El resorte es un tipo de componente elástico ampliamente utilizado en las industrias mecánica y electrónica. Cuando se carga, el resorte puede generar una gran deformación elástica y convertir la energía mecánica o cinética en energía de deformación. Después de la descarga, la deformación del resorte desaparece y vuelve a ser como es, transforma la energía de deformación en energía mecánica o cinética. La relación entre la carga y la deformación del resorte se denomina rigidez del resorte. Cuanto mayor es la rigidez, más rígido es el resorte.
Primero, el papel de la primavera
Amortiguación y amortiguación. Tales como muelles de amortiguación para coches y trenes, muelles amortiguadores para varios amortiguadores, etc.
Controla el movimiento del cuerpo. como el resorte de la válvula en el motor de combustión interna, el resorte de control en el embrague, etc.
Almacenar y producir energía. como resortes de reloj, resortes de rifle, etc.;
Mide el tamaño de la fuerza. Tales como escalas de resorte, resortes en dinamómetros, etc.;
En segundo lugar, la clasificación de la primavera
Según la fuerza, los resortes se dividen en: resortes de tensión, resortes de compresión, resortes de torsión y resortes de flexión.
Los resortes de tensión (conocidos como resortes de tensión) son resortes helicoidales que soportan la tensión axial. Los resortes de tensión generalmente se fabrican a partir de materiales circulares de sección transversal. Cuando no está bajo carga, el resorte de tensión es normalmente apretado y apretado sin ningún espacio.
El resorte de compresión (conocido como el resorte de compresión) es un resorte helicoidal que soporta la presión. El material utilizado en el material tiene una sección transversal circular, y también está hecho de bobinas de acero rectangulares y de varias hebras. Los resortes son generalmente de igual paso, y las bobinas de los resortes de compresión son hay un cierto espacio entre los anillos. Cuando se somete a una carga externa, el resorte se encoge y se deforma y almacena energía de deformación.
Los manantiales de torsión son manantiales helicoidales. El resorte de torsión puede almacenar y liberar energía angular o girando el brazo alrededor del eje del resorte para fijar estáticamente un dispositivo. Los extremos de los resortes de torsión se fijan a otros componentes que los tiran de vuelta a la posición original cuando otros componentes giran alrededor del centro del resorte, creando un par o fuerza de rotación.
También hay dos resortes de aire inusuales y resortes de nanotubos de carbono;
El resorte neumático es un tipo de resorte no metálico que incorpora aire a presión en un recipiente flexible y hermético y utiliza la compresibilidad del aire para lograr la elasticidad. Puede mejorar en gran medida la comodidad de conducción de un vehículo de alta gama y mejorar en gran medida el rendimiento del vehículo. La comodidad de la operación, por lo que el resorte de aire ha sido ampliamente utilizado en automóviles, locomotoras ferroviarias.
Resortes de nanotubos de carbono: Las películas de nanotubos de carbono deben producirse primero, y luego las películas de nanotubos de carbono se hilan en resortes de nanotubos de carbono utilizando tecnología de hilado. El diámetro puede alcanzar cientos de micrómetros y la longitud puede alcanzar varios centímetros. Se espera que se aplique en los campos de conductores retráctiles, electrodos flexibles, sensores de micro deformación, supercondensadores, circuitos integrados, células solares, fuentes de emisión de campo, fibras disipadoras de energía, etc. aplicado a dispositivos médicos, como vendajes de sensores de tensión.
En tercer lugar, el material del resorte y la tensión permitida
Los resortes a menudo están sujetos a cargas alternas y de impacto durante la operación y requieren una mayor deformación, por lo que los materiales de resorte deben tener una alta resistencia a la tracción, límite elástico y resistencia a la fatiga. En el proceso debe tener un cierto grado de endurecimiento, no es fácil de descarburar, la calidad de la superficie es buena.
Cuarto, la fabricación de muelles
El proceso de fabricación de resortes en espiral incluye: laminación, fabricación de ganchos o acabado de la cara final, tratamiento térmico y pruebas de rendimiento del proceso.
En la producción en masa, se enrolla en una máquina de resorte helicoidal automática universal; En la producción de una sola pieza y de lotes pequeños, se hace en un torno ordinario o hecho a mano. Cuando el diámetro del alambre de resorte es menor o igual a 8 mm, el método de bobina fría se usa comúnmente, y la bobina se trata térmicamente antes de enrollarse y la bobina se enfría a baja temperatura. Cuando el diámetro es más de 8 mm, se adopta el método de bobina caliente (temperatura de la bobina caliente 800 ° C ~ 1000 ° C). Después de que la bobina caliente se apague y se temple a temperatura media, la inspección de la calidad de la superficie se realizará después de que se forme el resorte. La superficie debe ser lisa, libre de defectos y libre de descarburación. Defectos; Los muelles sujetos a cargas variables también deben ser tratados superficialmente por granallado para mejorar la vida útil de fatiga del resorte.
Quinto, la estructura final del manantial
Resorte de compresión Además de participar en el número efectivo de deformación N, para hacer que el resorte de compresión funcione uniformemente, asegúrese de que la línea central del resorte sea perpendicular a la cara final, cada extremo del resorte tiene 3/4 ~ 7/4 vueltas y soporte firme, trabaje cuando no participe en la deformación, se llama círculo muerto o anillo de soporte.
Los extremos del resorte de extensión tienen ganchos para montaje y carga. Hay cuatro tipos de estructuras finales de uso común; Los grilletes semicirculares y los grilletes redondos son fáciles de fabricar y ampliamente utilizados, pero solo son adecuados para resortes con diámetro de resorte D≤10 mm debido a la gran tensión de flexión en la transición del gancho. Los ganchos ajustables y giratorios son mejores bajo tensión y se pueden mover a cualquier posición para una fácil instalación.
Sexto, el cálculo del estrés de primavera
▲ Análisis de fuerza del resorte de compresión
La Figura (A) muestra un resorte de compresión helicoidal cilíndrico que recibe la carga de trabajo axial F. A partir del análisis transversal, se sabe que el alambre de resorte tiene una fuerza de cizallamiento F y un par T = FD/2. El estrés de cizallamiento causado por el par es:
Teniendo en cuenta la influencia de la tensión de cizallamiento causada por la fuerza de cizallamiento F y la curvatura helicoidal del alambre del resorte, la tensión de cizallamiento máxima T se produce en el lado interno del resorte (B). Los valores y condiciones de fuerza deben ser:
En la fórmula C, la relación de bobinado, c = D / D, se puede seleccionar de acuerdo con la Tabla 1.
K: el coeficiente de curvatura del resorte, K, también se puede encontrar directamente en la Tabla 2. Se sabe por la tabla que cuanto más grande es C, menor es la influencia de K en T.
f: la carga de trabajo del resorte N; D: el diámetro del resorte en el manantial; D: el diámetro del material en mm.
En la Fórmula 1, la fórmula para calcular el diámetro del alambre del resorte de acuerdo con la condición de resistencia se puede obtener reemplazando F con la carga de trabajo máxima del resorte F2:
El método de cálculo de la resistencia al resorte de tracción es el mismo que el resorte de compresión
Siete, el resorte no está en su lugar y la causa de la falla
En la práctica, a menudo nos encontramos con resortes que no pueden empujar un objeto en movimiento a una posición establecida, lo que significa que la longitud libre calculada del resorte se acorta. La razón principal es que no hay compresión inicial, es decir, un resorte fabricado se comprime a una altura más alta o más ajustada (si es necesario) por una fuerza mayor, y no se puede restaurar después de que se libera. Operación de longitud libre. La cantidad de acortamiento se llama "compresión inicial". Después de repetir 3-6 compresiones en general, la longitud ya no se acorta, es decir, las "posiciones" del resorte. Después de la compresión inicial, el resorte se deforma permanentemente.
Ocho, Medidas preventivas de primavera
En la práctica, el resorte de compresión debe mantener su longitud de trabajo incluso si está sometido a fuerzas más allá del límite elástico del material. Por lo tanto, la longitud del resorte terminado debe ser igual a la longitud calculada del resorte más la cantidad de compresión inicial, lo que puede evitar que el resorte no esté en su lugar, a fin de evitar tensiones peligrosas cuando la bobina del resorte está apretada, lo que resulta en una anormalidad de la línea indicadora del resorte y no está en su lugar. En el proceso de tratamiento térmico, el resorte del producto terminado debe ser templado y templado. En particular, la pieza de trabajo debe colocarse horizontalmente en el horno para evitar que el resorte se acorte debido a su propio peso.
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