Типы пружин и особенности их применения

Пружиной называется упругая деталь, способная накапливать или поглощать энергию механического происхождения. Существует масса разновидностей пружин, среди которых некоторые используются особенно часто, например, цилиндрические, способные воспринимать продольно-осевую нагрузку на растяжение или сжатие.

Для того, чтобы пружины работали на сжатие, они должны иметь стержни или направляющие оправки, которые будут задавать им рабочее направление. Спирали же, работающие на растяжение, должны фиксироваться кронштейнами.

Особенности винтовых конических спиралей

Такие детали более устойчивы к боковому изгибу в случае сжатия без оправки. Их можно использовать там, где не удается применить гильзу или направляющий стержень. Кроме того, такие детали применяются там, где требуются пружинные элементы с минимальной высотой. У изделий этого вида, при наибольшем сжатии витки заходят друг за друга.

Спирали кручения

Такие детали отличаются цилиндрической набивкой и используются там, где требуется передать осевую нагрузку. Работающие на скручивание пружины должны иметь такой внутренний диаметр витков, который не будет препятствовать свободному вращению изделия вокруг закрепляющей оправки и чаще всего используются вместе с фиксирующими элементами. Чтобы воздействующее на опорный элемент усилие было минимальным, пружины, используемые при незначительном угле закручивания, должны быть расположены так, чтобы в процессе работы их концы находились параллельно друг другу.

Ленточные спирали

Данные детали имеют плоскую форму и служат аккумуляторами энергии в разнообразных приборах и механизмах, например – будильниках, механических часах, двигателях заводных кукол и т.д. Такие изделия производятся из особо упругих видов цветных сплавов и стали, после деформирования возвращающихся к исходной форме при граничных расчетных нагрузках в случае растяжения или сжатия.

Особенности производственного процесса

Основой деталей служит стальная пружинная проволока, процесс производства которой достаточно трудоемкий. На волочильных станках протягивается основа, периодически подвергаемая термической обработке и травлению для создания требуемого сечения. Поверхность проволоки должна быть особенно качественной, поскольку при набивке на ней не должны появляться вмятины, сколы и прочие дефекты, которые в дальнейшем могут стать причиной ненадежности и быстрого выхода из строя механизмов.

Важным производственным этапом является закалка, требующая точного следования технологическому процессу, зависящему от используемой марки стали.

При изготовлении пружин из проволоки с незначительным сечением, их можно не подвергать термической обработке, используя готовую основу. Однако силовые детали, испытывающие серьезные нагрузки, должны производиться из отожженной стали, дополнительно закаляемой после формовки.

Самым опасным видом закаливания считается закалка в воде, в процессе которой происходит значительное охлаждение материала. Поскольку используемые в производстве пружин стали имеют минимальную теплопроводность, слишком быстрое охлаждение может стать причиной появления закалочных трещин – следствия влияния чрезмерных внутренних напряжений. Данный метод закалки используется редко, при этом в воду добавляются разнообразные примеси, замедляющие процесс охлаждения. Наиболее качественными получаются элементы, закаляемые на воздухе или в масле, закалочных средах, не вызывающих быстрых и ощутимых перепадов температур в изделиях.

Для навивки применяются специальные автоматы, позволяющие создавать пружины как с правой, так и левой навивкой, при этом все работы производятся автоматические (если только не возникает необходимости отгибать крайние нитки для придания зацеплению нужной формы). С помощью автоматов можно создавать как крупные, так и мелкие пружины, если это необходимо, обрабатывая термически используемый материал.