Жорсткість пружини

Пружина є пружним елементом, який служить для того, щоб поглинути або накопичити механічну енергію. Виготовляють її з матеріалу, що має високу міцність і пружність. Для того щоб жорсткість пружини була максимальною, при її виробництві застосовують високовуглецеві леговані сталі. На практиці зустрічаються ситуації, коли пружний елемент застосовується в середовищі, що має високу агресивність. У таких випадках його необхідно виготовляти з нержавіючої сталі або бронзи. Невеликі за розмірами пружини можна навити з дроту. А ось потужні пружні елементи для додання їм більшої витривалості необхідно виробляти з відпаленого металу. До того ж після формування такі пружини додатково загартовують.

По виду навантажень, які впливають на пружні елементи, їх підрозділяють на окремі групи. Виділяють пружини:
-сжатія-
-растяженія-
-крученія-
-вигину.

Конструкція елементів, що працюють на стиск, розрахована на зменшення їх довжини при впливі певного навантаження. У стані спокою їх витки не стикаються між собою. Пружина, стиснення якої може викликати втрату її стійкості, встановлюється у спеціальних склянках або на оправках. Торці даного елемента піддають спеціальній шліфовці, а витки, що знаходяться на кінцях, підтискають до сусідніх.

Пружина розтягування розраховується на навантаження, наслідком якої є збільшення її довжини. У стані спокою витки таких елементів зімкнуті між собою. Конструкція пружини передбачає кільця або гачки для її закріплення. Вони розташовуються на кінцях крайніх витків.

Пружини кручення і вигину перетворюють енергію деформації, посилюючи багаторазово пружність матеріалу, з якого вони виготовлені. Цей процес можливий за рахунок збільшення довжини витків.

Жорсткість пружини є величиною фізичної. Вона характеризує робочу силу пружного елемента при одному міліметрі розтягування або натиску. При цьому жорсткість пружини є величиною, пропорційною силі впливу. Закон, що закріплює дане поняття, був відкритий фізиком з Англії Робертом Гуком. За його теорією, розтягнення пружини одно силі, що впливає на неї.

Пружні елементи знаходять своє застосування в різних сферах. Так, наприклад, при виробництві ортопедичних матраців використовуються пружини, конструкція яких розрахована на роботу при впливі сил стиснення. При цьому для створення найбільшого комфорту жорсткість пружини, яка встановлюється в місцях, що піддаються найбільшої деформації, максимальна. І, навпаки, в місцях, де тиск тіла мінімально, встановлюють пружину з найменшою жорсткістю.

Широке застосування знаходять пружні елементи при виробництві автомобілів. Вони грають практично вирішальну роль у поведінці транспортного засобу на проїжджій частині. Пружини підвісок спроектовані на створення зусилля, яке перешкоджає крену кузова. У тих випадках, коли жорсткість такої пружини занадто велика, автомобіль може надмірно розгойдуватися. При цьому пасажири негативно сприймають кожну ямку або горбок на проїжджій частині дороги. Для того щоб поліпшити керованість транспортного засобу, необхідно знизити жорсткість підвіски. Як правило, підбір пружини здійснюється таким чином, щоб найменша відстань між її витками перевищувало шість з половиною міліметрів. Визначити жорсткість пружного елемента можливо за допомогою підлогових ваг, ручного преса і лінійки.

В даний час часто використовують пружини, що мають змінний крок витків по всій довжині. При статичному навантаженні весь елемент в цілому забезпечує необхідну жорсткість підвіски. При збільшенні сили впливу відбувається замикання витків, що мають менший крок, і знижується їх робоче кількість. При цьому зростає жорсткість пружини. При виробництві спортивних автомобілів також використовують пружні елементи з витками, що мають різні кроки. Це забезпечує найбільшу можливість регулювання шасі.