古詩詞大全網 - 成語解釋 - 彈簧是如何工作的?

彈簧是如何工作的?

春季歷史

像大多數其他基本機制壹樣,金屬彈簧在青銅時代存在了很長時間。即使是金屬,木材也被用作靈活的弓箭和軍用彈射器的結構部件。文藝復興時期,精準的鐘表第壹次讓精準的發條不可避免。14世紀見證了革命性的天文導航和精確時鐘的發展。世界的探索和歐洲殖民列強的征服,不斷為鐘表匠“科學與藝術”提供動力。火器的另壹個領域促進了彈簧的發展。18世紀工業革命之際,提出了大、準、便宜的彈簧。鑒於鐘表匠的發條多為手工制作,發條的量產材料為鋼琴鋼絲或類似材料。先進的制造方法讓彈簧無處不在。電腦控制線和板料折彎機允許定制彈簧加工,顯然是專用機。彈簧只是壹個蓄能器。它有儲存能量的功能,但是不能慢慢釋放?[1]?

彈簧壓縮彈簧拉伸彈簧扭簧夾塔彈簧(14張)

釋放時要通過“彈簧+大傳動比機構”來實現緩釋的功能,這在機械表中比較常見。彈簧的使用由來已久,古代的弓和弩是廣義上的兩種彈簧。嚴格來說,彈簧的發明者應該是英國科學家羅伯特·胡克。雖然當時螺旋壓縮彈簧已經出現並被廣泛使用,但胡克提出了胡克定律——彈簧的伸長量與力成正比。正是根據這壹原理,1776中出現了使用螺旋壓縮彈簧的彈簧秤。不久,根據這壹原理為鐘表制造的發條也由胡克本人發明。符合胡克定律的彈簧才是真正的彈簧。碟形彈簧是法國人貝爾維爾發明的。它是壹種截面為截錐形的墊圈彈簧,由金屬片或鍛造毛坯制成。現代工業出現後,除了碟簧,又出現了氣彈簧、橡膠彈簧、渦卷彈簧、模具彈簧、不銹鋼彈簧、空氣彈簧、記憶合金彈簧等新型彈簧。?[1]?

行業模式

對於彈簧行業來說,低檔普通彈簧長期供大於求,高檔產品(高強度、高應力、異件、特殊材料)供大於求。中國彈簧工業的產量已經飽和。據專家統計,我國彈簧年產量已達40億件,各類彈簧產品有21大類、1 600多個品種,主要有氣門彈簧、懸掛彈簧、膜片彈簧、阻尼彈簧、液壓彈簧、油泵彈簧、碟簧、高溫彈簧、卡簧、拉簧、扭簧等。彈簧工業在“八五”和“九五”期間發展很快,特別是上海、天津、廣州、山東、長春和重慶等地區也有不同程度的發展,總體好於其他行業。汽車、摩托車、輕便摩托車、內燃機、電力、儀器等。也會發展,這些行業的發展會帶動彈簧行業的發展。面對宏觀經濟形勢,行業長期積累的產品質量不高、組織結構松散、開發能力不強等矛盾進壹步凸顯。從深層次挖掘,主要是市場、體制、機制方面的問題,行業洞察研究員認為,隨著國民經濟由賣方市場向買方市場轉變,壹些深層次矛盾,尤其是多年積累的結構性矛盾日益凸顯。目前產業結構不合理表現為:部分行業產能過剩,產品結構不合理;技術結構不合理,主要行業裝備水平低;企業組織規模小而分散,缺乏競爭實力和優勢,區域結構雷同,未能體現比較優勢和合作效益。?[1]?

發展

雖然彈簧行業在整個制造業中是壹個小行業,但是它的作用是不可低估的。國家的工業制造業和汽車工業要加快發展,而作為基礎零部件之壹的彈簧產業,需要壹個超早期的發展來適應整個國家工業的快速發展。此外,彈簧產品規模和品種的擴大,質量水平的提高,也是機械設備升級和配套主機性能提高的需要。因此,彈簧產品在整個國家的工業發展中起著重要的作用。日用品行業和五金行業,包括打火機、玩具、鎖具、門鉸、健身器材、床墊、沙發等。,從數量上對彈簧的需求最大,幾百億件,技術要求低,價格非常低。壹般都是分散在全國各地的小型彈簧廠生產,在成本上有獨特優勢,大型彈簧廠很難與之競爭。因此,新的春天企業不時誕生。未來市場需求將以每年7%~10%的速度增長。中國入世後,日用五金產品出口量明顯增加,帶動了對彈簧的需求。然而,由於國際市場需求和貿易壁壘的影響,國際市場有其不確定的壹面。?[1]?

彈力公式

編輯

F=kx,f為彈力,k為剛度系數(或頑拗系數),x為彈簧伸長(或壓縮)的長度。例1:如果用5N的力拉壹個剛度系數為100N/m的彈簧,彈簧會伸長5cm。例2:彈簧受10N大小的拉力時,總長度為7cm,受20N大小的拉力時,總長度為9cm。拉長3cm,力是多少??[1]?

結構分類

編輯

根據受力性質,彈簧按形狀可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧、碟形彈簧、環形彈簧、板簧、螺旋彈簧、截錐渦卷彈簧和扭桿彈簧,按制造工藝可分為冷螺旋彈簧和熱螺旋彈簧。普通圓柱彈簧由於制造簡單,結構簡單,應用廣泛,可以根據載荷做成各種類型。壹般來說,彈簧的制造材料應具有較高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性和良好的熱處理性能等。常用的有碳彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹鋼彈簧鋼、銅合金、鎳合金、橡膠等。彈簧的制造方法有冷卷法和熱卷法。壹般冷軋法彈簧絲直徑小於8 mm,熱軋法大於8 mm。有些彈簧在制成後必須進行沖壓或噴丸處理,這樣可以提高彈簧的承載能力。?[1]?

彈簧可分為以下六類:

1,扭簧,是壹種承受扭轉變形的彈簧,其工作部分也緊緊纏繞成螺旋狀。扭簧的端部結構是加工成各種形狀的扭臂,而不是掛鉤。扭簧利用杠桿原理,使材料柔軟、韌性高的彈性材料發生扭轉或轉動,使其具有巨大的機械能。2.拉伸彈簧是承受軸向張力的螺旋彈簧。當沒有負載時,拉伸彈簧的線圈通常是緊密的,沒有間隙。3.壓縮彈簧是承受軸向壓力的螺旋彈簧。所用材料的橫截面多為圓形,也有矩形和多股鋼制成。彈簧通常是等間距的。壓縮彈簧的形狀有:圓柱形、圓錐形、凸凹形以及少量非圓形。壓縮彈簧的線圈之間會有壹定的間隙。當受到外部載荷時,彈簧收縮變形以儲存變形能量。4.漸進式彈簧,采用粗細密度不壹致的設計,優點是在壓力不大時,可以通過彈性系數較低的部分吸收路面的起伏,保證乘坐舒適性。當壓力增大到壹定程度時,較厚部分的彈簧起到支撐車身的作用,但這種彈簧有間接操控感和準確性差的缺點。5.線性彈簧,線性彈簧從上到下的厚度和密度不變,彈性系數固定。這種彈簧可以使車輛獲得更穩定、線性的動態響應,有利於駕駛員更好地控制車輛。多用於註重性能的改裝車和競品車上,缺點當然是舒適性受到影響。6.短彈簧短彈簧越短越多?[1]?

帶氣墊的板簧

短粗,配合短彈簧,能有效降低車身重心,減少過彎時的側傾,使過彎更加平穩流暢,提高車輛的過彎機動性。而原廠減震器的阻尼設定趨於舒適,所以短簧與原廠減震器的匹配不是很穩定,不能有效抑制短簧的回彈和壓縮。行駛在顛簸的路面上,會有壹種不舒服的跳躍感。長此以往,減震器的壽命會大大縮短,還可能出現漏油現象。當然,這些條件都是相對的。日常開車的話,受損不會那麽嚴重,盡量不要暴力駕駛。畢竟原裝減震器承受不了高負荷的壓力。?[1]?

扭轉彈簧

扭簧(Torsion spring)利用杠桿原理,通過材料的彈性

扭轉彈簧

柔軟而堅韌的彈性材料的扭轉或轉動給了它們巨大的機械能。它是壹個承受扭轉變形的彈簧,其工作部分也是由線圈緊密包圍或分開包圍的。扭簧的端部結構加工成各種形狀的扭臂,從單扭到雙扭,甚至各種扭桿的變形,都可以根據設計進行造型。扭簧常用於機械的平衡機構,廣泛應用於汽車、機床、電器等工業生產中。?[1]?

壓縮彈簧

壓縮彈簧(壓簧)是承受軸向壓力的螺旋彈簧。春天壹號

壓縮彈簧

壹般可分為等螺距彈簧和變螺距彈簧。壓縮彈簧的形狀有圓柱形、圓錐形、凸形和凹形,還有少量非圓形。壓縮彈簧的線圈之間有壹定的間隙。當受到外部負載時,彈簧收縮並變形以儲存變形能量。變螺距彈簧越來越普遍,不僅僅是等螺距彈簧,變螺距彈簧在不同的環境下可以發揮不同的作用。?[1]?

碳納米彈簧

碳納米管彈簧的直徑可以達到幾百微米,長度可以達到幾厘米。其自旋結構具有廣闊的應用前景,有望用於可伸縮導體、柔性電極、微型應變傳感器、超級電容器、集成電路、太陽能電池、場發射源、耗能纖維等領域。,使得制備肉眼可見的碳納米管電子器件成為可能,也有望應用於醫療器械,如張力傳感繃帶等。這種新結構也可以開發成多功能碳納米管纖維復合材料加以利用。?[1]?

拉伸彈簧

拉簧(拉力彈簧)是承受軸向拉力的螺旋彈簧,壹般由圓形截面材料制成。當沒有負載時,拉伸彈簧的線圈通常是緊密的,沒有間隙。它廣泛應用於機器和儀器中,以控制零件的運動、儲存能量、測量力等。其掛鉤形式有側鉤拉簧、長鉤拉簧、英制鉤拉簧、德制鉤拉簧、半圓鉤拉簧、鴨嘴鉤拉簧等,材質有不銹鋼、鋼琴鋼、高碳鋼、磷銅、鈹銅、油回火合金彈簧鋼等。?[1]?

帶氣墊的板簧

空氣彈簧是在壹個柔性的封閉容器中加入加壓空氣,利用空氣的可壓縮性。

春天

目前壹種具有彈性功能的非金屬彈簧大致可以分為兩種:袋式和膜式。空氣彈簧具有優良的彈性特性,應用於高檔車輛的懸掛裝置,可以大大提高車輛的乘坐舒適性,從而大大提高車輛的運行舒適性,因此空氣彈簧在汽車和鐵路機車上得到了廣泛的應用。此外,空氣彈簧與普通鋼彈簧相比有許多優點,因此也用於壹些機械設備、精密儀器等。[1]?

制造工藝

制造設備

彈簧作為工業系統中的重要部件,使用量大,種類繁多,所以彈簧的生產壹直由手工制作,逐漸走向自動化。90年前的中國,彈簧行業只有少數專業化的彈簧生產機械設備。隨著彈簧市場的日益擴大,專業的彈簧設備企業逐漸進入中國,如東北彈簧機械(丁橋)和洪光(KHM),逐漸占據了主流的彈簧生產市場。東北EN502萬能機?[1]?

彈簧制造設備

,是利用專有的機械機構,方便快捷的生產各種彈簧、異形彈性元件。

春天

洪光的設備是生產壓縮彈簧和拉伸彈簧的高速設備。國外也有很多專業的彈簧設備制造商,如瓦菲奧斯、MEC(現為ORII & amp;MEC)等等。國內生產大型彈簧數控熱卷機還是空白。雖然彈簧行業在整個制造業中是壹個小行業,但是它的作用是不可低估的。生產銷售規模的擴大,品種的增加,彈簧質量水平的提高,也是更新機械設備,提高配套主機性能的需要。因此,彈簧產品在整個國家的工業發展中發揮了重要作用。改革開放以來,隨著經濟全球化和我國制造業大國地位的確立,對彈簧的配套需求激增。此外,春種投入不高,技術門檻低,投資回收快。自20世紀80年代以來,彈簧生產企業的數量迅速增加。截至?[1]?截至2010年末,全國從事彈簧制造業的規模以上企業724家,從業人員65438+萬人。2010年銷售收入突破300億元,利潤總額突破16億元。Spring是壹款極具競爭力的產品。在市場上,低端產品的國內企業有成本優勢,在價格上有壹定競爭力,高端產品外資和合資技術有優勢。尖端產品,如治療心血管疾病的彈性支架,幾乎被國外醫療巨頭壟斷,國內企業無計可施。汽車彈簧是國內外企業市場競爭最激烈的領域,國內外企業各有所長,難分高下。彈簧行業從過去的價格戰、服務競爭逐漸進入產業鏈競爭,以標準化的手段完成產業鏈。雖然該行業的標準體系相對完善,但由於制定較早,遠遠跟不上市場需求,特別是與日本、歐美等發達國家相比,現行的國家標準和行業標準仍然偏低,導致國內彈簧產品在國際市場上競爭力較弱。因此,盡快出臺與國際接軌的行業新標準,是行業需要解決的首要問題。“十二五”期間,得益於國家相關政策刺激和相關產業振興規劃,我國汽車、鐵路、儀器儀表等行業將保持快速穩定發展。此外,壹些新興產業,如常規武器、核電、飛機制造等,都需要彈簧的參與。隨著中國國力的日益增強,國防科技投入日益充裕,這也是彈簧行業商機的壹個重要方面。在外部環境良好、下遊需求穩步增長的背景下,中國彈簧行業將保持快速穩定發展。預計到十二五末,也就是2015年,中國彈簧行業銷售額有望達到600億元。?[1]?

冷成型

1)冷成型工藝壹次性自動化能力。冷成型機已發展到12爪。在八爪成型機上可以壹次成型(0.3 ~ 14) mm範圍的鋼絲。成型工藝裝備的發展方向:①提高成型速度,主要發展趨勢是提高設備的成型速度,即消耗效率;②通過提高設備零件的精細度,強化熱處理效果,提高設備的耐久性;③增加長度傳感器和激光測距儀,停止數控成型機自動閉環控制制造過程。2)冷成型工藝範圍。大線徑彈簧繞線機最大規格為20mm =2000MPa,繞線比為5。變直徑或等直徑材料的微型彈簧和偏心彈簧的冷成形工藝仍有局限性。?[1]?

加熱成形

1)熱成型過程的速度。國內只有CNC2軸溫泉卷取機用於成型(9~25)mm規格,最高速度為17片/分鐘。與富裕國家相比,差距很大。2)大型彈簧熱成形過程的控制能力。因為只有CNC2軸溫泉收卷機,所以板形控制少了三個方向,精度差。而且沒有自動的棒材旋轉控制和調整機構,所以熱卷簧的成型工藝程度和能力較低。因此,彈簧的精度和外部氧化脫碳程度也較低。[1]?

彈簧功能

強函數

①控制機械的運動,如內燃機中的氣門彈簧,離合器中的控制彈簧。②吸收振動和沖擊能量,如汽車、火車車廂下的緩沖彈簧,聯軸器中的減震彈簧等。(3)儲存和輸出能量作為動力,如鐘表彈簧和火器中的彈簧。④用作測力元件,如測力計、彈簧秤中的彈簧等。彈簧的負荷與變形的比率稱為彈簧剛度。剛度越大,彈簧越硬。彈簧是壹種廣泛應用於機械和電子行業的彈性元件。當它被加載時,能產生較大的彈性變形,將機械功或動能轉化為變形能。卸載後,彈簧的變形消失,恢復原狀,變形能轉化為機械功或動能。?[1]?

測量功能

我們知道,在彈性極限內,彈簧的伸長(或收縮)與外力成正比。利用彈簧的這壹特性來制作彈簧秤。?[1]?

重置功能

彈簧在外力作用下變形,外力撤除後,彈簧可以恢復。許多工具和設備都是利用彈簧的特性進行復位的。比如很多建築門的鉸鏈都裝有回位彈簧,人進出後門會自動復位。人們也用這個功能制作自動傘、自動鉛筆等物品,非常方便。此外,各種按鈕和按鍵也少不了回位彈簧。?[1]?

驅動功能

機械鐘和發條玩具都是靠上弦驅動的。當彈簧被拉緊時,它會彎曲變形,儲存壹些彈性勢能。釋放後,彈性勢能轉化為動能,由傳動裝置帶動旋轉。玩具槍、發令槍、軍用槍也是利用彈簧的壹種性質來工作的。?[1]?

緩沖功能

在機車車架和車輪之間安裝彈簧,利用彈簧的彈性來減緩車輛的顛簸。?[1]?

發聲功能

當空氣從口琴和手風琴的彈簧孔中流出時,它沖擊簧片,簧片振動並發出聲音。?[1]?

壓實功能

觀察各種電氣開關,會發現開關的兩個觸點中,必須有壹個裝有彈簧,以保證兩個觸點接觸緊密,導通良好。如果接觸不良,觸點處的電阻會增大,電流通過時產生的熱量會增加,嚴重時會使觸點處的金屬熔化。卡口燈頭的兩個金屬柱上均裝有彈簧,接觸良好;至於螺絲帽的中央金屬片和插座的所有插入金屬片都是簧片,它們的作用是使雙方緊密接觸,從而保持良好的狀態。在盒式磁帶中,有壹個磷青銅簧片,利用磁帶彎曲變形時產生的彈力,使磁頭與磁帶緊密接觸。訂書機裏有壹根長長的螺旋彈簧,壹方面用來把訂書釘推緊,另壹方面在前訂書釘推出來的時候把後面的訂書釘送到前面,這樣訂書釘就可以自動推到前面,直到所有訂書釘都推出來。很多機器都是自動上料的,自動步槍裏的子彈就是靠彈簧的這個作用自動上膛的。另外,衣夾、圓珠筆、筆套等夾子都是靠彈簧的按壓作用夾在衣服上的。?[1]?

檢測設備

有各種規格的彈簧拉壓試驗機,彈簧疲勞試驗機,理化金相分析,不同規格的探傷設備,材料扭轉拉伸試驗機等等。?[1]?

彈力測試

註意力問題

編輯

由於產品結構的限制,多股簧壹般具有強度高、性能好的特點。其材料需要確保彈簧強度和韌性方面的最終性能。在加工多股簧的過程中,需要註意的是:1,支撐環可以根據產品要求選擇冷、熱兩種方法。不允許加熱彈簧,直到彈簧冒火花或熱結合變白,矽錳鋼的溫度不得高於850℃。支撐環和有效環應有效接觸,間隙不得超過環間名義間隙的10%。2.多股彈簧的特性可以通過調整導程來確定,纏繞時可以調整纜距。撚距可為鋼絲直徑的3~14倍,但壹般以8~13倍為宜。其彈簧力也與自由高度、平行端圈、外徑、鋼絲性能密切相關,可通過調整其中壹項或多項來改變。3.無支撐環的彈簧和鋼絲直徑過細的彈簧不應與彈簧頭焊接,但末端電纜不應有明顯松動,並應去毛刺。多股彈簧需要在頭部焊接的地方,焊接部分的長度應小於3倍電纜直徑(最長不超過10 mm)。加熱長度應小於壹圈,焊後應打磨光滑。氣焊時,焊接部位應進行低溫局部退火。4.彈簧的表面處理壹般可以用磷化,也可以用其他處理。如果要鍍鋅和鎘,電鍍後應去除氫。除氫後,應抽取3%(不少於3件)進行復試,復試時應無斷裂。應該清除彈簧表面的汙垢、鹽痕和水垢。方法可以是噴砂或汽油清洗,但不能是酸洗。5.重要彈簧按壓時間為24小時,普通彈簧按壓時間為6小時或連續按壓3~5次,每次保持3~5秒。按壓時,彈簧與心軸之間的間隙應為心軸直徑的10%。間隙過小,操作困難,間隙過大,容易造成彈簧彎曲變形。如果其中壹個彈簧在按壓過程中斷裂,其余的應重新加工。