Пружины растяжения и сжатия находятся буквально на противоположных сторонах спектра пружин. Пружины растяжения используются в основном для удержания двух компонентов вместе, в то время как пружины сжатия лучше всего подходят для предотвращения встречи компонентов. Оба используют конструкцию катушки для обеспечения эластичности и прочности, но они работают по двум различным принципам упругой потенциальной энергии.
пружина растяжения обычно изготавливается из проволоки меньшего сечения и наматывается очень туго. Оба конца могут иметь петли или крючки для крепления. Пружины детского батута являются яркими примерами пружин растяжения в действии. Каждая пружина крепится к отрезку полотна и металлической опорной раме. Без нагрузки пружины растяжения остаются компактными и нерастянутыми. Когда ребенок прыгает по полотну, отдельные пружины получают частичную нагрузку, а витки растягиваются.
В этот момент, когда витки растянуты до предела, пружина содержит наибольшую потенциальную энергию. Когда пружины с силой возвращаются в исходное положение, вся эта энергия высвобождается, и ребенок подбрасывается в воздух. Это основная функция пружины растяжения, позволяющая внешней силе создавать натяжение, но затем использующая потенциальную энергию, чтобы стянуть компоненты вместе. Худшее повреждение, которое может выдержать пружина растяжения, — это растяжение сверх ее естественных пределов. Как только витки пружины растяжения повреждены, она не может вернуться в исходное состояние натяжения. Пружины растяжения обычно имеют кольца или петли на каждом конце, чтобы облегчить соединение с компонентами.
Пружины сжатия предназначены для работы по-другому. Обычно они изготавливаются из проволоки большего сечения и не наматываются тугими витками. Пружины сжатия могут иметь кольца на каждом конце, которые выдерживают их нагрузку. Детская пого-палка или автомобильный амортизатор являются примерами технологии пружин сжатия. Пружина естественно находится в покое, когда находится в растянутом положении. Когда ребенок прыгает на пого-стике, пружина внутри игрушки сжимается. Ребенок может приложить к пружине только определенное усилие, поэтому она будет содержать примерно такое же количество потенциальной энергии. Пружина сжатия содержит наибольшую потенциальную энергию, когда она сжата. Пружина возвращается в свое естественное положение, попутно высвобождая свою энергию. Ребенок подбрасывается в воздух из-за этого действия отдачи.
Один небольшой пример пружины сжатия называется пружина Belleville или шайба Belleville. Шайба на самом деле представляет собой диск с отчетливо изогнутым центром. При приложении силы к шайбе она начинает сплющиваться и становиться прочнее. Инженеры часто используют пружины Belleville в различных комбинациях, чтобы воспроизвести качества других пружинных систем. Эти шайбы часто используются, например, когда две части машины необходимо подвесить или защитить от ненужных ударов.
Пружины сжатия также можно найти в матрасах и сейсмостойких фундаментах. Основной проблемой, с которой сталкиваются пружины сжатия, является возможность изгиба под давлением. Если пружина сжатия получает неравномерную нагрузку, витки могут прогнуться и выйти из строя. По этой причине многие пружины сжатия защищены гибкими, но прочными бахилами из резины, ткани или пластика. Во избежание крупных отказов необходимо учитывать общую длину пружины сжатия. Длина пружины сжатия должна контролироваться (если она не направляется), чтобы гарантировать, что она не изгибается и не изгибается. Пружины сжатия обычно имеют концы с плоской шлифовкой, так что они параллельны друг другу, что обеспечивает равномерное усилие на протяжении всего хода.
Пружины растяжения и сжатия могут иметь различное применение, но каждая из них демонстрирует полезность потенциальной энергии и многообразие вариантов использования спиральной конструкции.
Постоянный участник AboutMechanics, Майкл любит проводить исследования, чтобы удовлетворить свое обширное любопытство по различным загадочным темам. Прежде чем стать профессиональным писателем, Майкл работал репетитором английского языка, поэтом, диджеем и ди-джеем.