Co je to expanzní pružina a jak se používá?
You're looking for an "expansion spring," ale tento výraz vede k matoucím výsledkům vyhledávání. You can't be sure if it's a spring that pushes or pulls, znemožňuje správné objednání.
An "expanzní pružina[^1]" je běžný, ale netechnický termín pro tažnou pružinu. It's a tightly wound coil designed to resist a pulling force. Při natažení, „rozšíří se" v délce, ukládá energii, a táhne se zpět směrem k originálu, kratší velikost.
Podle mých zkušeností jako výrobce, I've found that names can be tricky. „Expanzní pružina" je toho dokonalým příkladem. Slovo „rozšířit" může znamenat dvě různé věci. Roztahuje se tím, že se natahuje, nebo se po stlačení roztáhne zpět do původní velikosti? Tento zmatek může vést k objednání špatného dílu, což může způsobit selhání projektu. Let's clear up exactly what this term means and how these springs work.
Zatáhne nebo zatlačí expanzní pružina?
Název „expanzní pružina" je zdrojem problému. Pokud se pružina roztáhne, je to delší od tahu, nebo se roztahuje zpět do původního tvaru tlakem?
An "expanzní pružina[^1]" téměř vždy odkazuje na tažnou pružinu, který je určen k tahání. Protahováním se rozšiřuje. Tlačná pružina, na druhé straně, expanduje návratem k jeho delší, klidový stav po stlačení nebo zatlačení. Jejich funkce jsou protikladné.
Toto je nejkritičtější rozdíl ve světě pružin. Když mě zákazník požádá o expanzní pružina[^1], první věc, kterou udělám, je objasnění aplikace. Snažíte se držet zavřená dvířka s obrazovkou, nebo se snažíte unést váhu auta? Síťové dveře potřebují tažnou sílu (tažná pružina). Auto potřebuje tlačnou sílu (A tlačná pružina[^2]). Tažná pružina je vyrobena se závity pevně stlačenými k sobě, připravený odolat tahu. Tlačná pružina je vyrobena s mezerami mezi jejími závity, připravené ke zmáčknutí. Using one for the other's job is a recipe for immediate failure.
Dva typy „rozšíření"
Způsob, jakým se pružina „rozpíná" definuje svou práci.
- Prodlužovací pružiny (Stahováci): Tyto pružiny se při napínání roztahují do délky (tahání) je aplikována síla. Jejich úkolem je přitahovat komponenty zpět k sobě. Mají pevně navinuté cívky a končí háky nebo smyčkami.
- tlačné pružiny (Pusheri): Tyto pružiny se „roztahují" zpět na původní volnou délku po stlačení (tlačení) síla je odstraněna. Jejich úkolem je roztlačit komponenty od sebe. Mají otevřené cívky a obvykle jsou ploché, zem končí.
| Funkce | Rozšíření pružiny (Táhne) | Kompresní pružina (Tlačí) |
|---|---|---|
| Primární akce | Odolává roztažení. | Odolává tlačení k sobě. |
| Jak se „rozšíří" | Při natažení se roztáhne z klidového stavu. | Po zmáčknutí se roztáhne zpět do klidového stavu. |
| Struktura cívky | Cívky jsou těsně u sebe (žádné mezery). | Cívky mají mezi sebou mezery (hřiště). |
| Končí | Háčky nebo smyčky pro připevnění. | Otevřené nebo zavřené, zabroušené ploché konce. |
Jak expanzní pružina vytváří svou sílu?
Můžete vidět, že se pružina při natahování stahuje zpět. Ale kde to okamžitě, pochází silný odpor, ještě předtím, než se protáhla velmi daleko?
Rozšíření (rozšíření) pružina vytváří svou sílu ve dvou fázích. První je „počáteční napětí," vestavěná síla, která drží cívky pevně pohromadě. Druhá je "jarní sazba[^3]," což je dodatečná síla potřebná pro každou jednotku vzdálenosti, kterou je natažen.
Když vyrábíme tažnou pružinu, používáme speciální techniku k navíjení drátu pod napětím. Tento proces vytváří předpětí, které stlačí všechny cívky dohromady. To je počáteční napětí. Musíte vyvinout dostatečnou sílu, abyste tuto „lepivost“ překonali" než se jaro vůbec začne natahovat. To je důvod, proč nová pružina dveří drží dveře tak pevně zavřené. Jakmile překročíte počáteční napětí, přebírá tempo pružiny. To je tuhost pružiny. Pružina s rychlostí 10 bude vyžadovat lbs/palec 10 více kilo síly na každý centimetr navíc, který natáhnete. Obě tyto hodnoty můžeme upravit, abychom dodali přesný silový profil, jaký zákazník potřebuje.
Dvě složky síly
Pochopení těchto dvou sil je klíčem k určení správné pružiny.
- Počáteční napětí: Toto je konstantní síla, která existuje, když je pružina v klidu. Poskytuje základní tažnou sílu, která musí být překonána předtím, než dojde k jakémukoli prodloužení.
- Jarní sazba (Ztuhlost): Jedná se o proměnnou sílu, která se lineárně zvyšuje s natahováním pružiny. Určuje, o kolik silnější bude tah, když se pružina prodlouží.
| Typ síly | Popis | Když to platí |
|---|---|---|
| Počáteční napětí | Opraveno, předepjatá síla držící cívky zavřené. | Na samém začátku tahu. |
| Jarní sazba | Množství síly navíc potřebné na palec roztažení. | Po překonání počátečního napětí. |
Jaké materiály se používají k výrobě expanzních pružin?
Na venkovní bránu potřebujete pružinu, ale ten poslední co jsi použil zrezivěl a rozbil se za rok. Jak si vybrat materiál, který vydrží?
Nejběžnějšími materiály jsou oceli s vysokým obsahem uhlíku, jako je hudební drát pro pevnost a nízkou cenu, a nerezová ocel pro odolnost proti korozi. Pro extrémní prostředí, speciální slitiny jako Inconel nebo Monel se používají pro odolnost vůči vysokým teplotám nebo chemikáliím.
The choice of material is just as important as the spring's dimensions. Pro většinu vnitřních aplikací, hudební drát je fantastická volba. Je velmi silný a nákladově efektivní. Obvykle přidáváme zinek nebo jiné pokovení, abychom jej chránili před menší vlhkostí. Ale k té venkovní bráně, Okamžitě bych doporučil nerez, pravděpodobně a 302 nebo 304 stupeň. Stojí to trochu víc, ale nerezaví, zajišťující mnohem delší a bezpečnější životnost. Jednou jsem měl klienta, který potřeboval pružiny pro námořní aplikaci, neustále vystaven slané vodě. Pro ně, jsme museli použít 316 nerez, který má vynikající odolnost proti korozi. Výběr špatného materiálu je jedním z nejčastějších důvodů selhání pružiny.
Přizpůsobení materiálu úkolu
Prostředí diktuje materiál.
- Vysoce uhlíkové oceli: Tato kategorie zahrnuje hudební drát[^4] a drátem tvrzeným olejem. Nabízejí nejlepší kombinaci pevnosti a ceny pro všeobecné použití, ale musí být chráněny před korozí pomocí povrchové úpravy, jako je pokovování.
- Nerezové oceli: Nejlepší volba pro aplikace zahrnující vlhkost, mytí, nebo venkovní použití. Známky jako 302/304 jsou běžné, zatímco 316 se používá pro korozivnější prostředí, jako je slaná voda nebo chemikálie.
- Speciální slitiny: Pro extrémní horko, můžete použít Inconel. Pro teploty pod nulou nebo pro nemagnetické aplikace, Berylliová měď by mohla být volbou.
| Materiál | Nejlepší pro | Klíčová výhoda | Omezení |
|---|---|---|---|
| Music Wire | Vnitřní strojní zařízení, obecné použití. | Vysoká pevnost, nízké náklady. | Špatná odolnost proti korozi. |
| Nerez 302 | Venkovní, jídlo, nebo lékařské použití. | Vynikající odolnost proti korozi. | Dražší než ocel. |
| Inconel | Prostředí s vysokou teplotou. | Zachovává pevnost při vysokých teplotách. | Velmi vysoké náklady. |
Závěr
Termín "expanzní pružina[^1]" obvykle znamená tažnou pružinu, která se roztahuje tahem. Funguje pomocí počáteční napětí[^5] a jarní sazba, a jeho materiál musí odpovídat jeho pracovnímu prostředí.
[^1]: Prozkoumejte tento zdroj, abyste objasnili definici a funkci expanzních pružin.
[^2]: Seznamte se s mechanikou tlačných pružin a jejich aplikací.
[^3]: Tento zdroj vysvětluje tuhost pružiny a její význam při určování výkonu pružiny.
[^4]: Tento odkaz poskytuje pohled na vlastnosti a použití hudebního drátu při výrobě pružin.
[^5]: Objevte koncept počátečního napětí a jeho význam v designu pružin.