Čo je to expanzná pružina a ako sa používa?
You're looking for an "expansion spring," tento výraz však vedie k mätúcim výsledkom vyhľadávania. You can't be sure if it's a spring that pushes or pulls, znemožňuje správne objednať.
An "rozpínacia pružina[^1]" je bežný, ale netechnický výraz pre ťažnú pružinu. It's a tightly wound coil designed to resist a pulling force. Pri natiahnutí, „rozširuje sa" v dĺžke, ukladá energiu, a potiahne sa späť k originálu, kratšia veľkosť.
Podľa mojich skúseností ako výrobca, I've found that names can be tricky. „Expanzná pružina" je toho dokonalým príkladom. Slovo „rozšíriť" môže znamenať dve rôzne veci. Rozšíri sa tým, že sa roztiahne, alebo sa po stlačení roztiahne späť do pôvodnej veľkosti? Tento zmätok môže viesť k objednaniu nesprávneho dielu, čo môže spôsobiť zlyhanie projektu. Let's clear up exactly what this term means and how these springs work.
Ťahá alebo tlačí expanzná pružina?
Názov „expanzná pružina" je zdrojom problému. Ak sa pružina roztiahne, je to dlhšie od ťahania, alebo sa rozťahuje späť do pôvodného tvaru po stlačení?
An "rozpínacia pružina[^1]" takmer vždy sa vzťahuje na predlžovaciu pružinu, ktorý je určený na ťahanie. Rozťahovaním sa rozširuje. Tlačná pružina, na druhej strane, expanduje návratom do svojej dlhšej, pokojový stav po stlačení alebo zatlačení. Ich funkcie sú protikladné.
Toto je najkritickejší rozdiel vo svete pružín. Keď ma zákazník požiada o rozpínacia pružina[^1], prvá vec, ktorú urobím, je objasnenie aplikácie. Pokúšate sa držať zatvorené dvierka s obrazovkou, alebo sa snažíte uniesť váhu auta? Sieťové dvierka potrebujú ťažnú silu (predlžovacia pružina). Auto potrebuje prítlačnú silu (a tlačná pružina[^2]). Vyrába sa predlžovacia pružina, ktorej závity sú tesne pritlačené k sebe, pripravený odolať ťahu. Tlačná pružina je vyrobená s medzerami medzi jej závitmi, pripravený na stlačenie. Using one for the other's job is a recipe for immediate failure.
Dva typy „Rozšírenia"
Spôsob, akým sa pružina „rozpína" definuje svoju prácu.
- Predlžovacie pružiny (The Pullers): Tieto pružiny sa pri ťahu rozširujú na dĺžku (ťahanie) je použitá sila. Ich úlohou je pritiahnuť komponenty späť k sebe. Majú pevne navinuté cievky a končia sa háčikmi alebo slučkami.
- Tlačné pružiny (The Pushers): Tieto pramene sa „rozširujú" späť na ich pôvodnú voľnú dĺžku po stlačení (tlačenie) sila je odstránená. Ich úlohou je posúvať komponenty od seba. Majú otvorené cievky a zvyčajne sú ploché, zem končí.
| Funkcia | Predlžovacia pružina (Ťahá) | Kompresná pružina (Tlačí) |
|---|---|---|
| Primárna akcia | Odoláva roztrhnutiu. | Odoláva pritlačeniu k sebe. |
| Ako sa „rozširuje" | Pri natiahnutí sa z pokojového stavu roztiahne. | Po stlačení sa roztiahne späť do pokojového stavu. |
| Štruktúra cievky | Cievky sú tesne pri sebe (žiadne medzery). | Cievky majú medzi sebou medzery (ihrisko). |
| Koniec | Háčiky alebo slučky na pripevnenie. | Otvorené alebo zatvorené, zabrúsené ploché konce. |
Ako expanzná pružina vytvára svoju silu?
Môžete vidieť, že pružina sa stiahne, keď ju natiahnete. Ale kde to okamžite, pochádza silný odpor, ešte predtým, než sa veľmi natiahla?
Rozšírenie (rozšírenie) pružina vytvára svoju silu v dvoch fázach. Prvým je „počiatočné napätie," zabudovaná sila, ktorá drží cievky tesne pohromade. Druhá je "jarná miera[^3]," čo je dodatočná sila potrebná na každú jednotku vzdialenosti, na ktorú sa natiahne.
Keď vyrábame predlžovaciu pružinu, používame špeciálnu techniku na navíjanie drôtu pod napätím. Tento proces vytvára predpätie, ktoré stlačí všetky cievky dohromady. Toto je počiatočné napätie. Musíte vyvinúť dostatočnú silu, aby ste prekonali túto „lepkavosť" skôr, než sa jar vôbec začne naťahovať. To je dôvod, prečo nová pružina sieťových dverí drží dvere tak pevne zatvorené. Akonáhle prekročíte počiatočné napätie, jarná miera preberá. Toto je tuhosť pružiny. Pružina s rýchlosťou 10 bude vyžadovať lbs/palec 10 viac kíl sily na každý ďalší palec, ktorý natiahnete. Obe tieto hodnoty môžeme upraviť, aby sme poskytli presný profil sily, aký zákazník potrebuje.
Dve zložky sily
Pochopenie týchto dvoch síl je kľúčom k určeniu správnej pružiny.
- Počiatočné napätie: Toto je konštantná sila, ktorá existuje, keď je pružina v pokoji. Poskytuje základnú ťažnú silu, ktorú je potrebné prekonať predtým, ako dôjde k akémukoľvek predĺženiu.
- Jarná sadzba (Tuhosť): Ide o premenlivú silu, ktorá sa lineárne zvyšuje s naťahovaním pružiny. Určuje, o koľko silnejší bude ťah, keď sa pružina predĺži.
| Typ sily | Popis | Keď to platí |
|---|---|---|
| Počiatočné napätie | A pevné, predpätá sila, ktorá drží cievky zatvorené. | Na samom začiatku ťahu. |
| Jarná sadzba | Množstvo dodatočnej sily potrebnej na palec natiahnutia. | Po prekonaní počiatočného napätia. |
Aké materiály sa používajú na výrobu expanzných pružín?
Na vonkajšiu bránu potrebujete pružinu, ale ten posledny co si pouzival zhrdzavel a zlomil sa za rok. Ako si vybrať materiál, ktorý vydrží?
Najbežnejšími materiálmi sú ocele s vysokým obsahom uhlíka, ako je hudobný drôt, ktorý má pevnosť a nízku cenu, a nehrdzavejúca oceľ pre odolnosť proti korózii. Pre extrémne prostredie, špeciálne zliatiny ako Inconel alebo Monel sa používajú na odolnosť voči vysokej teplote alebo chemikáliám.
The choice of material is just as important as the spring's dimensions. Pre väčšinu vnútorných aplikácií, hudobný drôt je fantastická voľba. Je veľmi silný a cenovo výhodný. Na ochranu pred menšou vlhkosťou zvyčajne pridávame zinok alebo iné pokovovanie. Ale k tej vonkajšej bráne, Okamžite by som odporučil nerezovú oceľ, pravdepodobne a 302 alebo 304 stupňa. Stojí to trochu viac, ale nebude hrdzavieť, zabezpečuje oveľa dlhšiu a bezpečnejšiu životnosť. Raz som mal klienta, ktorý potreboval pružiny na námornú aplikáciu, neustále vystavené slanej vode. Pre nich, sme museli použiť 316 nehrdzavejúca oceľ, ktorý má vynikajúcu odolnosť proti korózii. Výber nesprávneho materiálu je jedným z najčastejších dôvodov zlyhania pružiny.
Priradenie materiálu k úlohe
Prostredie diktuje materiál.
- Vysokouhlíkové ocele: Táto kategória zahŕňa hudobný drôt[^4] a olejom tvrdený drôt. Ponúkajú najlepšiu kombináciu pevnosti a ceny pre všeobecné použitie, ale musia byť chránené pred koróziou pomocou povrchovej úpravy, ako je pokovovanie.
- Nehrdzavejúce ocele: Najlepšia voľba pre aplikácie zahŕňajúce vlhkosť, umývanie, alebo vonkajšie použitie. Známky ako 302/304 sú bežné, zatiaľ čo 316 sa používa pre korozívnejšie prostredia, ako je slaná voda alebo chemikálie.
- Špeciálne zliatiny: Pre extrémne horúčavy, Môžete použiť Inconel. Pre teploty pod nulou alebo pre nemagnetické aplikácie, Beryllium Copper by mohla byť voľbou.
| Materiál | Najlepšie pre | Kľúčová výhoda | Obmedzenie |
|---|---|---|---|
| Music Wire | Vnútorné stroje, všeobecné použitie. | Vysoká pevnosť, nízke náklady. | Slabá odolnosť proti korózii. |
| Nerezová oceľ 302 | Vonku, jedlo, alebo lekárske použitie. | Vynikajúca odolnosť proti korózii. | Drahšie ako oceľ. |
| Inconel | Vysokoteplotné prostredie. | Zachováva pevnosť pri vysokej teplote. | Veľmi vysoké náklady. |
Záver
Termín "rozpínacia pružina[^1]" zvyčajne znamená ťažnú pružinu, ktorá sa rozťahuje ťahom. Funguje pomocou počiatočné napätie[^5] a jarná miera, a jeho materiál musí zodpovedať pracovnému prostrediu.
[^1]: Preskúmajte tento zdroj, aby ste objasnili definíciu a funkčnosť expanzných pružín.
[^2]: Získajte informácie o mechanike tlačných pružín a ich aplikáciách.
[^3]: Tento zdroj vysvetľuje rýchlosť pruženia a jej dôležitosť pri určovaní výkonu pružín.
[^4]: Tento odkaz poskytuje pohľad na vlastnosti a použitie hudobného drôtu pri výrobe pružín.
[^5]: Objavte koncept počiatočného napätia a jeho význam v dizajne pružín.