Зошто се тока со долги компресивни пружини?
Потребна ви е пружина за да примените сила на долго растојание, но под оптоварување се наведнува и пропаѓа странично. Оваа нестабилност, познат како свиткување, може да предизвика заглавување или откажување на целиот ваш механизам.
Долга пружина за компресија се токи кога нејзината должина е преголема во споредба со нејзиниот дијаметар, врска наречена сооднос на виткост. Кога овој сооднос е висок, пружината не може да одржува права колона под оптоварување и наместо тоа се наведнува настрана.
Се сеќавам на еден проект со клиент кој дизајнираше вертикален систем за редење за индустриски послужавници. Им требаше многу долга пружина за да го туркаат оџакот нагоре. Нивниот првичен прототип користел пружина долга речиси еден метар, но само околу два сантиметри во дијаметар. Штом ќе му стават товар, пружината се наведна во C-облик и се заглави. Мислеа дека им треба посилна пролет, но посилна пружина со исти димензии би се свиткала уште посилно. The problem wasn't strength; тоа беше стабилност. Моравме да го редизајнираме целото пролетно склопување за да вклучиме a водилка[^ 1] што минуваше низ центарот на изворот. Овој едноставен додаток ја одржува пружината совршено подредена и го реши проблемот веднаш. It was a classic case of how the geometry of a long spring is often more important than the material it's made from.
Кој е соодносот на витка и зошто е важно?
Постојано слушате дека "сооднос на виткост[^ 2]" is the cause of your spring's свиткување[^ 3]. But this technical term doesn't help you understand why your spring is unstable or how to fix it.
На сооднос на виткост[^ 2] е едноставна пресметка: the spring's free length (Л) поделено со неговиот среден дијаметар на серпентина (Д). Ако овој однос е поголем од 4, пружината е во опасност од свиткување. This single number is the most important predictor of a long spring's stability.
На сооднос на виткост[^ 2] е првото нешто што го гледаме кога дизајнот бара долга пролет. Тоа ни дава брз, сигурен начин да се процени неговата стабилност без сложено тестирање. Замислете да се обидувате да стоите долго, тенка слама за пиење на нејзиниот крај и притискање надолу - веднаш ќе се свитка и ќе се сруши. Сега пробајте го истото со кратко, wide paper cup—it's completely stable. Сламата има висока сооднос на виткост[^ 2], додека чашата има многу ниска. Пружините се однесуваат на ист начин. Сооднос подолу 4:1 (што значи дека должината е помала од четири пати од дијаметарот) е скоро секогаш стабилен. Како што се зголемува односот, така и ризикот. Откако ќе стигнете погоре 8:1, свиткувањето е практично загарантирано освен ако пружината не е правилно поддржана. Овој сооднос го води целиот наш дизајнерски пристап за долги пружини.
Assessing Your Spring's Stability
Оваа едноставна пресметка ви кажува дали имате потенцијален проблем.
- Стабилна зона: Нискиот сооднос значи дека пружината е кратка и широка.
- Нестабилна зона: Високиот сооднос значи дека пружината е долга и тесна.
| Сооднос на витка (L/D) | Ризик за свиткување | Препорачана акција |
|---|---|---|
| Подолу 4 | Многу ниско | Обично не е потребна поддршка. |
| Помеѓу 4 и 8 | Умерено до високо | Пролетта треба да се води. |
| Погоре 8 | Одредени | Пролетта мора да биде целосно поддржана од а водилка[^ 1] или домување. |
| N/A | N/A | За пружини кои работат во дупка, свиткување[^ 3] не е проблем. |
Како да спречите свиткување на долга пролет?
You've identified that your long spring has a high сооднос на виткост[^ 2] и ќе се тока. Сега ви треба практично решение, but you're unsure if you should guide it internally or externally.
За да се спречи свиткување[^ 3], морате физички да ја поддржите пружината за да ја одржувате исправена. Двата најефективни методи го водат по должината на внатрешна прачка[^ 4] (мандрела) или затворајќи го во блиска дупка (дупка или куќиште).
Изборот помеѓу внатрешна прачка и надворешно куќиште зависи од вашиот специфичен дизајн на машината и околината. Внатрешна водилка[^ 1] е многу често и ефикасно решение. Минува низ центарот на изворот, спречувајќи го да се витка. We just need to make sure there is a small clearance so the spring doesn't rub against the rod, што би предизвикало триење и абење. Другиот метод е да ја ставите пружината во дупка или цевка. Ова куќиште целосно ја содржи пружината. Ова е одлично решение кога исто така треба да ја заштитите пружината од надворешни остатоци или оштетувања. Во двата случаи, Клучот е тоа што просторот помеѓу пружината и потпирачот е доволно мал за да се спречи свиткување, но доволно голем за да се овозможи слободно движење. И двата методи ја претвораат нестабилната компонента во сигурна.
Избор на вистинскиот метод за поддршка
Вашата апликација ќе го одреди најдобриот начин за стабилизирање на пролетта.
- Внатрешна прачка: Едноставно, ефективни, и работи добро кога надворешната страна на пружината треба да биде чиста.
- Надворешно домување: Нуди целосна поддршка и заштита за пролетта.
| Метод за поддршка | Опис | Предности | Размислувања |
|---|---|---|---|
| Внатрешен водич прачка | Низ центарот на пружината се поставува прачка. | Лесно за спроведување; allows for open access to the spring's exterior. | Прачката мора да биде доволно силна за да не се свиткува; бара дозвола. |
| Надворешно куќиште/Бор | Пружината работи во блиска цевка или дупка. | Обезбедува максимална стабилност; ја штити пружината од нечистотија и оштетување. | Може да создаде триење; бара прецизно усогласување на дупката. |
| Нема поддршка | Пролетта работи на слободен простор. | Погодни само за пружини со многу ниска сооднос на виткост[^ 2] (L/D < 4). | Не е опција долго време, тесни извори. |
Заклучок
Долгите пружини за компресија се токаат поради високата сооднос на виткост[^ 2]. Со разбирање на овој принцип и користење на водилка или куќиште за поддршка, може да се осигурате дека вашата пружина работи сигурно.
[^ 1]: Дознајте како водилката може да ги стабилизира долгите пружини и да ја подобри нивната функционалност.
[^ 2]: Дознајте за соодносот на виткост и неговата критична улога во одредувањето на стабилноста и перформансите на пружината.
[^ 3]: Откријте ги факторите што доведуваат до свиткување на пружините и како да го спречите тоа во вашите дизајни.
[^ 4]: Истражете ги предностите на користење на внатрешна прачка за поддршка на пружините и подобрување на нивните перформанси.