Sprężyny to urządzenia mechaniczne, które magazynują i uwalniają energię dzięki swojej elastyczności. Są one wykorzystywane w różnych zastosowaniach, od maszyn przemysłowych po przedmioty codziennego użytku. Niniejszy przewodnik omawia różne rodzaje sprężyn, ich materiały produkcyjne i zastosowania.
Sprężyny różnią się materiałem, kształtem i funkcją, więc ich zastosowania są również zróżnicowane. Istnieją trzy główne rodzaje sprężyn, z których każdy można podzielić na różne podkategorie.
Sprężyny ściskanePo ściśnięciu sprężyny spiralne z otwartymi zwojami, znane jako sprężyny naciskowe, wytwarzają siłę reakcji. Odległość między zwojami zmniejsza się wraz ze wzrostem obciążenia, aż do osiągnięcia maksymalnej długości sprężyny, kiedy to zwoje stykają się ze sobą. Końce sprężyny mogą być otwarte lub zamknięte; zamknięty koniec jest formowany poprzez dociśnięcie ostatniego zwoju do zwoju obok. Innym sposobem na uformowanie ich w kwadrat jest zeszlifowanie końców na płasko.
Zastosowania: Gdy wymagana jest siła reakcji między komponentami, często stosuje się sprężyny naciskowe. Typowe zastosowania są następujące:
Amortyzacja wstrząsów to cecha samochodowych układów zawieszenia, która zwiększa komfort jazdy.
Pióra kulkowe: Sprężyny dociskowe wypychają końcówkę, gdy pióro jest zwolnione po skurczeniu się, gdy końcówka jest ściśnięta.
Sprzęt mechaniczny: Aby zapobiec uszkodzeniom spowodowanym naprężeniami i wibracjami, należy zapewnić amortyzację i pochłanianie wstrząsów.
Sprężyny naciągowePo rozciągnięciu sprężyny rozciągające - zwane również sprężynami naciągowymi - wytwarzają siłę reakcji. Choć mogą być modyfikowane na życzenie, zazwyczaj mają końcówki pętlowe lub hakowe. Ich użycie jest ograniczone głównie do zastosowań niekrytycznych ze względu na ich zdolność do rozciągania poza punkt zerwania.
Zastosowania: Sprężyny rozciągane znajdują szerokie zastosowanie w różnorodnych mechanizmach i gadżetach. Typowe zastosowania są następujące:
Sprężyny rozciągane zapewniają trampolinom elastyczność i siłę odbicia.
Bramy garażowe: Systemy wyważania bram garażowych ułatwiają podnoszenie i opuszczanie bram.
Zabawki: Siłę napędową w zabawkach zegarowych zapewniają sprężyny naciągowe.
Sprężyny skrętneDo przykładania lub przeciwstawiania się obciążeniom momentem obrotowym stosuje się sprężyny skrętne. Dwa rodzaje sprężyn, do których należą, to spiralne sprężyny skrętne i niehelikalne sprężyny skrętne. Sprężyny skrętne spiralne wywierają siłę promieniowo zamiast osiowo, co czyni je porównywalnymi do sprężyn naciskowych i rozciągających. Sprężyny skrętne spiralne są najczęściej stosowane w urządzeniach sterujących ruchem w wielu formach maszyn. Są one zbudowane z płaskiego lub prostokątnego materiału skręconego w koncentryczne spirale.
Zastosowania: W zastosowaniach produkcyjnych sprężyny skrętne są często wykorzystywane jako elementy sterowania ruchem.
Zawiasy drzwiowe: Zapewniają automatyczne mechanizmy zamykania i regulują siłę używaną do otwierania i zamykania drzwi.
Sprężyny skrętne zapewniają siłę łapania w pułapkach na myszy.
Urządzenia mechaniczne: Należą do nich jednostki sterowania ruchem w maszynach przemysłowych, klamerki do bielizny, pasy bezpieczeństwa w samochodach, zegary i rozkładane fotele.
Sprężyny o stałej sileZegary i zabawki zegarowe często wykorzystują sprężyny o stałej sile. Są to stalowe paski, które zostały mocno skręcone; przypominają one rolki taśmy. Taśma rozciąga się, gdy przykładane jest obciążenie, a jej wewnętrzne naprężenie stale przeciwstawia się sile obciążenia.
Zastosowania: Sprężyny o stałej sile są przydatne w różnych sytuacjach, w których wymagana jest stała siła. Przykłady takich sytuacji są następujące:
Zegary: Oferują stałą siłę gwarantującą precyzyjne odmierzanie czasu.
Nakręcane zabawki: Sprężyny o stałej sile zapewniają siłę napędową dla ciągłego ruchu.
Rolety do zasłon: Aby utrzymać napięte i wytrzymałe zasłony w miejscu, należy użyć sprężyn o stałym napięciu.
Powyżej przedstawiono przegląd sprężyn naciskowych, rozciągających, skrętnych i o stałej sile, wraz z ich różnymi zastosowaniami. Sprężyny te są niezbędne w wielu codziennych i przemysłowych zastosowaniach.
Sprężyny jednopiórowe, znane również jako sprężyny jednopiórowe, składają się z pojedynczej warstwy metalu. Warstwa ta jest zwykle zwężana na każdym końcu, aby zapewnić bardziej jednolitą charakterystykę zginania.
Zastosowania:
Lekkie pojazdy: Ze względu na prostą konstrukcję i ograniczoną nośność, resory piórowe jednopiórowe są zwykle stosowane w lekkich pojazdach, takich jak małe samochody i przyczepy.
Motocykle: W niektórych układach zawieszenia motocykli.
Sprężyny wielopiórowe składają się z kilku metalowych warstw lub "listków" ułożonych jeden na drugim. Listki różnią się długością, z najdłuższym listkiem, znanym jako listek główny, na górze i krótszymi listkami pod nim. Sprężyny te są bardziej wytrzymałe i mogą przenosić większe obciążenia w porównaniu do sprężyn jednopiórowych.
Zastosowania:
Ciężkie samochody ciężarowe: Stosowane w układach zawieszenia ciężarówek i pojazdów użytkowych ze względu na ich wysoką nośność.
Autobusy: Powszechnie stosowane w układach zawieszenia autobusów.
Pojazdy terenowe: Stosowany w pojazdach terenowych w celu zwiększenia wytrzymałości i wsparcia ładunku.
Półeliptyczne resory piórowe to jeden z najpopularniejszych typów resorów piórowych. Mają one charakterystyczny półeliptyczny kształt, w którym listki ułożone są w zakrzywiony łuk. Taka konstrukcja pozwala na efektywne rozłożenie obciążenia i poprawę jakości jazdy.
Zastosowania:
Samochody osobowe: Stosowany w tylnych układach zawieszenia wielu samochodów osobowych.
Lekkie pojazdy użytkowe: Powszechnie stosowane w lekkich pojazdach użytkowych dla lepszej obsługi i wsparcia ładunku.
Ćwierćeliptyczne resory piórowe są zasadniczo połową półeliptycznych resorów piórowych. Są one montowane z jednej strony do ramy pojazdu, a z drugiej do osi.
Zastosowania:
Samochody zabytkowe: Często spotykane w samochodach zabytkowych i klasycznych.
Niestandardowe i zmodyfikowane pojazdy: Używany w pojazdach niestandardowych i zmodyfikowanych do unikalnych konfiguracji zawieszenia.
Trzy-czwarte eliptycznych resorów piórowych to połączenie półeliptycznych i ćwierćeliptycznych resorów piórowych. Zapewniają one większy zakres ruchu i elastyczność układu zawieszenia.
Zastosowania: Pojazdy ciężarowe i specjalne: Stosowany w niektórych pojazdach ciężarowych i specjalnych w celu zwiększenia możliwości zawieszenia.
Poprzeczne resory piórowe są montowane poziomo w poprzek podwozia pojazdu, a nie wzdłużnie. Ta konfiguracja jest mniej powszechna, ale oferuje unikalną charakterystykę zawieszenia.
Zastosowania:
Samochody sportowe: Używany w niektórych samochodach sportowych, takich jak starsze modele Chevroleta Corvette.
Pojazdy klasyczne: Występuje w niektórych klasycznych i zabytkowych pojazdach.
Sprężyny piórowe paraboliczne mają pióra zwężające się w krzywą paraboliczną, a nie liniową. Taka konstrukcja zmniejsza tarcie między listkami, zapewniając płynniejszą jazdę i lepszą elastyczność.
Zastosowania:
Nowoczesne samochody ciężarowe: Stosowane w nowoczesnych zawieszeniach samochodów ciężarowych dla lepszego rozkładu obciążenia i jakości jazdy.
Autobusy i pojazdy użytkowe: Stosowany w autobusach i pojazdach użytkowych w celu zwiększenia komfortu i trwałości.
Standardowe sprężyny talerzowe to stożkowe podkładki, które uginają się pod obciążeniem, zapewniając precyzyjną siłę wyjściową. Zazwyczaj są one używane pojedynczo, ale można je łączyć szeregowo lub równolegle, aby uzyskać różne charakterystyki obciążenia i ugięcia.
Zastosowania
Maszyny przemysłowe: Stosowany w sprzęgłach, hamulcach i innych komponentach o dużym obciążeniu.
Lotnictwo i kosmonautyka: Stosowany w zespołach samolotów do tłumienia drgań i rozkładu obciążenia.
Motoryzacja: Stosowane w układach zawieszenia, amortyzatorach i jako podkładki napięcia wstępnego.
Zakrzywione sprężyny talerzowe mają lekko zakrzywiony kształt, który zapewnia niższą siłę, ale dłuższy zakres ugięcia w porównaniu do standardowych sprężyn talerzowych. Są one często używane w aplikacjach wymagających mniejszej, bardziej stałej siły.
Zastosowania
Styki elektryczne: Służą do utrzymania stałego nacisku na styk.
Uszczelnienia i uszczelki: Stosowane w celu utrzymania integralności uszczelnienia w zmiennych warunkach ciśnienia.
Lekkie podzespoły: Idealne do zastosowań, w których przestrzeń i waga stanowią ograniczenia.
Sprężyny faliste to sprężyny talerzowe o strukturze przypominającej falę, dzięki czemu zapewniają siłę podobną do standardowych sprężyn talerzowych, ale przy zmniejszonej wysokości. Są idealne do zastosowań wymagających kompaktowych rozmiarów.
Zastosowania
Napięcie wstępne łożyska: Służy do utrzymania stałego obciążenia łożyska i zmniejszenia wibracji.
Elementy zaworów: Stosowane w zespołach zaworów w celu zapewnienia stałej siły.
Kompaktowe mechanizmy: Idealne do stosowania w ograniczonych przestrzeniach, gdzie tradycyjne sprężyny nie mogą się zmieścić.
Sprężyny talerzowe ze szczelinami mają promieniowe szczeliny wycięte w talerzu, co zmniejsza współczynnik sprężystości i pozwala na większe ugięcie. Sprężyny te zapewniają bardziej elastyczną reakcję w porównaniu do pełnych sprężyn talerzowych.
Zastosowania
Rozkład obciążenia: Służy do równomiernego rozkładania obciążeń w zespołach mechanicznych.
Kompensacja rozszerzalności cieplnej: Stosowana w systemach, w których rozszerzalność cieplna wymaga elastycznych komponentów.
Izolacja drgań: Skutecznie izoluje drgania wrażliwego sprzętu.
Sprężyny talerzowe zagnieżdżone to wiele sprężyn talerzowych ułożonych w konfiguracji zagnieżdżonej, gdzie każda sprężyna mieści się wewnątrz drugiej. Taka konfiguracja zwiększa nośność przy zachowaniu kompaktowej wysokości.
Zastosowania
Maszyny ciężkie: Używany w ciężkich zastosowaniach wymagających dużej nośności.
Sprzęt budowlany: Stosowany w maszynach budowlanych do elementów nośnych.
Pochłanianie energii: Idealny do zastosowań wymagających wysokiej absorpcji energii w ograniczonej przestrzeni.
Segmentowe sprężyny talerzowe są podzielone na segmenty, zmniejszając ogólne naprężenie i zapewniając bardziej równomierny rozkład siły. Oferują one zwiększoną trwałość i wydajność w warunkach dużego obciążenia.
Zastosowania
Środowiska o wysokich naprężeniach: Stosowane w środowiskach, w których standardowe sprężyny talerzowe mogą zawieść z powodu wysokich naprężeń.
Amortyzatory: Stosowany w amortyzatorach w celu zwiększenia ich trwałości.
Równoważenie obciążenia: Idealny dla aplikacji wymagających precyzyjnego równoważenia obciążenia.
Sprężyny talerzowe są zaprojektowane ze specjalnymi punktami styku, aby poprawić przewodność elektryczną i zmniejszyć rezystancję styku. Są one często używane w zastosowaniach elektrycznych i elektronicznych.
Zastosowania
Złącza elektryczne: Używane w celu zapewnienia niezawodnych połączeń elektrycznych.
Wyłączniki automatyczne: Stosowany w wyłącznikach automatycznych w celu utrzymania stałego nacisku styków.
Styki baterii: Idealne do utrzymywania niezawodnych połączeń w zespołach akumulatorów.
Sprężyny mogą być wykonane z różnych materiałów, z których każdy ma swoje własne właściwości i nadaje się do różnych zastosowań. Niektóre popularne materiały stosowane do produkcji sprężyn obejmują:
1. Stal: Jest to jeden z najczęściej używanych materiałów do produkcji sprężyn. Oferuje dobrą wytrzymałość, trwałość i sprężystość. Stosowane są różne rodzaje stali, takie jak stal węglowa, stal stopowa i stal nierdzewna. Stal węglowa jest ekonomiczna i nadaje się do wielu zastosowań ogólnych. Stal stopowa zapewnia zwiększoną wytrzymałość i wydajność w bardziej wymagających warunkach. Stal nierdzewna jest wybierana ze względu na jej odporność na korozję.
- Na przykład w samochodowych układach zawieszenia często stosuje się sprężyny ze stali stopowej o wysokiej wytrzymałości, aby wytrzymać stałe naprężenia i zmienne obciążenia.
2. Drut muzyczny: Znany również jako drut fortepianowy, jest to drut ze stali wysokowęglowej o doskonałej wytrzymałości na rozciąganie i odporności na zmęczenie. Jest powszechnie stosowany w małych, precyzyjnych sprężynach.
- Małe sprężyny w zegarkach mechanicznych często wykorzystują drut muzyczny ze względu na jego precyzyjne i niezawodne działanie.
3. Brąz: Zapewnia dobrą odporność na korozję i przewodność elektryczną. Sprężyny z brązu są używane w zastosowaniach, w których te właściwości są ważne, takich jak styki elektryczne lub środowisko morskie.
4. Mosiądz: Podobnie jak brąz, mosiądz ma przyzwoitą odporność na korozję i jest czasami używany w sprężynach, w których preferowany jest materiał nieżelazny.
5. Tytan: Znane ze swojej lekkości i wysokiego stosunku wytrzymałości do wagi, sprężyny tytanowe są wykorzystywane w przemyśle lotniczym i kosmonautycznym oraz w zastosowaniach wymagających wysokiej wydajności, gdzie redukcja wagi ma kluczowe znaczenie.
- W niektórych zaawansowanych komponentach lotniczych, tytanowe sprężyny pomagają zminimalizować całkowitą wagę systemu bez poświęcania wydajności.
6. Stopy niklu: Stopy te zapewniają doskonałą odporność na wysokie temperatury i korozję, dzięki czemu nadają się do sprężyn stosowanych w ekstremalnych środowiskach.
7. Tworzywa sztuczne i kompozyty: W niektórych przypadkach sprężyny mogą być wykonane ze specjalistycznych tworzyw sztucznych lub materiałów kompozytowych. Oferują one takie zalety jak lekkość, odporność chemiczna i izolacja elektryczna. Są one często wykorzystywane w lekkich i niemetalowych zastosowaniach.
- Na przykład w niektórych urządzeniach medycznych lub elektronice użytkowej, gdzie potrzebne są nieprzewodzące i lekkie sprężyny, odpowiednim wyborem mogą być sprężyny z tworzywa sztucznego.
8. Elastomery: Materiały takie jak guma lub silikon mogą być używane do tworzenia elementów przypominających sprężyny, które zapewniają elastyczność i pochłanianie wstrząsów.
- W przypadku amortyzatorów do małych urządzeń lub zabawek, sprężyny na bazie elastomerów mogą stanowić proste i ekonomiczne rozwiązanie.
inne substancje, które mogą być wykorzystywane do produkcji sprężyn. Należą do nich różne materiały niemetaliczne, takie jak ceramika, które oferują doskonałą odporność na ciepło i twardość w określonych środowiskach o wysokiej temperaturze lub ściernych. Kompozyty wzmacniane włóknem szklanym mogą zapewnić połączenie wytrzymałości i lekkości w specjalistycznych zastosowaniach. Niektóre rzadkie metale i ich stopy mogą być również stosowane w bardzo specyficznych przypadkach, w których wymagane są unikalne właściwości, takie jak ekstremalna twardość lub odporność na określone chemikalia. Wybór tych mniej powszechnych materiałów zależy od wysoce wyspecjalizowanych i często niszowych wymagań konkretnego zastosowania sprężyny.
Wybór materiału na sprężynę zależy od takich czynników, jak wymagana nośność, środowisko pracy, ograniczenia rozmiaru i koszty.
Liczne powłoki sprężyn i obróbki powierzchni metalowych są dostępne z myślą o różnych celach, w tym odporności na zużycie, zapobieganiu korozji, zwiększonej wydajności sprężyny i wszystkich powyższych. Poniżej opisano różne wykończenia sprężyn:
Elektropolerowanie
Podczas gdy obrabiany przedmiot i osadzany (w tym przypadku, podnoszony) materiał mają tę samą polaryzację, metoda elektropolerowania działa na podobnej zasadzie jak galwanizacja. Oznacza to, że pobrany metal działa jako katoda, a przedmiot obrabiany jako anoda, aby zakończyć obwód elektryczny przez elektrolit.
Szybkie usuwanie materiału z podniesionej i chropowatej powierzchni przedmiotu obrabianego, lub w tym przypadku usuwanie powłoki galwanicznej sprężyny, skutkuje bardzo gładką i wypolerowaną powierzchnią. Elektropolerowanie może wytworzyć lustrzane wykończenie o chropowatości powierzchni mniejszej niż 0,05 m, jeśli pierwotna chropowatość powierzchni jest mniejsza niż 0,18-0,20 m (mikrometrów).
Tumbling
Pojemnik do bębnowania, w którym znajdują się plastikowe granulki o różnej ziarnistości, może się obracać lub wibrować, aby zapewnić bębnowanie. Ziarnistość ta odpowiada czterem etapom bębnowania: szlifowaniu, wygładzaniu, polerowaniu i nabłyszczaniu.
Napełniamy pojemnik bębnowy częściami, takimi jak sprężyny, i pokrywamy go granulatem poliuretanowym, zwanym również medium. Gdy medium jest w użyciu, styka się z komponentami i wykorzystuje tarcie do polerowania materiału bazowego.
Śrutowanie
Proces obróbki na zimno znany jako kulkowanie polega na kierowaniu strumienia pocisków o dużej prędkości na powierzchnię metalu w ściśle regulowanych warunkach. W rezultacie, odsłonięte warstwy metalowego obiektu doświadczają ciśnienia ściskającego, co znacznie zmniejsza naprężenia rozciągające materiału i zwiększa jego wytrzymałość na rozciąganie.
Ludzie czasami mylą śrutowanie z czyszczeniem strumieniowo-ściernym, ponieważ oba procesy są podobne, a śrutowanie również czyści powierzchnię. Jednak głównym celem kulkowania jest zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej materiału. Środkiem do kuleczkowania może być żelazo, stal, śrut szklany, posiekana stal lub drut ze stali nierdzewnej.
Galwanizacja
Galwanizacja wykorzystuje prąd elektryczny do wprowadzania jonów materiału galwanicznego do podłoża galwanicznego, którym jest sprężyna. Kąpiel elektrolityczna jest używana do przechowywania zarówno materiału galwanicznego, który jest przymocowany do anody, jak i części, która ma być galwanizowana, która jest przymocowana do katody. Przepływ prądu elektrolitu napędza jony materiału galwanicznego do podłoża galwanicznego, nakładając cienką warstwę materiału galwanicznego na część.
Najczęściej powlekanymi materiałami są stale węglowe i stale stopowe z metalami szlachetnymi lub metalami niekorozyjnymi. Dopóki warstwa galwaniczna jest nienaruszona, galwanizacja metali szlachetnych zapewnia doskonałą ochronę przed korozją. Metale niekorozyjne, takie jak cyna, nikiel i chrom, często pokrywają galwanicznie stal w celu zapewnienia ochrony przed korozją. Jednak ten rodzaj powłoki rzadko pokrywa części zanurzone w wodzie, wystawione na działanie środowiska lub wystawione na działanie innego elektrolitu.
Zamiast tego ludzie często używają mniej szlachetnych materiałów, takich jak cynk lub kadm, jako rodzaj anody protektorowej, która utlenia się zamiast podłoża.
Galwanizacja bezprądowa
Powlekanie bezprądowe to technika powlekania podłoża niklem bez użycia prądu. W tym przypadku nie ma anody; zamiast tego podłoże działa jak katalizator rozpoczynający reakcję chemiczną, która redukuje jony niklu w roztworze elektrolitu i osadza je na podłożu. Oprócz roli katalizatora, powłoka niklowa zapewnia ciągłą reakcję, dopóki podłoże nie opuści kąpieli elektrolitowej.
Umożliwia to produkcję stosunkowo grubej powłoki o grubości od 20 m do 50 m. Ponadto, w przeciwieństwie do galwanizacji, bezprądowa płyta niklowa jest całkowicie jednorodna i pasuje do wszystkich zakamarków. Podczas gdy inne metale również mogą być poddawane galwanizacji, najczęściej stosuje się nikiel i jego stopy.
Powłoki chemiczne
Obróbka chemiczna metali, taka jak mycie kwasem fosforowym, zazwyczaj poddaje stal ograniczonej i przejściowej ochronie przed utlenianiem. Powłoki malarskie mogą zapewnić ochronę przed korozją przez dłuższy czas. Najtańszym sposobem na stworzenie bariery odpornej na korozję na powierzchniach ze stali, stali nierdzewnej lub miedzi jest nałożenie czarnego tlenku. W niektórych zastosowaniach są one również doskonałe w usuwaniu refleksów świetlnych.
Richconn jest producentem sprężyn z zaawansowanym sprzętem z Chin.
Prawa autorskie 2024 Richconn spring. Wszelkie prawa zastrzeżone.
Polish 
English 
German 
French 
Russian 
Japanese 
Chinese 
Portuguese 
Italian 
Malay 
Korean 
Indonesian