подвесках транспортных средств, электрических переключателях и дугах.
  • V-образная пружина – используется в старинных механизмах огнестрельного оружия, таких как колесные замки, кремневые замки и замки капсюлей.

Другие типы включают:

  • Шайба Бельвиля или пружина Бельвиля – тарельчатая пружина, обычно используемая для придания натяжения болту (а также в инициирующем механизме противопехотных мин, активируемых давлением).
  • Пружина постоянной силы — туго скрученная лента, которая при развертывании оказывает почти постоянное усилие.
  • Газовая пружина – объем сжатого газа.
  • Идеальная пружина — условная пружина, используемая в физике: она не имеет веса, массы и потерь на демпфирование.
  • Основная пружина – пружина в форме спиральной ленты, используемая в качестве источника питания в часах, часах, музыкальных шкатулках, заводных игрушках и фонариках с механическим приводом
  • Негаторная пружина – тонкая металлическая полоска, слегка вогнутая в поперечном сечении. В скрученном состоянии он принимает плоское поперечное сечение, но в развернутом виде возвращается к своей прежней кривой, создавая, таким образом, постоянную силу на протяжении всего смещения и устраняя любую тенденцию к повторной намотке. Наиболее распространенным применением является втягивающаяся стальная рулетка. [6]
  • Винтовые пружины с прогрессивной жесткостью — винтовая пружина с переменной жесткостью, обычно достигаемая за счет неравного шага, так что при сжатии пружины один или несколько витков упираются в соседний.
  • Резиновая лента – пружина растяжения, в которой энергия накапливается за счет растяжения материала.
  • Пружинная шайба – используется для приложения постоянного растягивающего усилия вдоль оси крепежного изделия.
  • Пружина кручения – любая пружина, предназначенная для скручивания, а не для сжатия или растяжения.Используется в торсионных подвесках автомобилей.
  • Волновая пружина – тонкая пружинная шайба, в которую запрессованы волны. [7]

Специальные пружины

В дополнение к традиционным винтовым пружинам существует множество типов пружин, которые используются время от времени. Вот некоторые из них:

  1. Плоские пружины
  2. Листовые рессоры
  3. Спиральные пружины
  4. Силовые или моторные пружины

Плоские пружины

Плоские пружины используются для соблюдения условий пространства в различных продуктах, таких как переключатели и реле.Плоские пружины могут иметь форму консольной балки или простой балки. На рисунках показаны как плоская консольная пружина, так и простая балочная пружина.

Добавление надписей здесь Добавление надписей здесь

В консольной плоской пружине максимальное напряжение возникает в точке опоры B , как показано на рисунке. т. е. F сечение балки может быть выполнено таким образом, чтобы напряжение изгиба на каждом участке было одинаковым.полученная балка называется балкой одинаковой прочности . Простые балки имеют несколько иные характеристики, чем балки консольного типа, но их можно рассчитать так же, как и балки консольного типа. Номинальные напряжения в этих плоских пружинах можно рассчитать по формуле изгибающего момента при условии, что прогиб пружины не слишком велик.

Листовые рессоры

Листовые рессоры [8] широко используются в транспортном секторе для транспортных средств, таких как легковые автомобили, грузовики, автобусы и т. д.Листовая рессора представляет собой не что иное, как сборку различных плоских пружин. Таким образом, мы можем определить свойства листовой пружины по индивидуальным характеристикам плоской пружины, используемой в сборке. На рисунке показана листовая рессора и ее части.

Добавление надписей здесь

Необходимо модифицировать пружины одинаковой прочности, чтобы их можно было использовать в промышленных масштабах. Простая балка одинаковой прочности становится полуэллиптической листовой рессорой и, таким образом, при сборке из одинаковых частей дает улучшенные характеристики и прочность.Различные части листовых рессор:

  1. Прогиб: расстояние между горизонтальной линией и максимально отклоненной частью створки.
  2. Пружинная проушина: закругленная круглая кромка самого длинного листа для удерживания пружины.
  3. Центральный болт: Болт в центральном положении для скрепления всех створок.
  4. Зажимы для отскока: это дополнительные зажимы на периферии створок для удерживания створок.
Листовая рессора для автомобилей

Для автомобильных листовых рессор не все листы имеют одинаковую толщину. Также у них даже нет одинакового центра кривизны в нагруженных положениях, а также с разным радиусом кривизны. Отскок является наиболее серьезной проблемой автомобильных листовых рессор. Потому что неконтролируемый отскок после удара может согнуть листья, пока напряжение не станет опасно высоким. Таким образом, амортизаторы не только улучшают плавность хода, но и предотвращают выход из строя пружины.

Спиральные пружины

Конфигурации спиральной пружины

выполняют функцию скручивания. Они используются в часах, игрушках и компонентах, где должна выполняться функция скручивания.На рисунке показан трехмерный вид спиральной пружины.

Добавление надписей здесь

Они обычно используются в качестве пружин щеток в двигателях постоянного тока, пружинах с защитой от обратной косой черты, генераторах переменного тока, сверлильных станках, вертикальных мельницах, противовесных пружинах и т. д. Они обычно изготавливаются из материала прямоугольного сечения, плоской полосы с закругленными краями или обычными краями с прорезями. равное или увеличивающееся расстояние между катушками. Для первых 3600 крутящий момент, передаваемый за один оборот, является линейным. Поэтому они обычно используются для менее чем 3600 вращательных приложений.Если эти пружины повернуты более чем на один оборот, витки будут касаться друг друга, вызывая трение, приводящее к неравномерным нагрузкам. Как правило, они имеют выступ через I.D. пружины, которая входит в паз вала, над которым он работает. И.Д. может быть сделан с отверстиями для зацепления с выступом оправки или может быть выполнен специальной формы, чтобы надеваться на вал аналогичной формы. Внешний конец может быть сформирован в соответствии с требованиями заказчика.

Силовые или моторные пружины

Силовые или моторные пружины обычно используются для сохранения потенциальной энергии и доставки ее по требованию в виде кинетической энергии, например, пружины в часах.В зависимости от требований, где требуется получить несколько витков от торсионной пружины, вместо нее можно использовать моторные пружины.

Добавление надписей здесь

Пружины двигателя крепятся к валу защелкой, а также к штифту или краю корпуса. Такая конструкция может дать 10-20 витков усилия пружины. Если вам нужен больший крутящий момент, чем может обеспечить одна моторная пружина, просто используйте несколько моторных пружин рядом друг с другом. Моторные пружины часто представлены в электроэнергетике, например, в распределительных установках, обычно изготавливаемых из нержавеющей стали.

Физика

Две пружины, прикрепленные к стене и массе. В такой ситуации две пружины можно заменить одной с жесткостью k eq = k 1 +k 2 .

Закон Гука

Основная статья: закон Гука

Пока пружины не растягиваются и не сжимаются сверх своего предела упругости, большинство пружин подчиняются закону Гука, который гласит, что сила, с которой пружина отталкивается, линейно пропорциональна расстоянию от ее равновесной длины:

где

x — вектор смещения — расстояние и направление деформации пружины
F результирующий вектор силы – величина и направление восстанавливающей силы пружины
k – это коэффициент , константа пружины или силовая константа пружины, константа, которая зависит от материала и конструкции пружины.

Винтовые пружины и другие обычные пружины обычно подчиняются закону Гука. Есть полезные пружины, которые этого не делают: пружины, основанные на изгибе балки, могут, например, создавать силы, которые нелинейно изменяются со смещением.

Простое гармоническое движение

Основная статья: Гармонический осциллятор

Поскольку сила равна массе, м , умноженной на ускорение, a , уравнение силы для пружины, подчиняющейся закону Гука, выглядит так:

Смещение x в зависимости от времени.Количество времени, которое проходит между пиками, называется периодом.

Масса пружины считается малой по сравнению с массой присоединенного груза и игнорируется. Поскольку ускорение — это просто вторая производная x по времени,

Это линейное дифференциальное уравнение второго порядка для смещения x как функции времени. Перестановка:

решение которого представляет собой сумму синуса и косинуса:

A и B — произвольные константы, которые можно найти, рассматривая начальное перемещение и скорость массы. График этой функции при B = 0 (нулевое начальное положение с некоторой положительной начальной скоростью) показан на изображении справа.

Теория

В классической физике пружину можно рассматривать как устройство, которое накапливает потенциальную энергию, в частности упругую потенциальную энергию, за счет напряжения связей между атомами упругого материала.

Закон упругости Гука гласит, что удлинение эластичного стержня (его длина в натянутом состоянии минус длина в расслабленном состоянии) линейно пропорционально его натяжению, т. е. силе, используемой для его растяжения.Точно так же сжатие (отрицательное растяжение) пропорционально сжатию (отрицательное напряжение).

Этот закон на самом деле выполняется только приблизительно и только тогда, когда деформация (растяжение или сжатие) мала по сравнению с общей длиной стержня. При деформациях, превышающих предел упругости, атомные связи разрываются или перестраиваются, и пружина может сломаться, согнуться или необратимо деформироваться. Многие материалы не имеют четко определенного предела упругости, и закон Гука не может быть осмысленно применен к этим материалам.Кроме того, для сверхэластичных материалов линейная зависимость между силой и перемещением подходит только в области малых деформаций.

Закон Гука является математическим следствием того факта, что потенциальная энергия стержня минимальна, когда он имеет длину в расслабленном состоянии. Любая гладкая функция одной переменной аппроксимирует квадратичную функцию, если рассматривать ее достаточно близко к точке минимума; и, следовательно, сила, являющаяся производной энергии по смещению, будет приближаться к линейной функции.

Сила полностью сжатой пружины

где

E – Модуль Юнга
d – диаметр пружинной проволоки
L – свободная длина пружины
n – количество активных обмоток
ν – коэффициент Пуассона
D – наружный диаметр пружины

Напряжение в круглых спиральных пружинах

Для осевой пружины силой F , имеющей средний диаметр витка D м ,

(1)

Один и тот же крутящий момент существует во всех частях нагруженной пружины. Для нагруженной пружины момент сопротивления кручению может быть равен

.
(2)

Приравнивая уравнения 1 и 2 получаем,

(3)

Где, D w – диаметр поперечного сечения проволоки
s s – напряжение, которое недооценивает равнодействующая напряжения кручения, прямого напряжения сдвига по любому сечению. Несколько исследователей провели более точный анализ, учитывая один или все вышеперечисленные дополнительные факторы, одним из наиболее практичных из которых является анализ Валя. [ необходима ссылка ] Вал получил коэффициент K a для использования с уравнением (3) как

.

Это уравнение может быть использовано для расчета напряжения в плотно намотанной струне; И K a можно найти как

,

, где и называется «пружинным индексом».

Пружины нулевой длины

«Пружина нулевой длины» — это термин, обозначающий спиральную пружину специальной конструкции, которая не оказывала бы нулевое усилие, если бы имела нулевую длину.То есть на линейном графике зависимости силы пружины от ее длины линия проходит через начало координат. Очевидно, спиральная пружина не может сжаться до нулевой длины, потому что в какой-то момент витки коснутся друг друга, и пружина больше не сможет укорачиваться. Пружины нулевой длины изготавливаются путем изготовления винтовой пружины со встроенным натяжением, поэтому, если она может сжиматься дальше, точка равновесия пружины, точка, в которой ее восстанавливающая сила равна нулю, возникает при нулевой длине.На практике пружины нулевой длины изготавливаются путем объединения пружины «отрицательной длины», изготовленной с еще большим натяжением, чтобы ее точка равновесия находилась на «отрицательной» длине, с куском неэластичного материала соответствующей длины, чтобы точка нулевой силы произойдет при нулевой длине.

Пружина нулевой длины может быть прикреплена к грузу на шарнирной стреле таким образом, что сила, действующая на груз, почти точно уравновешивается вертикальной составляющей силы пружины, независимо от положения стрелы.Это создает маятник с очень длинным периодом. Маятники с длинным периодом позволяют сейсмометрам обнаруживать самые медленные волны землетрясений. Подвеска LaCoste [9] с пружинами нулевой длины также используется в гравиметрах, поскольку она очень чувствительна к изменениям силы тяжести. Пружины для закрывания дверей часто имеют примерно нулевую длину, поэтому они будут прилагать усилие, даже когда дверь почти закрыта, поэтому она будет плотно закрываться.

Квалифицированный анализ пружин

Жесткость пружины: относится к весу, необходимому для сжатия пружины на дюйм. Вещи, влияющие на жесткость пружины :
1.Диаметр проволоки. Это влияет на скорость, поскольку проволока большего диаметра прочнее, чем проволока меньшего диаметра. Таким образом, при увеличении диаметра проволоки жесткость пружины увеличивается.
2. Средний диаметр пружины. Средний диаметр представляет собой общий наружный диаметр пружины за вычетом одного диаметра проволоки. Когда средний диаметр увеличивается, жесткость пружины уменьшается.
3. Активные витки. Количество активных витков зависит от конструкции пружины.

Динамика винтовых пружин

В настоящее время в гоночных автомобилях используются в основном три различных конструкции пружин.Они:

  1. Закрытые и шлифованные с обоих концов (к этому типу относятся койловеры и задние обычные пружины).
  2. Закрытые оба конца, но шлифованные только с одного конца (обычно это обычные передние пружины).
  3. Закрытые и шлифованные на одном конце и открытые на другом конце (аналогично обычной пружине, которая была обрезана).

3 типа пружин используются в различных ситуациях и обеспечивают различные эффекты в зависимости от скорости. Поскольку дизайны настолько разнообразны, из этого следует, что динамика каждого дизайна также различна.

Использование

Пружины используются во многих целях. А также одну пружину можно использовать для разных целей одновременно. Есть несколько функциональных назначений.

  1. Может использоваться для накопления энергии в течение части рабочих циклов.
  2. Также его можно использовать для соединения двух разных компонентов, т. е. для принудительного соединения, сцепления, сохранения контакта с некоторыми другими компонентами.
  3. Пружины, как электрическое устройство, полезны для поддержания непрерывности электрической цепи.
  4. Для уравновешивания веса или тяги используются пружины.
  5. Для возврата компонента в исходное положение можно использовать пружины.
  6. Чтобы уменьшить удар или вибрацию, наблюдая за движением движущегося груза.

Анализ отказов

Причины отказа

При проведении анализа отказа пружины необходимо учитывать ряд факторов. [10] Эти факторы могут быть перечислены следующим образом.

1) Усталость

Подавляющее большинство истинных усталостных отказов происходит из-за высоких напряжений, вызванных большими прогибами и большими силами.Истинное усталостное разрушение любой пружины всегда начинается из-за небольшого дефекта внутреннего диаметра пружины, а затем распространяется наружу под углом 45 ° к внешнему диаметру. Это происходит из-за того, что напряжение всегда самое высокое на внутреннем диаметре витков. и меньше всего по внешнему диаметру.

2) Водородное охрупчивание

Когда пружины, изготовленные из высокоуглеродистой или легированной пружинной стали, очищаются погружением или гальванопокрытием, они поглощают атомарный водород по границам зерен.Это включение замедляет проскальзывание или даже естественное движение зерен при отклонении. Простой и надежный тест, позволяющий определить, сломалась ли пластинчатая пружина из-за водородного охрупчивания, состоит в том, чтобы зажать сломанную пружину или спираль в тисках, зажать выступающую часть плоскогубцами с надежным захватом и согнуть спираль. Обычно изгиб от 45° до 90° приводит к очень хрупкому разрушению. Сломанная катушка легко снова разламывается на две-три части.

3) Острые изгибы

Острые изгибы вызывают слипание зерен внутри изгиба и разрывают зерна снаружи изгиба.Деформация зерен не только ослабляет зону изгиба, но и улавливает высокие остаточные напряжения, которые делают ее особенно восприимчивой к водородному охрупчиванию при покрытии пружины. Отверстия или выемки в плоских пружинах также вызывают концентрацию напряжения, которая может вызвать появление трещин.

4) Амортизатор

Пружины сжатия, подвергающиеся ударной нагрузке, высоким динамическим нагрузкам или быстрому нагружению, обычно ломаются на втором или третьем активном витке, поскольку первые два или три активных витка воспринимают нагрузку первыми и не могут достаточно быстро передать ее другим виткам.Первые две или три активные катушки поглощают большую часть удара и могут сжиматься намного сильнее, чем остальные катушки, что объясняет, почему одна из этих катушек ломается первой. Высокоуглеродистые пружинные стали не выдерживают ударных нагрузок так же, как и легированные стали. Поломки случаются редко, потому что пружины не подвергаются обслуживанию, требуемому в гоночных автомобилях, а один или два витка также сделаны с уменьшенным шагом, чтобы изменить естественный период вибрации, вызванный быстрой нагрузкой.

5) Неправильная термообработка 6) Нецентральная нагрузка 7) Высокие температуры

Исследование применения пружины обычно определяет, подвергалась ли она воздействию повышенных температур.Может быть заметно изменение цвета поверхности или скопление закопченной корки. На срезанных концах стальных пружин может наблюдаться синяя окраска. Если напряжение низкое, но произошло постоянное схватывание, это также может свидетельствовать о высокотемпературном применении.

8) Низкие температуры

Минусовая температура обычно определяется по согласованию с заказчиком. Хрупкие изломы могут возникать под прямым углом к ​​продольному сечению или под любым углом; некоторые переломы даже неровные с острыми краями, и может быть видно более одного перелома.

9) Трение

Износ материала из-за трения легко наблюдать визуально, так же, как обнаруживать трещины, швы и щели.

10) Сварка

Высокая температура, вызванная сваркой, разрушает состояние пружины и изменяет структуру зерен. Можно выполнить прихваточную сварку концевого витка, чтобы удерживать пружину в нужном положении, но бесполезно сваривать вместе части сломанной пружины.

11) Метки инструмента

Инструменты для выполнения изгибов не должны иметь острых краев. Карлсон, Гарольд. Устранение неполадок Spring и анализ отказов . Марсель Деккер, Инк.. с. 131. ISBN 0-8247-1003-7.

Внешние ссылки

Пружинное устройство Леонардо да Винчи

Пружинное устройство — технический эскиз, созданный итальянским художником эпохи Возрождения Леонардо да Винчи.

Это один из многих рисунков, созданных при жизни да Винчи, на которых изображены технические новшества или изобретения, которые, по мнению да Винчи, могли революционизировать то, как делались вещи.

Как и почти все технические чертежи Да Винчи, нет доступных доказательств того, что его дизайн когда-либо развивался за пределами чертежной доски в физическое, работающее устройство.

Пружинное устройство

имеет общий образ со многими другими техническими чертежами Да Винчи, поскольку на нем показано устройство, построенное вокруг винта.

Это тема, общая для многих наиболее известных технических набросков Да Винчи, включая воздушный винт (который был интерпретирован некоторыми наблюдателями 20-го века как имеющий сходство с современным вертолетом) и его невероятно сложной серии устройств для перемещения воды вверх по склону.

Рисунок устройства пружины примечателен тем, что он пересекает границу между чисто техническими рисунками Да Винчи и его планами статуй и других крупных произведений искусства, таких как Лошадь Сфорца (которая, как и его технические рисунки, не вышла за пределы стадии эскиза) .

Можно представить, что устройство, изображенное на рисунке, довольно удобно расположилось в музее рядом с современными произведениями инсталляции.Аппарат приятен на вид и отличается четкими линиями, даже для стороннего наблюдателя очевидно, что в процессе проектирования принимал участие художник, а не преданный своему делу инженер.

К сожалению, на чертеже винтового устройства Да Винчи есть несколько примечаний или крупных деталей, которые дают особенно подробный анализ того, как устройство могло использоваться на самом деле. Это троп, который можно найти на многих рисунках да Винчи.Однако другие, такие как устройство для перемещения воды вверх по склону, сопровождаются огромными и подробными техническими примечаниями, чертежами в разрезе и другими пояснениями.

Конечно, возможно, да Винчи делал подробные записи о работе этого конкретного устройства, но они были утеряны для истории, и этот набросок — единственная часть чертежей, сохранившаяся до наших дней.

Рисунок устройства пружины — еще один пример того, как да Винчи смакует интеллектуальный вызов, связанный с созданием технического эскиза такого типа.Как и в случае со многими другими его рисунками, маловероятно, что на самом деле создание практичного и рабочего устройства занимало особое место в мыслях художника, когда создавался эскиз.

Изображение пружинного устройства Да Винчи является интересным дополнением к коллекции сохранившихся технических рисунков.

Хотя из него можно узнать меньше, чем из некоторых других его работ, из-за отсутствия технических заметок, это один из немногих рисунков, который удобно располагается между художественными работами да Винчи и его более техническими рисунками.

По этой причине понимание эскиза является важной частью любого понимания да Винчи как художника.