Виды и типы пружин

Класс «А» и «В» — существенны ли отличия

Для многих автолюбителей жесткость пружин по цветам равносильна жесткости по классам. Класс «А», независимо от цвета, более жесткий, нежели класс «В». На самом деле это не совсем верное утверждение. Класс «А» действительно больше подходит для автомобилей, которые часто эксплуатируются с высокой нагрузкой. Но разница здесь совсем невелика — порядка 25 кг. Несмотря на обязательное нанесение маркировки, до сих пор встречаются образцы, на которых она отсутствует. В таком случае, даже если цветовая маркировка элементов идентична, от их покупки и использования лучше отказаться.

Многими автомобилистами недооценивается значение качественных пружин, особенно при интенсивной эксплуатации автомобиля. Пружины не зря имеют маркировку по цветам — так гораздо проще сориентироваться начинающему водителю, который впервые занимается собственноручной заменой этого элемента. Приобретение изделий надлежащего качества, пусть и по более высокой цене, неизбежно окупится более мягкой ездой, меньшим износом автомобиля, а также меньшими нагрузками на самого водителя. Научно доказано, что высокие вибрационные нагрузки на человека приводят к быстрой утомляемости и снижению концентрации при движении.

Когда зад машины начинает сильно проседать, требуется заменить пружины подвески. «Усталость» этой детали создаёт множество неудобств:

• , из-за чего глушитель и задняя часть задевают кочки на дорогах, цепляют асфальт;
• возникает трение резины в арках задних колёс;
• амортизаторы сильнее изнашиваются, что приводит в поломке других частей подвески и кузова;
• машина перекашивается на одну сторону (обычно из-за облома витков);
• автомашину раскачивает, причём зачастую резко.

От качества пружин зависят плавность хода, его мягкость, также характеристики управляемости.

Замена этой детали необходима, когда владельцы авто желают перевозить большей тяжести груз, некоторые таким способом увеличивают скоростные характеристики машины. Обычно срок эксплуатации пружин составляет 5–10 лет. Однако на российском бездорожье они довольно быстро «устают», сокращая срок своего качественного функционирования до 3 лет.

Кроме того, пружины подвергаются постоянно ударам мелких камней, поверхность повреждается, туда попадает влага и, естественно, начинается коррозия. Потому лучше их регулярно заменять. Например, на ВАЗ 2107 рекомендуют их менять каждые 30 тысяч км пробега.

Типы и виды пружин

Как ранее было отмечено, изготавливаются различные виды пружин, все они обладают своими определенными особенностями, которые стоит учитывать. Классификация проводится по конструктивным признакам. Выделяют следующие типы пружин:

Винтовые. Эта разновидность встречается в различных механизмах, устанавливается практически везде, к примеру, в автомобилях. При этом выделяют следующие типы автомобильных пружин: цилиндрические и конические, а также с переменным диаметром. Следует учитывать, что рассматриваемое изделие представлено витками с одинаковым и различным диаметром. Довольно распространенный признак применения заключается в установке пружинных амортизаторов, которые являются важным элементом конструкции автомобиля. В некоторых случаях проводится установка пружины с переменным шагом витков. Торсионные. Во многом этот вариант исполнения напоминает предыдущий, но при этом работает на кручение и изгиб. Подобная форма пружины позволяет устанавливать ее в качестве основного элемента подвески. Этот же механизм устанавливается для открытия и закрытия дверей, обеспечения функциональности противовесов. Спиральные. Этот вариант исполнения напоминает плоский вид пружины, который закручивается по спирали в виде ленты. Применяется устройство в качестве элемента для накопления кинетической энергии, освобождение которой происходит в определенных случаях. Примером можно назвать настенные или наручные часы, а также другие подобные механизмы. Тарельчатые

Рассматривая классификацию пружин следует уделить внимание тарельчатому варианту исполнения. Этот вариант исполнения не напоминает стандартный вид пружины, так как состоит из нескольких последовательных дисков, соединенных между собой. Основным преимуществом этого варианта исполнения можно назвать слабую степень деформации даже в случае оказания высокой нагрузки

Основным преимуществом этого варианта исполнения можно назвать слабую степень деформации даже в случае оказания высокой нагрузки

Зачастую устанавливается в случае изготовления предохранительных клапанов. Волновые. Этот вид представлен изогнутой по синусоиде металлической лентой, которая плавно накручивается по спирали. Достоинством можно назвать относительно небольшие размеры, из-за высокой точности применяются при создании опорных узлов, подшипников и арматуры, которая перекрывает поток при необходимости. Газовые. Этот вариант исполнения отводится в особую категорию, так как при изготовлении не применяется проволока, а газ вместе с поршнем. Высокая стоимость определена сложностью конструкции, однако она может гасить вибрации и нагрузки с высокой эффективностью.

Основным преимуществом этого варианта исполнения можно назвать слабую степень деформации даже в случае оказания высокой нагрузки. Зачастую устанавливается в случае изготовления предохранительных клапанов. Волновые. Этот вид представлен изогнутой по синусоиде металлической лентой, которая плавно накручивается по спирали. Достоинством можно назвать относительно небольшие размеры, из-за высокой точности применяются при создании опорных узлов, подшипников и арматуры, которая перекрывает поток при необходимости. Газовые. Этот вариант исполнения отводится в особую категорию, так как при изготовлении не применяется проволока, а газ вместе с поршнем. Высокая стоимость определена сложностью конструкции, однако она может гасить вибрации и нагрузки с высокой эффективностью.

Рассматривая все о пружинах следует уделить внимание также классификации по характеру нагрузки. По этому признаку выделяют следующие варианты исполнения:

1. Изгиб. Подобный вид пружины при воздействии силы несущественно меняет свои размеры. Распространены торсионные пакеты, а также тарельчатые виды пружины.
2. Пружина кручения. Этот вариант характеризуется небольшими размерами, устанавливаются при изготовлении прищепок.
3. Сжатие и растяжение. Этот тип пружины весьма распространен, при приложении требуемого усилия происходит изменение линейных размеров. Сегодня он встречается в самых различных механизмах. Сжатие и растяжение применяется при создании промышленного и бытового оборудования.

Приведенная выше информация указывает на то, что есть просто огромное количество различных видов пружин, которые применяются в качестве основных элементов различных механизмов.

Классы и разряды пружин

Данные распространяются на пружины для работы при температурах от — 60 до + 120°С в неагрессивных средах.
Пружины разделяют на классы, виды и разряды

Класс пружин характеризует режим нагружения и выносливости; определяет основные требования к материалам и технологии изготовления

Разряды пружин отражают сведения о диапазонах сил, марках применяемых пружинных сталей, нормативов по допускаемым напряжениям

Выносливость и стойкость пружин

При определении размеров пружин необходимо учитывать, что при v _max > v _k, помимо касательных напряжений кручения, возникают контактные напряжения от соударения витков, движущихся по инерции после замедления и остановок сопрягаемых с пружинами деталей.
Отсутствие соударения витков у пружин сжатия определяется условием v _max/v _k ≤ 1, где
v _max — наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или при разгрузке, м/с;
v _k — критическая скорость пружин сжатия, м/с (соответствует возникновению соударения витков пружины от сил инерции)

Соударение витков отсутствует — лучшую выносливость имеют пружины с низким напряжением τ ₃, т.е. пружины I класса, промежуточную — циклические пружины II класса и худшую — пружины III класса

Интенсивное соударение витков — выносливость располагается в обратном порядке, т.е. повышается с ростом τ ₃. В таком же порядке располагается и стойкость, т.е. уменьшение остаточных деформаций или осадок пружин в процессе работы

Классы пружин

по ГОСТ 13764

Класс пружин	Вид пружин	Нагружение	Выносливость N F установленная безотказная наработка, циклы	Инерционное соударение витков
I	Сжатия и растяжения	Циклическое	1 107	Отсутствует
II	Сжатия и растяжения	Циклическое и статическое	1 105	Отсутствует
III	Сжатия	Циклическое	2 103	Допускается

Что потребуется

Чтобы сделать пружину своими руками, подготовьте следующие расходные материалы и оборудование:

• стальную проволоку, диаметр которой должен соответствовать размеру поперечного сечения витков вашего будущего пружинного изделия;
• обычную газовую горелку;
• инструмент, который обязательно есть в каждой слесарной мастерской;
• слесарные тиски;
• печь, в качестве которой может быть использовано и нагревательное устройство бытового назначения.

Навивать спираль легче с помощью приспособлений, конструкция которых зависит от размеров и жесткости пружины

Проволоку, если ее диаметр не превышает 2 мм, можно не подвергать предварительной термической обработке, так как ее легко согнуть и без этого. Перед тем как наматывать такую проволоку на оправку требуемого диаметра, ее необходимо разогнуть и тщательно выровнять по всей длине намотки.

Выбирая диаметр оправки, следует учитывать размеры пружины, которую вы собираетесь сделать в домашних условиях. Чтобы компенсировать упругую деформацию проволоки, диаметр оправки выбирают несколько меньше, чем требуемый размер внутреннего поперечного сечения будущего изделия.

Приспособление для навивки спиральной пружины

В том случае, если диаметр проволоки, из которой вы своими руками собираетесь сделать пружину, больше 2 мм, ее необходимо предварительно отжечь, так как без такой процедуры выравнивать ее и навивать на оправку будет затруднительно.

Основные разновидности

Прежде чем приступим к рассмотрению разновидностей пружин для авто, коротко вспомним, зачем они нужны. Передвигаясь по неровностям, автомобиль должен сохранять мягкость. В противном случае поездка не будет отличаться от передвижения на повозке. Для обеспечения комфорта автопроизводители оснащают транспорт подвеской.

На самом деле комфорт при использовании подвески – это дополнительный бонус. Первостепенное назначение пружин в авто – безопасность транспорта. Когда колесо на скорости наезжает на препятствие, например на кочку, амортизатор смягчает удар. Однако чтобы машина не теряла сцепление с дорожным покрытием, колесо нужно быстро вернуть на твердую поверхность.

Подробней о том, зачем машине пружины, рассказано в этом видео:

Для чего предназначены пружины авто?

Watch this video on YouTube

Для этой цели и нужны пружины. Но если в транспортных средствах использовать только их, на скорости даже небольшая кочка заставит машину сильно раскачиваться, что также приведет к потере сцепления. По этой причине пружины в современных транспортных средствах используются совместно с амортизаторами.

Классификация всех пружин для машин следующая:

1. Стандарт. Такой автомобильный элемент устанавливается заводом-изготовителем при сборке модели на конвейере. Эта разновидность соответствует техническим характеристикам, указанным в технической документации машины.
2. Усиленный вариант. Такие пружины более жесткие, чем заводский аналог. Этот тип отлично подойдет для транспорта, эксплуатируемого в сельской местности, так как пружины в этом случае будут испытывать больше нагрузки. Так же такими модификациями оснащаются машины, которые часто перевозят грузы и буксируют прицеп.
3. Повышающая пружина. Помимо увеличенного дорожного просвета такие пружины повышают грузоподъемность автомобиля.
4. Понижающие пружины. Обычно такой вид используют любители спортивной езды. У заниженного автомобиля центр тяжести находится ближе к дороге, благодаря чему увеличивается аэродинамика.

Несмотря на то, что каждая модификация имеет свое различие, все они изготавливаются по особенной технологии.

Пружины сжатия

Ищите пружины и заказывайте их в режиме онлайн.

Компания Vanel изготавливает пружины сжатия из хромокремниевой стали, обеспечивающей наилучшую усталостную прочность и наибольший коэффициент упругости.

Оцинкованные пружины

Оцинкованные пружины имеются в наличии на складе

Важно отметить, что они имеют те же параметры, что и стальные пружины. Эти пружины более устойчивы к коррозии и дешевле нержавеющей стали

Параметры пружин сжатия

Физические параметры

• d (Диаметр проволоки) : данный параметр указывает толщину проволоки, используемой для изготовления пружины.
• S (Стержень) : данный параметр соответствует максимальному диаметру стержня, который может вставляться в пружину. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 2 % (для сведения).
• Di (Внутренний диаметр) : внутренний диаметр пружины может вычисляться путем вычитания из значения внешнего диаметра пружины величины диаметра проволоки, умноженной на два. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 2 % (для сведения).
• De (Внешний диаметр) : внешний диаметр пружины может вычисляться путем прибавления к значению внутреннего диаметра пружины величины диаметра проволоки, умноженной на два. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 2 % (для сведения).
• H (Расточка) : это минимальный диаметр отверстия для хода пружины. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 2 % (для сведения).
• P (Шаг) : среднее расстояние между двумя последовательно идущими рабочими витками пружины. Допустимое отклонение для этого параметра составляет (для сведения).
• Lc (Длина в сжатом состоянии) : максимальная длина пружины после полной блокировки. Данный параметр указан справа на схеме. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 15 % (для сведения).
• Ln (допустимая длина): максимально допустимая длина пружины после установки. Если прогиб больше, это может вызвать неупругую деформацию (необратимое изменение формы под воздействием прилагаемой силы). В большинстве случаев, не существует никакой опасности деформации пружины. Таким образом,Ln = Lc + Sa , гдеSa это сумма минимально допустимых расстояний между рабочими витками
• L0 (Свободная длина) : свободная длина измеряется, когда пружина находится не в сжатом положении после первой блокировки (при необходимости). Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 2 % (для сведения).
• К-во витков : общее количество витков пружины (на схеме, представленной выше, их шесть). Чтобы подсчитать количество рабочих витков, достаточно вычесть два крайних витка.
• R (Коэффициент упругости) : данный параметр определяет противодействие пружины при ее сжатии. Он измеряется следующим образом: 1 даН/мм = 10 Н/мм. Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 15 % (для сведения).
• L1 & F1 (Длина под нагрузкой F) : нагрузка F1 при длине L1 может вычисляться по следующей формуле:F1 = (L0-L1) * R , из которой можно вывести формулу, позволяющую рассчитать длину L1L1 : L1 = L0 — F1/R .
• Шлифовка : указывается, если края пружины отшлифованы.
• Артикул: все пружины имеют уникальный артикул:тип . (De * 10) . (d * 100) . (L0 * 10) . материал . Для пружин сжатия типу соответствует букваC . материалы обозначаются следующими буквами:A ,I ,N etS . Например: артикулC.063.090.0100.A — это пружина сжатия внешним диаметром 6,3 мм, из стальной проволоки диаметром 0,9 мм и свободной длиной 10 мм.

Материалы

• A (Рояльная проволока) : сталь, соответствующая стандарту EN 10270-1 klass класс SH
• I (Нержавеющая сталь) : нержавеющая сталь 18/8, соответствующая стандарту Z10 CN 18.09.
• N (Оцинкованная проволока) : оцинкованная стальная пружинная проволока.

Характеристики

• Торцы : все пружины сжатия представляют собой витки, соединенные с торцами.
• Коэффициент упругости : Допустимое отклонение для этого параметра составляет +/- 15 % (для сведения).

Что такое торсионные пружины и как они работают?

Торсионная пружина – это механизм, работающий за счёт скручивания. В отличие от предыдущего варианта, они устанавливаются непосредственно на валу. Когда вал приводится в движение приводом и крутится, пружина начинает раскручиваться и накапливает энергию. Если отпустить ручку ворот, они автоматически откроются, так как торсион будет стремиться вернуться в состояние покоя.

Торсионная пружина

Торсионный привод достаточно мощный и надёжный, потому используется для оснащения тяжёлых ворот, но может быть установлен и на небольшое полотно.

Преимущество торсионных пружин в том, что они легко справляются с тяжеловесными воротами – с калиткой, промышленные и т. п.

Ресурс торсионов такой же, как и у пружин растяжения, но при этом они более выносливые по поднимаемому весу. Однако регулярное обслуживание требуется даже таким выносливым механизмам. Торсионные пружины нужно подтягивать, чтобы избежать заклинивания или падения створки. Тут стоит отметить ещё одно преимущество – даже в случае неисправности сработает механизм предотвращения падения. Храповая муфта заблокирует движение полотна, и ни машина, ни человек не получат травм.

Торсион в конструкции секционных ворот

Устанавливать ворота с торсионами можно на проёмы с высотой 210 мм и более (в домашнем гараже) и 400 мм и более (в промышленном). Если такой возможности нет, можно рассмотреть вариант установки ворот внутри помещения, на внутренней части притолоки, но это повысит стоимость конструкции и монтажа.

Физические характеристики пружин

Цилиндрические пружины характеризуются рядом параметров, сочетание которых обуславливает их жесткость — способность сопротивляться деформации:

1. материал; пружины чаще всего изготавливают из стальной проволоки, причем сталь в них применялася особая, ее характеризует среднее или высокое содержание углерода, низкое содержание других примесей (низколегированный сплав) и особая термообработка (закалка), придающая материалу дополнительную упругость;
2. диаметр проволоки; чем он меньше, тем эластичнее пружина, но тем меньше ее способность запасать энергию; пружины сжатия изготавливают, как правило, из более толстой проволоки, чем пружины растяжения;
3. форма сечения проволоки; не всегда проволока, из которой намотана пружина, имеет круглое сечение; уплощенное сечение имеют пружины сжатия, чтобы при максимальном сокращении длины (виток «садится» на соседний виток) конструкция была более устойчивой;
4. длина и диаметр пружины; длину пружины следует отличать от длины проволоки, из которой она намотана; эти два параметра согласуются через количество витков и диаметр пружины, который, в свою очередь, не следует путать с диаметром проволоки.

Требуется вычитка, рецензия учебной работы? Задай вопрос преподавателю и получи ответ через 15 минут! Задать вопрос

Существуют и другие физические характеристики, влияющие на работоспособность пружин. Например, при повышении температуры металл становится менее упругим, а при существенном ее понижении может стать хрупким. При интенсивной эксплуатации пружина со временем теряет часть упругости по причине постепенного разрушения связей между атомами кристаллической решетки.

Виды пружин

Витая цилиндрическая пружина сжатия Тарельчатые пружины

Место установки тарельчатых пружин

По виду воспринимаемой нагрузки

• пружины сжатия;
• пружины растяжения;
• пружины кручения;
• пружины изгиба.

Пружины растяжения

— рассчитаны на увеличение длины под нагрузкой. В ненагруженном состоянии обычно имеют сомкнувшиеся витки. На концах для закрепления пружины на конструкции имеются крючки или кольца.

Пружины сжатия

— рассчитаны на уменьшение длины под нагрузкой. Витки таких пружин без нагрузки не касаются друг друга. Концевые витки поджимают к соседним и торцы пружины шлифуют. Длинные пружины сжатия, во избежание потери устойчивости, ставят на оправки или стаканы. Волновые пружины, навитые из синусоидальной металлической ленты, отличаются более высокой устойчивостью благодаря соприкасающимся вершинам волн соседних витков.

Также пружина Бурдона

— трубчатая пружина в манометрах для измерения давления, играющая роль чувствительного элемента.

Витки пружин растяжения-сжатия под действием постоянной по величине силы испытывают напряжения двух видов: изгиба и кручения.

Пружина изгиба

— применяется для передачи упругих деформаций при незначительных изменениях геометрических размеров пружины или пакета пружин (рессоры, тарельчатые пружины).Они имеют разнообразную простую форму ( торсионы, стопорные кольца и шайбы, упругие зажимы, элементы реле и т.п.)

Пружины кручения

— могут быть двух видов:

• торсионные — стержень, работающий на кручение (имеет большую длину, чем витая пружина)
• витые пружины, работающие на кручение (как в бельевых прищепках, в мышеловках и в канцелярских дыроколах).

По конструкции

• витые цилиндрические (винтовые);
• витые конические (амортизаторы);
• спиральные (в балансе часов);
• плоские;
• пластинчатые (например, рессоры);
• тарельчатые;
• волновые;
• торсионные;
• жидкостные;
• газовые.

Соответствие маркировки пружин модели

Рассмотрим, какие пружины нужно использовать в конкретных моделях автопроизводителя ВАЗ:

• Пружины 2101 предназначены только для «копейки»;
• Более жесткая модификация имеет маркировку 21012. Они изготавливаются из более толстых прутьев, что делает изделия усиленными по сравнению с предыдущим аналогом. Их устанавливают на классику, в которой нужна более энергоемкая подвеска;
• Пружины с символами 2102 предназначены для универсалов модели 2102 и 21014. По сравнению с предыдущими модификациями эти детали на два сантиметра длиннее. Их можно ставить на седан, но только в том случае, если машина эксплуатируется в сельской местности. Такие пружины немного увеличивают клиренс машины. Однако их нельзя устанавливать, чтобы автомобиль смог перевозить более тяжелые грузы, чем предусмотрено производителем. В противном случае совсем скоро придется ремонтировать кузов.
• Обозначение 2108 получают детали, предназначенные для переднеприводных авто ВАЗ. Исключением является «Ока» и модели с мотором на 16 клапанов. Стоит учесть, что эти же пружины предназначены и для 21099. На эту модель не существует отдельных пружин, поэтому предложение продавца приобрести «оригиналы» для 99-й это не что иное, как попытка продать стандартные детали по большей стоимости.
• Элементы европейских производителей с маркировкой 2110 предназначены для моделей, начиная с 21102, и заканчивая 21104, а также для ВАЗ-2112 и 2114. Европейский вариант делает машину на 2 сантиметра ниже, но делает ее более управляемой на больших скоростях. Не стоит использовать такие детали на транспорте, часто передвигающемся по грунтовым дорогам и пересеченной местности.
• Модификации 2111 предназначены для задних подвесок моделей с идентичной маркировкой, а также ВАЗ-2113.
• Пружины из категории 2112 предназначены для передней части подвески таких моделей: 21113, 21103 и 2112.
• Полноприводные автомобили семейства ВАЗ оснащаются пружинами 2121.

Мини-блоки

Конструкция пружины в виде мини-блока имеет витки, диаметр которых подобран таким образом, чтобы витки входили друг в друга, когда пружина сильно сжимается: отсюда и название — мини-блок.

Такое конструктивное решение может уменьшить длину блока в сжатом состоянии таким образом, что она не будет превышать диаметра пружинной проволоки более, чем в два раза. Таким образом, получается очень маленький блок, и следовательно, экономится пространство. Это может быть ценным для конструкции задней части автомобиля, если там, например, необходим увеличенный багажник.

Важно отметить, что способность витков входить один в другой регулируется только изменением диаметра витков, и не зависит от типа используемого материала (коническая проволока или проволока с постоянным сечением). Для такой конструкции иногда используется конический материал, что делает пружину более легкой, но с другой стороны, увеличивает риск преждевременной поломки конечных витков. Более подробную информацию об этом можно прочесть в нашей технической брошюре

Более подробную информацию об этом можно прочесть в нашей технической брошюре.

Пружины в виде мини-блока могут иметь как линейные, так и прогрессирующие характеристики, что достигается использованием либо конической, либо параллельной проволоки. При этом часто у них линейный шаг, поскольку уменьшенный диаметр проволоки компенсирует уменьшение внешнего диаметра пружины. Для этой конструкции Lesjöfors всегда использует проволоку с постоянным сечением; это отвечает требованиям к мини-блокам и требованиям по нагрузке, а также позволяет избежать риска преждевременной поломки конечных витков.