本文解释了什么是弹簧,也称为弹簧。此外,您还将了解不同类型的弹簧及其应用。
什么是弹簧?
弹簧(或弹簧)是弯曲成线圈的金属体,在压缩或膨胀后可以恢复其形状。换句话说,弹簧是一种不会永久变形的弹性元件,但在停止对弹簧施加力后,它会恢复到原来的形状。
弹簧由不同的材料制成,尽管最常见的材料是不锈钢,但也使用塑料或含有碳、铬、硅或其他成分的合金。
弹簧的特性之一是,当它相对于其静止位置被压缩或伸长时,它会施加与其伸长量成比例但方向相反的力。下面我们就来看看弹簧的弹力是如何计算的。
这种特殊性意味着弹簧在工程中有很多应用。一般来说,弹簧设计用于提供阻力或缓冲外部压力。下面我们还将了解弹簧的用途。
弹簧的种类
弹簧的类型有:
- 电压弹簧。
- 压缩弹簧。
- 弯曲弹簧。
- 扭转弹簧。
- 其他类型的弹簧。
请注意,通常弹簧类型是根据施加在其上的负载力进行分类的,但也有其他标准将它们分类为其他不同类型。
下面您可以看到每种类型弹簧的说明以及示例照片,以便您了解每种类型弹簧的外观。
弹簧拉力
顾名思义,拉伸弹簧通过拉力工作,因此当对其施加力时,弹簧会拉伸。这些类型的弹簧通常一端有一个钩子,以便更容易拉伸或悬挂负载。
压缩弹簧
压缩弹簧设计用于压缩,因此施加在弹簧上的力越大,压缩得越多。许多机器的机构中都使用压缩弹簧来缓冲负载。
弯曲弹簧
弯曲弹簧上的载荷垂直施加。因此,弹簧通过弯曲吸收负载,然后当施加的力停止时恢复到其原始形状。例如,这种类型的弹簧用于车辆机械。
扭转弹簧
扭力弹簧在工作过程中会自行旋转,因为不是施加轴向载荷,而是向其施加扭矩。因此,当对其施加负载时,此类弹簧的末端会旋转。
其他类型弹簧
最后,应该指出的是,也有能够与不同类型的力一起工作的弹簧。例如,有些弹簧可以进行牵引、压缩甚至扭转操作。
弹簧应用
弹簧有许多应用,既可用于日常使用,也可用于工具和机器的工业用途。下面您可以看到弹簧的用途。
- 弹簧或发条可用于驱动,因为通过压缩弹簧所积累的能量可用于为机械装置(例如机械表)提供动力。当弹簧再次松弛时,驱动器停止。
- 弹簧施加的力可用作反作用力,例如在弹簧秤或减震器中。
- 弹簧还用于车辆机构,摩擦离合器或门制动器都采用弹簧进行操作。
- 还可以组合弹簧来分配所施加的载荷,从而将大面积施加的载荷转化为更均匀的载荷。例如,许多床垫都有内置弹簧来分配体重。
- 最后,弹簧还可以用来减少震动的影响,因为它们可以充当减震器。
弹簧的弹力
弹力,也称为恢复力,是弹性弹簧变形时所施加的力。更准确地说,弹力与使弹簧变形的力大小和方向相同,但方向相反。
要计算弹簧施加的弹力,必须将弹簧的弹性常数乘以其位移,然后更改结果的符号。因此,弹簧弹力的公式如下:
金子:
-
是弹力,以牛顿表示。
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为弹簧的弹性常数,单位为N/m。
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是施加外力时弹簧所经历的伸长量,以米表示。
注:负号只是表示弹力的方向与施加在弹簧上的外力方向相反。重要的是,弹力的模量等于弹性常数乘以位移。
该公式称为胡克弹性定律。
弹簧的能量
弹性势能,或简称为弹性能,是由于弹簧施加的力所做的功而在弹簧内部积累的能量。因此,弹性势能是一种与弹簧或弹簧的弹力相关的势能。
弹簧弹性势能的计算公式为:
金子:
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是弹簧的弹性势能,国际单位制中的单位是焦耳(J)。
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为弹簧的弹性常数,单位为N/m。
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是到平衡位置的距离,以米表示。