По конструкции пружины делят на следующие виды:
- винтовые (цилиндрические, конические);
- торсионные;
- спиральные;
- тарельчатые;
- волновые.
Пружины классифицируются не только по конструктивным параметрам, но и по характеру нагрузки (сжатия, кручения, изгиба). Таким образом, разные виды пружинных элементов применяют для разных задач в механике.
6 отраслей, в которых используют пружины
В области применения пружин можно выделить шесть основных направлений.
Машиностроение
Свойство пружин поглощать механическую энергию используется в механике для уменьшения воздействия ударных нагрузок и вибрации, поддержания постоянного напряжения и давления в узлах и механизмах.
Наиболее часто применяемые пружинные элементы в машиностроении – это:
- пружинные амортизаторы – смягчают вибрацию, которая передаётся от колёс на подвеску при движении автомобиля по дороге;
- разрезные и упругие шайбы под гайку (муфта сцепления) – применяются в разъёмных соединениях на движущихся элементах конструкции автомобиля. Сила сопротивления пружинных шайб не даёт гайке произвольно раскручиваться под действием вибрации и инерционных сил;
- кулачковый механизм ДВС – в этой схеме пружинный элемент противодействует трению и осевой силе, обеспечивая силовое прижатие клапанов к отверстиям поршня. В процессе сгорания топлива в поршневой гильзе ДВС образуется давление газа, которое приподнимает клапан и сжимает пружину до упора. После того как давление внутри поршня стабилизируется, пружина кулачкового механизма распрямляется и возвращает клапан на место.
Медицинская отрасль – стоматология
В зубных протезах, скобах, кардиостимуляторах и других устройствах медицинского назначения используют пружинки самых малых диаметров. Силу сопротивления этих элементов применяют в стоматологии для деликатной корректировки прикуса, расширения промежутков между зубами или, наоборот, для уменьшения расстояния между зубными элементами.
Самые известные пружинные конструкции, которые применяют в ортодонтии, – это:
- элемент Коффеля – обеспечивает удлинение и расширение зубного ряда;
- элемент Коллера – применяется для расширения нижнего зубного ряда;
- пружинный элемент с завитком – его используют для исправления положения зубов на челюсти по направлению от середины к краям.
Производство матрасов и мягкой мебели
Преимущества ортопедической мебели по достоинству оценили те, кто предпочитает комфорт и безопасность для здоровья. Матрасы и основания с пружинными блоками помогают качественно распределить нагрузку и обеспечить поддержку костно-мышечного скелета во время сна и отдыха.
Пружинные матрасы могут быть следующих видов:
- с независимыми пружинными блоками;
- с зависимыми блоками.
В первом случае каждый пружинный блок изолирован от других. При возникновении нагрузки работают только те блоки, на которые она направлена. В случае с зависимыми пружинами сила давления распределяется по всей поверхности матраса, что заставляет его колебаться при малейшем движении тела.
Производство бытовой техники
Использование пружин в сфере производства различных технических устройств постоянно растёт, как растёт ассортимент бытовой техники.
Пружинные элементы являются важной конструктивной частью следующей домашней техники:
- стиральных, сушильных машин;
- посудомоечных агрегатов;
- пультов дистанционного управления;
- чайников;
- холодильников и морозильников;
- кофемолок и др.
В одном случае пружины сжатия обеспечивают эффективную работу запирающих элементов, в другом – компенсируют ударные нагрузки и вибрацию, обеспечивают плавные и точные движения вращающихся или движущихся деталей.
Замки и мебельная фурнитура
Нажимные ручки, сувальдные, цилиндрические замки и автоматическая запорная фурнитура работают на основе пружинных элементов. При нажатии на ручку или при повороте замкового цилиндра происходит сжатие спирали. Как только ключ будет вынут из замочной скважины и отпущена ручка, пружинный элемент расправляется и возвращает детали замка в первоначальное состояние.
Электроника
Пожалуй, самым известным пружинным элементом, который используется в электронных устройствах, является пружина, удерживающая батарейки и аккумуляторы. Эта деталь обеспечивает надёжную фиксацию аккумулятора в гнезде и одновременно служит проводником электрических импульсов.
Пружины в электронике применяются в разных типах устройств: в измерительных приборах (манометры, термометры, динамометры и др.), в контактах печатных плат (смартфоны, телефоны, планшеты и другая цифровая техника), в радиоэлектронике, в акустических приборах, динамиках.
Заключение
Пружины – неотъемлемая и важная часть многих механизмов и агрегатов, входящих в состав промышленных приборов, устройств и оборудования, бытовых вещей, которые человек использует ежедневно. Трудно выделить наиболее важные отрасли и направления промышленности, где они используются. Это и космическая отрасль, и машиностроение, и электроника, и мебельное производство. Можно с уверенностью говорить о том, что пружины спасают жизни и лечат людей, так как на основе этих элементов работают медицинские приборы и диагностическое оборудование. Без пружинных амортизаторов поездки на автомобилях доставляли бы дискомфорт, а матрасы без пружинных блоков были бы жёсткими и неудобными. Это незаменимый элемент, обеспечивающий работу бытовой техники, микрофонов, проигрывателей, динамиков, некоторых музыкальных инструментов.