Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Spring (kifaa)

Helical au coil chemchem iliyoundwa kwa ajili ya mvutano.
Spring nzito-duty helical iliyoundwa kwa ajili ya compression na mvutano.
Upinde wa Kiingereza - chemchemi rahisi lakini yenye nguvu sana iliyofanywa ya yew , kupima urefu wa mita 2 na 6, na 470 N (105 lbf ) kuteka nguvu
Tabia za Spring: (1) maendeleo, (2) mstari, (3) degressive, (4) karibu mara kwa mara, (5) kuendelea na goti
Spring machined inashirikisha vipengele kadhaa katika sehemu moja ya hisa ya bar
Kifaa cha kupiga risasi kikosi cha kijeshi kutoka kwa USSR ( kinachoshikamana na safari ya safari ) kinachoonyesha siri ya kubeba shimoni

Spring ni elastic kitu kwamba maduka mitambo ya nishati . Maji hutengenezwa kwa chuma cha spring . Kuna miundo mingi ya spring. Katika matumizi ya kila siku, neno mara nyingi linahusu chemchemi za coil .

Wakati chemchemi ya kawaida, bila ugumu wa vipengele vya kutofautiana, imesisitizwa au kuinuliwa kutoka kwenye nafasi yake ya kupumzika, ina nguvu ya kupinga takribani sawia na mabadiliko yake kwa muda mrefu (hii inakaribia kupungua kwa uharibifu mkubwa). Kiwango cha mara kwa mara ya spring ni mabadiliko katika nguvu inayotumia, imegawanywa na mabadiliko katika kufuta spring. Hiyo ni, ni gradient ya nguvu dhidi ya deflection Curve . Kiendelezi au kiwango cha spring ya compression kinaonyeshwa kwa vitengo vya nguvu vinavyogawanyika kwa umbali, kwa mfano lbf / ndani au N / m. Spring ya mateso ni chemchemi inayofanya kazi kwa kupotosha; wakati inajumuisha juu ya mhimili wake kwa angle, inazalisha wakati sawa na angle. Kiwango cha spring cha mateso ni katika vitengo vya torati iliyogawiwa kwa angle, kama vile N · m / rad au ft · lbf / degree. Inverse ya kiwango cha spring ni kufuata, yaani: ikiwa spring ina kiwango cha 10 N / mm, ina ufuatiliaji wa 0.1 mm / N. Ugumu (au kiwango) cha chemchemi kwa sambamba ni cha kuongezea , kama vile kufuata chemchem katika mfululizo.

Maji yanafanywa kutoka kwa aina mbalimbali za vifaa vya elastic, ya kawaida ya chuma ya chuma . Maji madogo yanaweza kuondokana na hisa zilizofanywa kabla, wakati kubwa hufanywa kutoka chuma cha annealed na ngumu baada ya utengenezaji. Baadhi ya metali zisizo na feri pia hutumiwa ikiwa ni pamoja na shaba ya fosforasi na titan kwa sehemu zinazohitaji upinzani wa kutu na berilili shaba kwa chemchemi inayobeba umeme sasa (kwa sababu ya upinzani wake wa chini wa umeme).

Yaliyomo

Historia

Maji rahisi yasiyo ya coiled yalitumika katika historia ya binadamu, kwa mfano upinde (na mshale). Katika Umri wa Bronze vifaa vya kisasa vya kisasa vilitumiwa, kama inavyoonyeshwa na kuenea kwa mizigo katika tamaduni nyingi. Ctesibius wa Aleksandria alifanya njia ya kufanya shaba na sifa za spring kama kuzalisha alloy ya shaba na kuongezeka kwa idadi ya bati, na kisha kuifanya kwa hammering baada ya kutupwa.

Maji yaliyobikwa yalionekana mapema karne ya 15, [1] katika kufuli mlango. [2] Nyota za kwanza za jua zilizotokea katika karne hiyo [2] [3] [4] na zilibadilishwa katika ziara kuu za kwanza kwa karne ya 16.

Mnamo mwaka wa 1676, mwanafizikia wa Uingereza Robert Hooke aligundua sheria ya Hooke , ambayo inasema kuwa nguvu ya chemchemi ya jua huwa ni sawa na ugani wake.

Aina

Mto wa torsion, au kichwa cha nywele , katika saa ya kengele .
Spring volute . Chini ya compression coils slide juu ya kila mmoja, hivyo kuongeza kusafiri tena.
Mimea ya volute yenye wima ya treni ya Stuart
Mipuko ya mvutano katika kifaa cha reverberation kilichopangwa.
Bar ya torsion inaendelea chini ya mzigo
Spring ya msimu kwenye lori

Maji yanaweza kutengwa kulingana na jinsi nguvu ya mzigo inavyotumiwa kwao:

  • Mvutano / upanuzi wa spring - chemchemi imeundwa kufanya kazi na mzigo wa mvutano , hivyo spring inaweka kama mzigo unatumiwa.
  • Spring ya kukandamiza - imeundwa kufanya kazi na mzigo wa compression, hivyo spring inapata mfupi kama mzigo unatumiwa.
  • Msokoto spring - tofauti aina ya hapo juu ambayo mzigo ni nguvu axial, mzigo kutumika kwa msokoto spring ni moment au wakasokota nguvu, na mwisho wa spring huzunguka kwa angle kama mzigo kutumiwa.
  • Mzigo wa mara kwa mara wa misaada unabaki sawa katika mzunguko wa kufuta [5]
  • Spring variable - upinzani wa coil kupakia inatofautiana wakati wa compression [6]
  • Ugumu wa kutofautiana spring - upinzani wa coil kupakia unaweza kuwa dynamically tofauti kwa mfano na mfumo wa udhibiti, baadhi ya aina ya chemchemi hizi pia kutofautiana urefu wao hivyo kutoa uwezo actuation pia [7]

Wanaweza pia kutengwa kulingana na sura yao:

  • Spring flat - aina hii ni ya chuma chuma gorofa.
  • Majira ya chemchemi - aina hii ya spring inazalishwa na usambazaji wa bar ya hisa na operesheni ya lathe na / au milling badala ya operesheni ya coil. Kwa kuwa ni machined, chemchemi inaweza kuingiza vipengele kwa kuongeza kipengele cha elastic. Maji yaliyochapishwa yanaweza kufanywa katika kesi za kawaida za mzigo wa compression / extension, torsion, nk.
  • Spring ya nyoka - zig-zag ya wire nene - mara nyingi hutumiwa katika upholstery / samani za kisasa.

Aina ya kawaida ya spring ni:

  • Spring Cantilever - chemchemi imara tu mwisho mmoja.
  • Chini ya chemchemi au spring ya helical - chemchemi (iliyofanywa na upepo waya karibu na silinda) ni ya aina mbili:
    • Mipuko au mipuko ya ugani imeundwa kuwa ya muda mrefu chini ya mzigo. Zana zao (loops) huwasiliana na nafasi ya kufukuzwa, na wana ndoano, jicho au njia nyingine za kushikamana kila mwisho.
    • Maji ya ukandamizaji yanapangwa kuwa mfupi wakati wa kubeba. Zana zao (loops) hazigusa katika nafasi ya kufukuzwa, na hawana haja ya vifungo vya kushikilia.
    • Maji yaliyomo ya mabomba yanaweza kuwa chemchemi za ugani au chemchemi za kukandamiza. Vipuri vilivyojaa ni kujazwa na mafuta na njia za kubadilisha shinikizo la hidrostatic ndani ya tubing kama vile membrane au mini-pistoni nk ili kuwa ngumu au kupumzika chemchemi, kama vile hutokea kwa shinikizo la maji ndani ya hose ya bustani. Sehemu nyingine ya msalaba huchaguliwa kwa sura ambayo inabadilisha eneo lao wakati kutua inakabiliwa na deformation ya torsion - mabadiliko ya sehemu ya msalaba hutafsiri mabadiliko ya kiwango cha ndani ya tubing na mtiririko wa mafuta katika / nje ya spring ambayo inaweza kudhibitiwa na valve na hivyo kudhibiti ugumu. Kuna miundo mingine mingi ya chemchemi ya mashimo ya mashimo ambayo inaweza kubadilisha ugumu kwa mzunguko wowote unaotaka, kubadilika kwa mzunguko au nyingi au kama hoja ya mstari kwa kuongeza sifa zake za spring.
  • Kutoka spring - kichwa coil spring katika mfumo wa koni ili chini ya compression coils si kulazimishwa dhidi ya kila mmoja, hivyo kuruhusu kusafiri tena.
  • Hairspring au mizani ya spring - chemchemi yenye kuvukia ya hewa inayotumiwa katika saa , galvanometers , na mahali ambako umeme lazima ufanyike kwa vifaa vya kugeuka kwa sehemu kama vile magurudumu ya kuendesha bila kuzuia mzunguko.
  • Spring ya majani - chemchemi ya gorofa inayotumiwa katika kusimamishwa kwa gari, swichi za umeme, na upinde .
  • V-spring - kutumika katika mifumo ya kale ya silaha kama vile wheellock , flintlock na percussion cap kufuli. Pia mlango-lock spring, kama kutumika katika mfumo wa kale mlango latch. [8]

Aina nyingine ni pamoja na:

  • Wasambazaji wa Belleville au Belleville spring - spring iliyoboreshwa kwa kawaida hutumiwa kuomba mvutano kwenye bolt (na pia katika utaratibu wa kuanzishwa kwa minda ya ardhi yenye shinikizo)
  • Kisasa-nguvu spring - Ribbon iliyofungwa kwa ukali ambayo ina nguvu karibu mara kwa mara kama inafunguliwa
  • Gesi spring - kiasi cha gesi iliyosimamiwa
  • Spring nzuri - spring ya busara inayotumiwa katika fizikia-haina uzito, uzito, au kupoteza hasara. Nguvu inayotumiwa na chemchemi ni sawa na umbali wa chemchemi hiyo imetambulishwa au imesimamishwa kutokana na msimamo wake. [9]
  • Kamani - ond utepe umbo spring kutumika kama nguvu kuhifadhi kwenye clockwork utaratibu: saa , saa , muziki masanduku , windup toys , na tochi mechanically inaendeshwa
  • Spring Negator - bendi nyembamba ya chuma kidogo concave katika sehemu ya msalaba. Wakati coiled inachukua sehemu ya msalaba gorofa lakini wakati alijiandikisha ni kurudi kwa curve yake ya zamani, hivyo kuzalisha nguvu mara kwa mara katika makazi yao na kukataa tabia yoyote ya re-upepo. Maombi ya kawaida ni utawala wa mkanda wa chuma. [10]
  • Mimea ya coil ya maendeleo ya kasi - Chanzo cha coil kilicho na kiwango cha kutofautiana, kwa kawaida kinapatikana kwa kuwa na kiwango cha kutofautiana ili wakati chemchemi ikisisitizwa moja au zaidi ya coil hupinga dhidi ya jirani yake.
  • Bendi ya mpira - spring mvutano ambapo nishati ni kuhifadhiwa kwa kupanua nyenzo.
  • Washer wa chemchemi - kutumika kutumia nguvu ya mara kwa mara kwenye mhimili wa kufunga .
  • Spring ya torsion - chemchemi yoyote iliyopangwa kupotosha badala ya kusisitiza au kupanuliwa. [11] Kutumika katika mifumo ya kusimamishwa kwa gari la torsion .
  • Mvua wa mvua - yoyote ya chemchemi nyingi za umbo la mawimbi, washers, na kupanua, ikiwa ni pamoja na chemchemi za mstari wa mstari-yote ambayo kwa ujumla hufanywa na waya gorofa au rekodi ambazo zina marcelled kwa mujibu wa maneno ya viwanda, kwa kawaida kwa kufa-kutembea, kwenye muundo wa kawaida wa wavu kusababisha katika lobes curvin. Maji ya wimbi la mzunguko wa waya pia hupo. Aina ni pamoja na washer wa wimbi, spring moja wimbi wimbi, multi-wimbi wimbi wimbi, linear wimbi spring, marcel expander, interlaced wimbi wimbi, na spring nested wimbi.

Fizikia

Sheria ya Hooke

Kwa muda mrefu kama haijatambulishwa au kusisimamiwa zaidi ya kikomo cha kutoweka , chemchemi nyingi hutii sheria ya Hooke, ambayo inasema kwamba nguvu ambayo spring inakuja nyuma ni sawa na uwiano na umbali kutoka urefu wake wa usawa:

wapi

x ni vector displacement - umbali na mwelekeo spring ni deformed kutoka urefu wake wa usawa.
F ni vector nguvu kusababisha - ukubwa na mwelekeo wa nguvu ya kurejesha spring hufanya
k ni kiwango , mara kwa mara ya spring au nguvu ya mara kwa mara ya spring, mara kwa mara inategemea vifaa vya spring na ujenzi. Ishara mbaya inaonyesha kuwa nguvu ambayo spring hutoa inaelekea kinyume chake kutoka kwa makazi yao

Maji ya chemsha na chemchemi nyingine za kawaida hutii sheria ya Hooke. Kuna chemchemi muhimu ambazo si: chemchemi ya msingi ya bending ya boriti inaweza kwa mfano kuzalisha vikosi ambavyo hutofautiana bila usawa na uhamisho.

Ikiwa imefanywa na lami ya mara kwa mara (unene wa waya), chemchemi za conical zina kiwango cha kutofautiana. Hata hivyo, spring conical inaweza kufanywa kuwa na kiwango cha mara kwa mara kwa kujenga spring na lami variable. Sehemu kubwa katika coil kubwa ya kipenyo na lami ndogo katika vikosi vidogo vidogo vya kipenyo spring kuanguka au kupanua coils wote kwa kiwango sawa wakati waharibika.

Rahisi harmonic motion

Kwa kuwa nguvu ni sawa na wingi, m , kasi ya kuongeza, a , equation nguvu kwa spring kutii sheria ya Hooke inaonekana kama:

Uhamisho, x , kama kazi ya wakati. Kiwango cha muda kinachopita kati ya kilele kinaitwa kipindi .

Masi ya spring ni ndogo kwa kulinganisha na wingi wa molekuli masharti na ni kupuuzwa. Kwa kuwa kasi ni tu derivative ya pili ya x kwa heshima na muda,

Huu ni mstari wa pili wa mstari wa kutofautiana kwa usafiri kama kazi ya wakati. Upya upya:

ufumbuzi ambao ni jumla ya sine na cosine :

na ni vipindi vya uongo ambavyo vinaweza kupatikana kwa kuzingatia uhamisho wa awali na kasi ya wingi. Grafu ya kazi hii na (nafasi ya kwanza ya sifuri na kasi ya awali ya awali) imeonyeshwa kwenye picha ya kulia.

Nadharia

Katika fizikia ya classical , spring inaweza kuonekana kama kifaa kwamba kuhifadhi nishati uwezo , hasa nishati elastic uwezo , kwa kuondokana na vifungo kati ya atomi ya nyenzo elastic .

Sheria ya Hooke ya elasticity inasema kuwa ugani wa fimbo ya elastic (urefu wake uliopuuzwa na urefu wake ulioainishwa) ni sawa na uwiano na mvutano wake, nguvu inayotumiwa kuiweka. Vile vile, contraction (ugani mbaya) ni sawa na compression (hasi mvutano).

Sheria hii inashikilia takriban tu, na tu wakati deformation (upanuzi au kupinga) ni ndogo ikilinganishwa na urefu wa fimbo. Kwa deformations zaidi ya kikomo elastic , vifungo atomiki kupasuka au upya, na chemchemi inaweza kuvuta, buckle, au deform ya kudumu. Vifaa vingi havikuwepo kikomo cha wazi, na sheria ya Hooke haiwezi kutumika kwa ufanisi kwa vifaa hivi. Aidha, kwa vifaa vya superelastic, uhusiano kati ya nguvu na uhamisho ni sahihi tu katika eneo la chini.

Sheria ya Hooke ni matokeo ya hisabati ya ukweli kwamba nishati ya fimbo ni ya chini wakati ina urefu wake. Kazi yoyote ya laini ya variable moja inalinganisha kazi ya quadratic wakati kuchunguzwa karibu kutosha kwa kiwango cha chini yake kama inaweza kuonekana kwa kuchunguza mfululizo Taylor . Kwa hiyo, nguvu-ambayo ni derivative ya nishati kwa heshima ya makazi yao-inakaribia kazi linear .

Nguvu ya spring kikamilifu compressed

wapi

E- Young modulus
d - spring waya kipenyo
Urefu wa L bila malipo ya spring
n - idadi ya vilima vya kazi
- Uwiano wa Poisson
D - spring kipenyo cha nje

Zero-urefu chemchemi

"Kipindi cha urefu wa sifuri" ni muda wa spring maalum ya coil ambayo ingeweza kutumia nguvu zero ikiwa ina urefu wa sifuri; ikiwa hakuwa na kikwazo kutokana na kipenyo cha waya cha mwisho cha chemchemi kama hiyo, ingekuwa na urefu wa sifuri katika hali isiyoeleweka. Hiyo ni, katika grafu ya mstari wa nguvu ya spring dhidi ya urefu wake, mstari unapita kupitia asili. Ni wazi kwamba chemsha ya coil haiwezi kukamilisha urefu wa sifuri, kwa sababu kwa wakati fulani coils hugusa kila mmoja na chemchemi haiwezi kupunguzwa tena. Maji ya urefu wa sifuri hufanywa kwa kutengeneza mchanga wa coil na mvutano wa kujengwa (kupotoka huletwa ndani ya waya kama inavunjwa wakati wa utengenezaji.Hafanya kazi kwa sababu chemchemi ya coiled "inafuta" kama inaenea.), Hivyo ikiwa ingeweza kuingia mkataba zaidi, hatua ya usawa wa spring, hatua ambayo nguvu yake ya kurejesha ni sifuri, hutokea kwa urefu wa sifuri. Katika mazoezi, chemchemi za urefu wa sifuri zinafanywa kwa kuchanganya "urefu usiofaa" wa spring, uliofanywa na mvutano zaidi hata hivyo kiwango chake cha usawa kitakuwa katika urefu "hasi", na kipande cha vifaa vya inelastic ya urefu sahihi ili kiwango cha nguvu cha sifuri ingeweza kutokea kwa urefu wa sifuri.

Kipindi cha urefu wa sifuri kinaweza kushikamana na wingi kwenye boom iliyochaguliwa kwa njia ambayo nguvu kwenye wingi ni karibu sawa na sehemu ya wima ya nguvu kutoka chemchemi, chochote nafasi ya boom. Hii inajenga "pendulum" isiyo na usawa na kipindi cha muda mrefu cha oscillation. Pendulum ya muda mrefu huwawezesha seismometers kusikia mawimbi ya polepole zaidi kutoka kwa tetemeko la ardhi. Msongamano wa LaCoste wenye chemchemi za sifuri pia hutumiwa katika vizuizi kwa sababu ni nyeti sana kwa mabadiliko ya mvuto. Maji ya milango ya kufungwa mara nyingi hufanywa kuwa na urefu wa sifuri, ili waweze nguvu hata wakati mlango umefungwa karibu, ili waweze kufungwa imara.

Matumizi

  • Magari : Kusimamishwa kwa gari
  • Kuangalia : Mizani ya mizani katika muda wa mitambo na baa za kubeba spring kwa kuunganisha bendi na vikombe.
  • Drill Mini
  • Vito vya kujitia : Njia za kufafanua.
  • Lock taratibu: Key-utambuzi na kuratibu harakati ya maeneo mbalimbali ya lock.
  • Vifaa vya kupiga picha: Wachezaji wa CD , rekodi za tepe nk.
  • Pens
  • Magorofa ya spring
  • Slinky
  • Trampoline
  • Fimbo ya Pogo
  • Reverb ya Spring
  • Vifungu vya kifungu vya spring
  • Upholstery : chemchemi ya coil ya upholstery
  • Toy
  • Elimu
  • Airsoft bunduki
  • Silaha
  • magari

Marejeleo

  1. ^ Springs How Products Are Made, 14 July 2007.
  2. ^ a b White, Lynn Jr. (1966). Medieval Technology and Social Change . New York: Oxford Univ. Press. ISBN 0-19-500266-0 . , p.126-127
  3. ^ Usher, Abbot Payson (1988). A History of Mechanical Inventions . Courier Dover. ISBN 0-486-25593-X . , p.305
  4. ^ Dohrn-van Rossum, Gerhard (1998). History of the Hour: Clocks and Modern Temporal Orders . Univ. of Chicago Press. ISBN 0-226-15510-2 . , p.121
  5. ^ Constant Springs Piping Technology and Products, (retrieved March 2012)
  6. ^ Variable Spring Supports Piping Technology and Products, (retrieved March 2012)
  7. ^ https://patents.google.com/patent/WO2017077541A9/en
  8. ^ See image
  9. ^ "Ideal Spring and Simple Harmonic Motion" (PDF) . Retrieved 2016-01-11 .
  10. ^ Samuel, Andrew; Weir, John (1999). Introduction to engineering design: modelling, synthesis and problem solving strategies (2 ed.). Oxford, England: Butterworth. p. 134. ISBN 0-7506-4282-3 .
  11. ^ Goetsch, David L. (2005). Technical Drawing . Cengage Learning. ISBN 1401857604 .

11. Springs with Dynamically Variable Stiffness https://patents.google.com/patent/WO2017077541A9/en 12. Smart Springs and their Combinations https://patents.google.com/patent/US20170051808A1/en

Kusoma zaidi

  • Sclater, Neil. (2011). "Spring and screw devices and mechanisms." Mechanisms and Mechanical Devices Sourcebook. 5th ed. New York: McGraw Hill. pp. 279–299. ISBN 9780071704427 . Drawings and designs of various spring and screw mechanisms.
  • Parmley, Robert. (2000). "Section 16: Springs." Illustrated Sourcebook of Mechanical Components. New York: McGraw Hill. ISBN 0070486174 Drawings, designs and discussion of various springs and spring mechanisms.

Viungo vya nje