EN
Што ја определува силата и флексибилноста на спиралните опруги
Спиралните опрузи се користат во голем број апликации, почнувајќи од автомобилот кој возите до столото на кое седите. Нивните можност за складирање и ослободување на енергија, апсорпција на ударите и задржување на силата се изразити. Но, дали некогаш сте размислувале што го прави еден опруг тежок и тврд, а друг мек и подвижен? Решението на ова прашање е фасцинантен физички, материјалнонаучен и инженерски феномен.
Клучниот Рол на изборот на материјал
По дефиниција, опруг е складирање на енергија. Природата на материјалот од кој е направен одредува неговата перформанса. Не сите метали можат да се претворат во ефикасен опруг.
Еден од нив е модулот на еластичност на материјалот или Јанговиот модул. Ова е мерка за природната крутина на материјалот. Кај повеќето челици за опрузи, вредноста е релативно постојана. Тоа значи дека кај одреден дизајн на опрузи, висококвалитетниот челик всушност нема да ја направи опругата послаба, туку претежно ќе ја направи посилна и потрајна.
Конечната носечка способност на материјалот е важна. Една опруга мора да биде во состојба повторно и повторно да ги поднесува циклусите на вчитување и испразнување без да ја менува својата форма. Ова бара висока граница на еластичност, т.е., секогаш постои одредено ниво на напон под кое материјалот самостојно ќе ја преземе својата оригинална форма. Популарни челици вклучуваат високо-јаглеродни челици и легирани челици како хром-ванадиум или силикон-манганез кои можат да се обработат за да се постигне оваа висока чврстина.
Силата на Дизајн и геометрија на опрузи
Иако материјалот дава потенцијал, физичките димензии на пружината ги даваат конечните карактеристики. Физиката на спирална пружина е вистинско майсторско дело каде повеќе фактори се во хармонија.
Еден од главните фактори е дијаметарот на жицата. Ова можеби е најприродната врска. Пружина направена од посилна и дебела жица ќе биде многу помалку подложна на компресија и значително посилна во споредба со пружина направена од тенка жица. Јачината на жицата силно се зголемува со нејзиниот дијаметар; всушност, таа е пропорционална со четвртиот степен на дијаметарот на жицата. Ова значи дека мал напредок во дебелината на жицата доведува до огромен напредок во крутина.
Од голема важност е и дијаметарот на намотката. Претпоставете дека се прекриваме дебела прачка и тенка прачка. Тенката прачка се прекрива лесно. Исто така важи и овде. Пружината со поголем среден дијаметар на намотка ќе биде многу пофлексибилна во споредба со онаа со помал дијаметар на намотка, под услов да сите други фактори останат непроменети. Крутоста е директно пропорционална со кубовите од средниот дијаметар на намотката.
На крај, но не на помалку важно, активниот број на намотки е од суштинско значење. Пружината со повеќе намотки ќе биде многу помека и ќе може полесно да скрши оптоварување во споредба со пократка пружина со помалку намотки. Причината за тоа е што оптоварувањето се распределува меѓу поголем број на намотки, што значи дека секоја од намотките мора да се прекрши за помал износ. Зголемена активност на намотките имплицира зголемена флексибилност.
Влијанието на Производња Процеси
Тоа е критичен процес кој го запира јачината на пружината помеѓу моментот кога таа била обичен парче жица и моментот кога станала високоефикасна пружина.
Дури и процесот на виткање може да предизвика напони во материјалот. Вистинската промена сепак се постигнува преку топлинска обработка. Пружините се чврстени и отпорни после што ќе бидат навиткани. Оваа термичка операција ги отстранува внатрешните напони од виткањето и максимално ја подобрува микроструктурата на метали, обезбедувајќи им така потребната висока еластична граница и долготрајност. Пружина која не е третирана со топлина ќе се влоши или трајно ќе се деформира со текот на времето.
Пескоструењето е уште еден процес. Тоа се состои во бомбардирање на површината на пружината со мали сферични медиуми. Ова произведува испупчена површина која предизвикува компресивни напони кои драстично ја зголемуваат издржливоста на пружината. Ќе спречи појава и ширење на прслини и ќе им овозможи на пружините да издржат милиони циклуси на компресија.
На кратко, не постои магична состојка за јачината и флексибилноста на спиралната опруга. Тие се внимателно и пресметано пронаоѓање на точниот материјал, цртање на прецизната геометрија и употреба на одредени производни третмани. Тоа е организираното заедништво на овие три столба, кое им овозможува на проста жична спирала да изврши толку сложена и неопходна задача.