Springs funtsezko osagaiak dira sistema mekaniko ugarietan, gailu mikroskopikoetatik industria-makineria masiboetara. Energia gordetzeko eta askatzeko duten gaitasunak ezinbestekoak dira automobilgintzako ingeniaritza teknologia aeroespazialera.
Gida integral honetan, iturrien zientzia, motak, materialak eta aplikazioak aztertuko ditugu, ingeniaritza modernoaren elementu askotan ikusitakoak izan ohi direnak.
Springs Zientzia: Hooke-ren legea eta haratago
Spring Mechanics-en bihotzean, Hooke-ren legea da, Robert Hooke-k 1660an formulatua. Printzipio honek adierazi du
Udaberri batek egindako indarra (F) zuzenean bere desplazamenduarekin (X) bere oreka posiziotik proportzionala da:
f = -kx
Non:
F udaberriak egindako indarra da (Newtons, N)
k udaberriko konstantea da (newtons metro bakoitzeko, n / m)
x orekaren posizioaren desplazamendua da (metro, m)
Zeinu negatiboak adierazten du indarrak desplazamenduaren kontrako norabidean jokatzen duela, beti udaberria bere atseden egoerara itzultzea bilatzen duena.
Hala ere, mundu errealeko malgukiak maiz desbideratzen dira harreman lineal honetatik, batez ere desplazamendu handietan edo muturreko baldintzetan. Ingeniariek honako faktoreak kontuan hartu behar dituzte:
Udaberriko tasa : unitateko desbideratze bakoitzeko indarrean dagoen aldaketa, hau da, lineal ez-lineetan alda daitekeena
Muga elastikoa : udaberria ez da jatorrizko formara itzuliko
Nekea Bizitza : udaberri batek egindako ziklo kopurua porrot egin aurretik jasan dezake
Springs motak: ekosistema mekaniko anitza
Malgukiak hainbat forma dira, aplikazio zehatzetarako optimizatuta. Hona hemen mota ohikoenen konparaketa:
| Udaberriko motako | aplikazio tipikoak | Ezaugarriak | Kargatzeko gaitasuna |
| Konpresio malgukiak | Automozioaren etetea, boligrafoak | Konpresio indarrei aurre egin | 1 n - 1.000 KN |
| Luzapen malgukiak | Garaje ateak, trampolinak | Erresistitu tentsio indarrei | 1 n - 5 kn |
| Torsio iturriak | Arropak, bisagrak | Errespetatu indarrak | 0,1 n · m - 1.000 n · m |
| Hosto malgukiak | Ibilgailuen esekidura astuna | Karga handiko ahalmena | 5 KN - 100 KN |
| Disko malgukiak | Balbula industrialak, juntura torlojuak | Karga altua espazio mugatuan | 1 KN - 1.000 KN |
| Gas iturriak | Automobilak, bulegoko aulkiak | Etengabeko indarra trazatuz | 50 n - 5 kn |
Springs motak: gida integrala
Springs-ek hainbat forma eta tamainatako osagai mekaniko polifazetikoak dira, aplikazio zehatzetarako diseinatutako bakoitza. Iturri mota desberdinak ulertzea funtsezkoa da ingeniari eta diseinatzaileentzat udaberri egokia hautatzeko proiektuetarako. Azter ditzagun malgukien kategoria nagusiak eta haien ezaugarri bereziak.
1. Malguki helikoak
Helik gabeko malgukiak dira mota ohikoenak, bobina diseinua eskaintzen dutenak. Hiru azpikategoria nagusitan banatzen dira:
Konpresio malgukiak
Deskribapena : Konpresio indarrei aurre egiten dieten malguki irekiak
Aplikazioak : Automozioaren esekidura, boligrafoak, koltxoiak
Funtsezko funtzioa : konprimituta dagoenean energia gordetzen du
Konpresio malgukiak aire konpresiboak erresistitzeko diseinatutako malgukiak dira. Automobilgintzako etenetan, boligrafoetan eta koltxoietan aurkitzen da, iturri horiek energia konprimituta dagoenean gordetzen dute, shock-xurgapenerako eta kargatzeko laguntza ezinbestekoak bihurtuz.
Luzapen malgukiak
Deskribapena : Tentsio indarrei aurre egiten dieten malguki estuak
Aplikazioak : Garaje Ateak, Trampolinak, Baserriko Makineria
Funtsezko ezaugarria : energia luzatuta dagoenean gordetzen du
Luzapen malgukiak , aitzitik, estuki estalita daude eta tentsio indarrei aurre egiten diete. Askotan garaje ateetan, trampolinetan eta baserriko makinetan erabiltzen dira. Haien funtsezko ezaugarria energia luzatuta dagoenean energia gordetzeko duten gaitasuna da.
Torsio iturriak
Deskribapena : bihurritu denean energia gordetzen duten malgukiak
Aplikazioak : ArropaPspins, atearen bisagrak, automobilgintzako osagaiak
Funtsezko funtzioa : Biraketa-indarra eskaintzen du
Torsion Springs-ek modu ezberdinean funtzionatzen du bihurritu denean energia gordetzean. Iturri hauek indar biraketa eskaintzen dute eta, hala nola, arropa, ateen bisagrak eta automobilgintza osagaiak bezalako aplikazioetan erabiltzen dira.
2. Hosto malgukiak
Deskribapena : metalezko zerrenden (hosto) hainbat geruzaz osatuta dago
Aplikazioak : Ibilgailuen esekidura astuna, trenbide autoak
Funtsezko funtzioa : karga-edukiera handia
Hosto malgukiak geruza anitzek (hostoak) osatzen dute metalezko zerrendatan. Iturri hauek oso ezagunak dira karga handien ahalmenagatik eta maiz erabiltzen dira ibilgailu astunen esekidura sistemetan, hala nola kamioiak eta trenbide autoak.
Hosto malgukien motak:
Hosto anitzeko malgukiak
Hosto mono-malgukiak
Hosto parabolikoak
3. Disko malgukiak (belleville garbigailuak)
Deskribapena : Disko itxurako malgukiak
Aplikazioak : Aeroespaziala, Balbula industrialak, lotura-juntura
Funtsezko funtzioa : karga handiko ahalmena espazio trinko batean
Disko malgukiak , Belleville garbigailuak ere ezagutzen dira, disko formako malgukiak dira. Nabarmentzekoak dira beren karga ahalmen altuagatik tamaina trinkoa izan arren, aproposak izanik, aeroespazialaren, balbula industrialetan eta lekua mugatua den lekuetarako aproposak egiteko aproposak izanik, baina karga errodamendua kritikoa da.
4. Gas iturriak
Deskribapena : gas konprimitua erabiltzen du indarrez
Aplikazioak : Automobilak Hood igogailuak, bulegoko aulkiak
Funtsezko funtzioa : etengabeko indarra eskaintzen du trazu osoan
Gas malgukiak funtzionatzen du konprimitutako gasak indarrez. Iturri hauek ia etengabeko indarra eskaintzen dute beren trazuan zehar, automobilak kanpaiaren igogailuak eta bulegoko aulki erregulagarriak bezala. Haien indar koherentea oso fidagarria da aplikazio erregulagarriak sorta zabal baterako
5. iturri lauak
Deskribapena : karga azpian diseinatutako metalezko pieza lauak
Aplikazioak : Kontaktu elektrikoak, automobilgintzako sentsoreak
Gako funtzioa : espazio mugatuetarako diseinu trinkoa
Malguki lauak karga azpian malguak diren metalezko pieza errazak dira. Trinka eta aproposak dira espazio mugatuetarako, sarritan kontaktu elektrikoetan eta automobilgintzako sentsoreetan aurkitzen dena. Espazio-espazio-diseinu eraginkorrek aukera polifazetikoa bihurtzen dute industria elektroniko eta automobilgintzarako.
6. Volute iturriak
Deskribapena : Marra laua duten iturri koniko formakoak
Aplikazioak : Paperezko aplikazioak, shock-xurgapena
Funtsezko funtzioa : Udaberriko tasa progresiboa
Volute Springs metalezko banda lau batetik egindako forma konikoa da. Iturri hauek lanaldi astunetarako diseinatuta daude eta batez ere shock-xurgapenean eraginkorrak dira, udaberriko tasa progresiboa dela eta, gogortzen baitute zurruntasuna.
7. Uhin malgukiak
Deskribapena : olatu itxurako forma batean eratutako alanbre laua
Aplikazioak : Errodamenduak, zigiluak, enbragak
Funtsezko funtzioa : espazioa aurrezteko bobina tradizionalen alternatiba
Uhin malgukiak olatu itxurako forma batean eratutako alanbre laua da. Bobina tradizionalaren espazioa aurrezteko espazioa aurrezteko alternatiba eskaintzen dute, haien diseinuak eremu txikiagoan antzeko indarrak emateko aukera ematen baitu. Aplikazio arruntak errodamenduak, zigiluak eta enbragak dira, non diseinu trinkoa eta eraginkortasuna kritikoak diren.
8. Etengabeko indarra malgukiak
Deskribapena : desmolatu denean indar etengabea egiten duen udaberriko materialaren zinta biribila
Aplikazioak : Orbalantzak, bobina erretraktilagarriak
Funtsezko ezaugarria : etengabeko indarra desbideratze osoan zehar
Indar konstanteen malgukiak udaberriko material biribil bat egiten dute, ia etengabeko indarra sortzen duenean. Maleta hauek kontrako orbalantzak eta erretraktiboak bezalako aplikazioetan erabiltzen dira, non indar koherenteak behar diren mugimendu sorta osoan.
9. indar aldakorreko malgukiak
Deskribapena : Indar ez-desflexio kurba ez-lineako malgukiak
Aplikazioak : zehaztasun tresnak, gailu mekaniko espezializatuak
Funtsezko funtzioa : Indarrak desbideratzearekin ez-linealki aldatzen du
V Arableko indarraren malgukiek ez dute lineako indar desbideratzeko kurba. Maleta hauek zehaztasun tresnak eta gailu mekaniko espezializatuak diseinatuta daude, non indarrak desbideratzearekin aldatu behar diren, aplikazio korapilatsuetarako neurrira egindako errendimendua eskainiz.
Konparazio taula
| Udaberri mota | Karga motako | espazioaren eraginkortasuna | Karga-barruti | ohiko aplikazioak |
| Kontsolio | Konpresibe | Neurritsu | 1 n - 1.000 KN | Automozioa, Industriala |
| Handiagotze | Tentsio | Garai | 1 n - 5 kn | Kontsumo ondasunak, makineria |
| Tororia | Biragitura | Garai | 0,1 n · m - 1.000 n · m | Bisagrak, klipak |
| Orri | Konpresibe | Baxu | 5 KN - 100 KN | Ibilgailu astunak |
| Disfrika | Konpresibe | Oso altua | 1 KN - 1.000 KN | Aeroespaziala, balbulak |
| Gas | Konpresibe | Garai | 50 n - 5 kn | Altzariak, automobilgintza |
Udaberri mota bakoitzak bere propietate eta aplikazio aproposak ditu. Udaberriaren aukera, hala nola, behar den indarra, espazio erabilgarria, funtzionamendu ingurunea eta nahi diren errendimenduaren ezaugarriak direla eta, faktoreen araberakoa da. Mota desberdin horiek ulertzeari esker, ingeniari hauek udaberri egokiena hautatzeko aukera ematen die beren behar espezifikoetarako, beren sistema mekanikoen errendimendu eta iraupen optimoa bermatuz.
Materialak: udaberriko emanaldiaren oinarria
Materialak aukera nabarmen eragiten du udaberriko errendimenduaren ezaugarrietan. Hona hemen udaberriko material arrunten konparazioa:
| materialaren | tentsioaren indarra (MPA) | korrosioarekiko erresistentzia | Max ustiapen temp (° C) | aplikazio tipikoak |
| AISI 302 altzairu herdoilgaitza | 860-1100 | Bikain | 250 | Elikagaien prozesamendua, Itsasoa |
| AISI 4340 aleazio baxuko altzairua | 745-1950 | Neurritsu | 300 | Automozioa, aeroespaziala |
| Inconel X-750 | 1200 | Bikain | 700 | Jet motorrak, erreaktore nuklearrak |
| Berilio kobrea | 1300 | On | 300 | Ingurune leherkorrak |
| Titaniozko ti-6al-4v | 900-1200 | Bikain | 400 | Aerospace inplante medikoak |
FABRIKAZIO PROZESUAK: Zehaztasun eta Kalitate Kontrola
Udaberriko fabrikazioak hainbat urrats kritiko dakartza, bakoitzak azken emanaldian laguntzea:
| prozesuaren urratsa | Tolerantzia | tipikoak / parametroak |
| Alanbre marrazkia | Materialen prestaketa | ± 0,01 mm-ko diametroaren tolerantzia |
| Bobil | Udaberriko forma eratuz | ± 0,1 mm Pitch Tolerantzia |
| Bero tratamendua | Propietate mekanikoak hobetu | ± 10 ° C Tenperatura kontrolatzea |
| Shot Peening | Nekea bizitza hobetu | % 200 -% 300eko hazkundea nekearen indarra |
| Artartze | Amaierako gainazal lauak ziurtatu | ± 0,05 mm Laburtasun tolerantzia |
| Geruza | Korrosioarekiko erresistentzia / itxura | 5-25 μm estaltzeko lodiera |
Aplikazioak: Ekintza Springs
Springs-ek funtzio funtsezkoak dira hainbat arlotan. Hona hemen udaberriko aplikazioen konparaketa industria desberdinetan:
| Industria | Aplikazioaren | Udaberri Mota | Gako Errendimenduaren Metrikoa |
| Automatismo | Motorraren balbula malgukiak | Kontsolio | Erresistentzia 8000 + rpm-tan |
| Automatismo | Zintzilikatze | Bobina / hostoa | Karga edukiera 1000 kg / gurpila arte |
| Aeroespiazio | Lurreratzeko tresneria | Shock xurgatzailea | Eraginaren xurgapena 3G arte |
| Elektronika | Teklatuko etengailuak | Kontsolio | 0,4-0,8 n Aktuazio indarra |
| Medikuntza- | Zentro kardiobaskularrak | Hedapen | 400 milioi milioi zikloko bizitza |
| Industrial | Presio erliebe balbulak | Kontsolio | Presioaren% 1eko zehaztasuna |
Automozioaren industria
Motorren balbula-malgukiek 8.000 rpm-ko funtzionamendu handiko motorretan funtzionatzen dute
Esekidura-sistemek heldulekuaren heldulekua 1000 kg-ko gurpil bakoitzeko kargatzen dute bidaiarien ibilgailuetan
Aeroespiazio
Kontsumitzaileen elektronika
Teklatuetan ukitutako iritziak normalean 0,4-0,8 n-ko aktuazio indarra behar du
Kameraren lenteak ardatz mekanismoak zehaztasuna behar du mikrometroen barruan
Gailu medikoak
Erronkak eta Berrikuntzak
Ingeniariek etengabe bultzatzen dituzte udaberriko teknologiaren mugak:
| berrikuntza | deskribapena | potentzialaren eragina |
| Forma memoria aleazioak | 'Gogoratzen ' forma duten malgukiak | Auto-doikuntza osagaiak |
| Malguki konposatuak | Zuntz indartutako polimeroak | Gehienez% 70eko pisua murriztea |
| Smart malgukiak | Sentsore integratuak | Denbora errealeko karga jarraipena |
| Nano-iturriak | Eskala mikroskopikoen malgukiak | MEMS Gailu aurreratuak |
Forma memoria aleazioak : deformazioaren ondoren beren forma 'gogoratzen '
Malgus konposatuak : zuntz indartutako polimeroak bezalako materialak erabiltzea pisua murrizteko
Smart Springs : sentsoreak denbora errealeko karga kontrolatzeko integratzea
Ondorioa: Etorkizun elastikoa
Iturriak ingeniaritza mekanikoaren abangoardian daude, etengabe egokituta erronka berriak asetzeko. Nanoscale Springs Industrial Makinerian hosto ugarietako gailuen nanoscale-eko gailurretatik, osagai elastiko horiek funtsezko eginkizuna izaten jarraitzen dute aurrerapen teknologikoan.
Ingeniaritzan posible denaren mugak bultzatzen ditugunez, malgukiak, zalantzarik gabe, malguki jarraituko du, berrikuntzaren etorkizunean. Haien aldakortasuna, etengabeko materialekin eta diseinurako berrikuntzarekin konbinatuta, malgukiak funtsezko osagaiak izango direla biharko makinetan eta gailuetan.
Garraio eraginkorragoak bilatzean, gailu mediko zehatzagoak edo kontsumo produktu iraunkorragoak, malgukiak beharrezko indarra, malgutasuna eta funtzionaltasuna ematen jarraituko dute. Zure fabrikazio proiektuan adituen orientabideetarako, Jar zaitez gurekin harremanetan . Esperientzia duten ingeniariek diseinu, materialen hautaketa eta fabrikazio prozesua nabigatzen lagunduko dizute, emaitza ezin hobeak bermatzeko. Bazkidea FMG taldearekin arrakasta lortzeko. Zure produkzioa eramango dugu hurrengo mailara .
Ohiko galderak
1. Zer da udaberria?
Udaberria kanpoko indarrak jasaten duenean deformatzen duen osagai mekanikoa da, eta energia kentzen duenean bere jatorrizko formara itzuliz. Springs erabiltzen dira shock, energia gordetzeko edo objektuen arteko tartea mantentzeko.
2. Zein dira iturri mota nagusiak?
Hiru iturgin mota nagusi daude: konpresio malgukiak (konpresioari aurre egin), luzapen malgukiak (erresistentzia luzatzea) eta torsio malgukiak (denda momentua). Udaberri bakoitza modu ezberdinean diseinatuta dago aplikazioaren arabera.
3. Zer material daude materialak?
Springs-ek indar handiko materialez egin ohi dira, hala nola karbono altzairuzko , altzairu herdoilgaitzezko , kobre aleazioak , baita material plastiko batzuk ere, ingurumenaren eta aplikazioen eskakizunen arabera.
4. Nola aukeratzen dut udaberri egokia?
Udaberri egokia aukeratzeak aplikazioen , karga-eskakizunen , materialak eta lan-ingurunea (tenperatura, korrosioa ...) kontuan hartzea eskatzen du. Kalkulu eta proba zehatzak aukera zuzena ziurtatzen laguntzen du.
5. Zer da udaberriko nekearen porrota?
Udaberriko nekearen porrota gertatzen da karga errepikatzen denean eta deskargatzeak udaberriko materiala elastikotasuna pixkanaka galtzeko edo apurtzeko. Diseinuaren gogoetak materialaren bizimoduak, estresa mugak eta nekearen erresistentzia izan beharko lukete.
6. Nola luzatu dezaket udaberri baten bizitza?
Ohiko mantentze-lanak eta ikuskapenak udaberriko bizimodua luzatu dezake. Saihestu gainkargatzea, ziurtatu lubrifikazio egokia, instalazio egokia eta aukeratu lanerako ingurunerako egokitutako materialak.
7. Zergatik huts egiten dute malgukiek?
Springs-ek huts egin dezake nekearen kalteak , gainkargatzeko , . edo materialengatik akats Ikuskapen erregularrak eta mantentze egokiak porrot gehienak prebenitu ditzakete.
