发表于 2023-10-15 21:39:59
弹簧 是因为弹性而能储存势能的机械装置。"弹性"一词指的是材料的一种性质,它反映了材料在受到一种在这种力被去除后会引起变形的力之后会恢复到原来形状和尺寸的趋势。弹簧运行的基本概念是,每当使用改变其大小的力时,无论是压缩、扩展或扭转的力时,它们总是试图返回到最初的大小或位置。
弹簧通常是用盘绕的硬化钢制成的,尽管也使用了有色金属,如青铜和钛,甚至塑料。
弹簧如何工作?
斯普林斯是根据一个被称为胡克定律的原则运作的,这被归因于英国物理学家罗伯特胡克,他于1678年在《温泉》上发表了他的观点。胡克定律指出,弹簧施加的力与其初始或平衡位置的位移成正比。这种关系可以用数学方式表示:
地点( F )代表弹簧所产生的力,( 欧洲战马 )表示弹簧松弛或中性位置的位移或变形量,以及( k 是一个称为弹簧常数的参数。
上述表达式中的负符号反映了弹簧位移所产生的力的方向性。如果你把弹簧拉开(增加它的长度),那么所产生的力就会与你所采取的动作相反(倾向于使弹簧回到它的中性位置)。同样地,如果你按下一根绳子来缩短它的长度,那么所产生的力将是反方向的,并将试图增加弹簧的长度,使其回到中性的位置。
弹簧常数 k 它不仅是用于制造弹簧的材料的一个功能,也是由与弹簧设计的几何形状有关的几个因素决定的。这些设计因素包括:
1、弹簧材料的丝直径.
2、线圈直径,这是测量弹簧的紧密性
3、弹簧的自由长度,代表它的长度,当它不依附于任何东西,也不经历从平衡位移。
4、弹簧中包含的有源线圈的数目,即在正常使用中可以膨胀和收缩的线圈的数目。
弹簧常数的测量单位是一个力单位除以一个长度单位。在公制测量系统中,这将是牛顿/米,或牛顿/厘米,例如。
跟随胡克定律的弹簧是线性的,这意味着弹簧产生的力是中性位置的位移或变形的线性函数。材料有一个所谓的弹性极限--当材料延伸到这一点以后,它会经历永久的变形,不再有能力回到原来的尺寸和形状。拉伸过远而超过材料弹性极限的弹簧将不再遵循胡克定律。
其他类型的弹簧,如可变直径的弹簧(一个具有圆锥形、凹形或凸形线圈的弹簧),也会表现出从中性位置的位移的非线性行为,即使变形在材料的弹性极限之内。
另一个不遵守胡克定律的弹簧的例子是可变的沥青弹簧。弹簧的音高是用于弹簧的每一长度或每一段的线圈的数目。可变节距弹簧通常有一个恒定的线圈直径,但弹簧节改变的长度的弹簧。
弹簧关键术语和定义
弹簧设计师在执行弹簧设计时使用几个术语、参数和符号。下面简要介绍了这一关键术语,并举例说明了与许多这些参数相关的符号学。
有源线圈计数(AC)-在载荷作用下将偏转的线圈数
屈曲--指压缩弹簧的弯曲或侧向位移。
长细比--就是螺旋弹簧弹簧长度与其平均直径的比率。屈曲倾向与长细比L/D有关。
偏转-弹簧在弹簧上的应用或从弹簧上卸下的载荷所引起的弹簧运动。
压缩长度(CL)--弹簧完全压缩时弹簧长度的值。
线圈密度--弹簧单位长度的线圈数。
弹性极限--在永久变形发生之前可以应用在弹簧上的最大应力值,这意味着当应力被移除时,材料不再表现出恢复其预先变形的尺寸或形状的能力。
平均线圈直径(D)--弹簧线圈的平均直径。
自由角--对于螺旋扭转弹簧,表示弹簧两臂在不受载荷情况下的角位置。
弹簧丝直径(D)--用于弹簧的丝材料的直径。
自由长度--在不受任何载荷作用的情况下测量的整体弹簧长度。
滞后-代表在弹簧的重复或周期性装卸过程中的机械能量损失。损失是弹簧支承系统摩擦条件的结果,这是因为在压缩过程中弹簧的两端有旋转的趋势。
初始张力(IT)--对于扩展弹簧,这是在一个关闭的伤口弹簧的线圈开始打开之前需要克服的力的价值或大小。
剪切或扭转模(G)--压缩和延伸弹簧的刚度系数。也叫刚度模量.
张力或弯曲模--扭转或扁平弹簧的刚度系数。也叫杨的模量。
F=活动的N线圈的弹簧偏转(用于线性位移)
F O =活动的N线圈的弹簧偏转(用于旋转位移)
活动长度(l)-受偏转影响的弹簧长度
P=弹簧的荷载
在一个开放的伤口弹簧中,靠近线圈的中心到中心的距离。
速率--表示弹簧偏转时每单位长度的负载值变化的机会。测量单位有效/距离,如磅。/在。或无/毫米。
设置永久--是由于弹簧被拉伸过弹性极限而使弹簧的长度、高度或位置发生的变化。
S t =扭转应力
S b =弯曲应力
线圈总数(TC)--弹簧线圈的总数,包括有源线圈和无源线圈。
弹簧类型
有各种类型的弹簧,其设计利用了不同的储能管理。常见的弹簧类型包括:
压缩弹簧
扩展弹簧
扭转弹簧
恒力弹簧
贝尔维尔斯普林斯
龙骨弹簧
螺旋弹簧
吊袜泉
平泉
气泉
气泉
弹簧材料和制造
弹簧怎么做的?弹簧通常是由 硬弹簧钢 ,可以在春季形成之前进行预硬化,也可以在形成之后进行硬化。螺旋弹簧包括任何类型的弹簧,是由钢筋或钢丝制成,并形成一个螺旋形状。该类别包括压缩弹簧、扩展弹簧和扭转弹簧。长股线是使用和输入到一个自动转盘生产这些弹簧类型。如果正在准备一个较小的车床,钢丝股也可以在车床上线圈,但有许多安全问题需要考虑。如果弹簧线不被捆住,或者机械师失去控制,它将戏剧性地展开。这种开卷行为对附近的人是极其危险的,特别是如果它是一个沉重的规格电线。
自动卷绕机是一种能将弹簧丝强迫成线圈形状的机器。虽然它的名称类似于汽车自动线圈传动,但它是一个不同的装置。它们通常是可调节的机器,可以改变线圈张力,长度和数量。自动锅炉用滚轮将弹簧丝通过头,然后快速地绕着圆柱旋转。快速旋转的动作迫使弹簧适应成一个螺旋形的线圈。然后自动卷绕器喷出弹簧,并将下一段电线卷起来。
叶泉的形成不同于螺旋弹簧。首先,一个扁平的棒被剪成形状,然后一个集合的棒被冲入一起。几台机器修剪产生的棒,以去除额外的金属和锥端.然后,弹簧经过热处理使钢变硬,而其他处理,如油漆整理完成是为了匹配弹簧预定的视觉规格。 |
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