Torsión del resorte de la barra de torsión patentada
El resorte es una pieza mecánica que funciona por fuerza elástica. Generalmente hecho de acero para resortes. Se utiliza para controlar el movimiento de piezas de máquinas, reducir golpes o vibraciones, almacenar energía, medir el tamaño de la fuerza, etc. , ampliamente utilizado en máquinas e instrumentos. Según la forma, se distinguen principalmente muelles helicoidales, muelles helicoidales y ballestas.
[Editar este párrafo] Sus funciones principales
① Controlar el movimiento de maquinaria, como resortes de válvulas en motores de combustión interna y resortes de control en embragues. ②Absorbe la vibración y la energía del impacto, como resortes amortiguadores debajo de vagones y vagones de tren, resortes amortiguadores en acoplamientos, etc. (3) Almacenar y producir energía en forma de potencia, como los resortes de los relojes y los resortes de las armas de fuego. ④ Se utilizan como componentes de medición de fuerza, como dinamómetros, resortes en balanzas de resorte, etc. La relación entre la carga y la deformación de un resorte se llama rigidez del resorte. Cuanto mayor sea la rigidez, más rígido será el resorte.
Los resortes se pueden dividir en resortes de tensión, resortes de compresión, resortes de torsión y resortes de flexión según sus propiedades de fuerza, según sus formas, se pueden dividir en resortes de disco, resortes anulares, resortes de láminas y resortes en espiral. y espirales de cono truncado. Muelles y muelles de barra de torsión. Los resortes cilíndricos comunes se pueden fabricar en varios tipos según la carga debido a su fabricación simple, estructura simple y amplia aplicación. En términos generales, los materiales de fabricación de resortes deben tener un límite elástico alto, un límite de fatiga, tenacidad al impacto y buenas propiedades de tratamiento térmico. Los más utilizados incluyen acero para resortes al carbono, acero para resortes de aleación, acero para resortes de acero inoxidable, aleación de cobre, aleación de níquel, caucho, etc. Los métodos de fabricación de resortes incluyen el método de laminado en frío y el método de laminado en caliente. Generalmente, el diámetro del alambre para resortes es inferior a 8 mm mediante el método de laminado en frío y superior a 8 mm mediante el método de laminado en caliente. Algunos resortes deben estamparse o granallarse después de fabricarse, lo que puede mejorar la capacidad de carga del resorte.
El resorte es un componente elástico muy utilizado en la industria mecánica y electrónica. Cuando se carga, puede producir una gran deformación elástica y convertir el trabajo mecánico o la energía cinética en energía de deformación. Después de la descarga, la deformación del resorte desaparece y vuelve a su forma original, y la energía de deformación se convierte en trabajo mecánico o energía cinética.
[Editar este párrafo] Lección sobre resortes
Según las propiedades de fuerza, los resortes se pueden dividir en resortes de tensión, resortes de compresión, resortes de torsión y resortes de flexión según la forma que tengan; Se pueden dividir en resortes de forma de disco, resortes anulares, resortes de láminas, resortes helicoidales, resortes de espiral truncados y resortes de barra de torsión. Los resortes cilíndricos comunes se pueden fabricar en varios tipos según la carga debido a su fabricación simple, estructura simple y amplia aplicación. En términos generales, los materiales de fabricación de resortes deben tener un límite elástico alto, un límite de fatiga, tenacidad al impacto y buenas propiedades de tratamiento térmico. Los más utilizados incluyen acero para resortes al carbono, acero para resortes de aleación, acero para resortes de acero inoxidable, aleación de cobre, aleación de níquel, caucho, etc. Los métodos de fabricación de resortes incluyen el método de laminado en frío y el método de laminado en caliente. Generalmente, el diámetro del alambre para resortes es inferior a 8 mm mediante el método de laminado en frío y superior a 8 mm mediante el método de laminado en caliente. Algunos resortes deben estamparse o granallarse después de fabricarse, lo que puede mejorar la capacidad de carga del resorte.
¿Qué es un resorte helicoidal?
Los resortes helicoidales, también conocidos como resortes de torsión, son resortes que sufren deformación por torsión y sus partes de trabajo también están enrolladas firmemente en forma de espiral. La estructura final del resorte de torsión es un brazo de torsión procesado en varias formas en lugar de un gancho. Los resortes de torsión se utilizan a menudo en mecanismos de equilibrio mecánico y se utilizan ampliamente en la producción industrial, como automóviles, máquinas herramienta y aparatos eléctricos.
¿Qué es un resorte de tensión?
Los resortes de tensión son resortes helicoidales que soportan tensión axial y generalmente están hechos de materiales de sección circular. Cuando no hay carga, las espiras de un resorte de tensión suelen estar apretadas sin espacios.
¿Qué es un resorte de compresión?
Los resortes de compresión son resortes helicoidales que soportan una presión axial. Los materiales utilizados son en su mayoría de sección circular, pero también se fabrican con acero rectangular y multifilares. Los resortes suelen estar igualmente espaciados. Los resortes de compresión están disponibles en formas cilíndricas, cónicas, convexas y cóncavas, así como en una pequeña cantidad de formas no circulares. Hay un cierto espacio entre las espiras de un resorte de compresión. Cuando se somete a una carga externa, el resorte se contrae y deforma para almacenar energía de deformación.
¿Qué es un resorte de torsión? Los resortes de torsión utilizan el principio de palanca para torcer o rotar materiales elásticos blandos y resistentes, dándoles una enorme energía mecánica.
[Editar este párrafo] Nombre de las piezas del resorte:
(1) Diámetro del alambre del resorte d: El diámetro del alambre de acero utilizado para fabricar los resortes.
(2) Diámetro exterior del resorte d: el diámetro exterior máximo del resorte.
(3) Diámetro interior del resorte D1: el diámetro exterior mínimo del resorte.
(4) El diámetro medio del resorte D2: el diámetro promedio del resorte. Su fórmula es: D2 =(D+D 1)÷2 = D 1+D = D-D
(5)t: Además del anillo de soporte, dos vueltas adyacentes del resorte corresponden a puntos en el diámetro de paso La distancia axial entre ellos es el paso, representado por T.
(6) Número efectivo de vueltas n: número de vueltas que el resorte puede mantener en el mismo paso.
(7) Número de vueltas de soporte n2: para que el resorte reciba una fuerza uniforme durante el funcionamiento y garantizar que el eje sea perpendicular a la cara del extremo, ambos extremos del resorte a menudo se aprietan durante la fabricación. El número de rotación apretado solo juega un papel de soporte y se llama anillo de soporte. Generalmente hay 1.5T, 2T y 2.5T, y comúnmente se usa 2T.
(8) Número total de giros n1: la suma del número de giros efectivos y el número de giros de apoyo. Eso es n1=n+n2.
(9) Altura libre H0: altura del resorte cuando no se aplica ninguna fuerza externa. Calcular según la siguiente fórmula: H0 = NT+(N2-0,5)D = NT+1,5d (cuando N2 = 2).
(10) Longitud de expansión del resorte L: longitud de alambre de acero necesaria para enrollar el resorte.
L ≈ n1 (л d2) 2+N2 (resorte de compresión) L =лd2n+longitud de expansión del gancho (resorte de tensión)
(11) Dirección en espiral: hay rotación hacia la izquierda y hacia la derecha, generalmente hacia la derecha. rotación de la mano, como se muestra en el dibujo. Los no especificados son generalmente diestros.
(12) Relación de bobinado del resorte; relación entre el diámetro de paso d y el diámetro del alambre de acero d
[Editar este párrafo] Diagrama de regulación del resorte
(1) En En una vista paralela a la línea del resorte helicoidal, el contorno de cada círculo se dibuja como una línea recta.
(2) Para resortes con más de 4 vueltas efectivas, solo se pueden dibujar de 1 a 2 vueltas en ambos extremos (excluyendo los círculos de soporte). Conecte el medio con una línea de puntos que pase por el centro del alambre de acero para resortes.
(3) En el dibujo, cuando no se especifica la dirección de rotación del resorte, todos los resortes helicoidales se dibujan como derechos, y los resortes izquierdos también se dibujan como derechos, pero el Se debe marcar la palabra "izquierda".
[Editar la aplicación del resorte en este párrafo
La mayoría de materiales tienen distintos grados de elasticidad. Si se doblan, recuperan su forma con gran fuerza. Alguien en la historia de la humanidad debe haber notado que las ramas de los árboles jóvenes y los árboles jóvenes son muy flexibles, ya que muchas culturas primitivas aprovecharon esta característica metiendo un palo detrás de una puerta o jaula especializada, o derribándolo con un nudo corredizo en el poste; Cuando se libera la tensión, el palo o la varilla rebotará. Así capturan aves y animales. De hecho, el arco es un resorte que utiliza la elasticidad del árbol pequeño; primero tira del arco hacia atrás y luego suéltalo para que rebote. En la Edad Media, esta idea comenzó a aparecer en máquinas como telares, tornos, taladradoras, amoladoras y sierras. El operador se desliza hacia abajo con la mano o el pedal para bajar la máquina en funcionamiento. En este momento, una varilla fijada a la máquina con una cuerda rebota, creando un movimiento alternativo.
La resistencia a la torsión de un material elástico no depende de su flexibilidad. Durante el Imperio griego (probablemente el siglo IV a. C.), se inventaron los resortes de torsión, utilizando tendones retorcidos o cuerdas de lana que se tensaban en lugar de simples resortes para mejorar el poder de las ballestas y trabuquetes de piedra. En esta época, la gente empezó a darse cuenta de que los metales eran más elásticos que la madera, la queratina o cualquier sustancia orgánica similar. Filón (que escribió alrededor del año 200 a. C.) lo presentó como un nuevo descubrimiento. Esperaba que los lectores se mostraran incrédulos. La flexibilidad de las espadas celtas y españolas atrajo la atención de sus predecesores en Alejandría. Para descubrir por qué Chujian es elástico, realizaron muchos experimentos. Entonces su maestro Kechibi inventó la catapulta. Los resortes de las catapultas estaban hechos de placas de bronce curvadas; de hecho, estos fueron los primeros resortes de láminas. El propio Filón mejoró aún más estos trabuquetes. Después de inventar esta catapulta, al creativo Kertesby se le ocurrió otra catapulta que utilizaba la fuerza elástica generada por el aire en el cilindro bajo presión.
Llevó mucho tiempo pensar que un resorte de metal podía almacenar más energía si se comprimía una varilla en espiral en lugar de doblar una varilla recta. Según la biografía de Brunelleschi, hizo un despertador en el que se utilizaron varias generaciones de resortes. Alguien señaló recientemente que hay un patrón de este reloj despertador en un manual mecánico de finales del siglo XV, con unos extraños relojes de resorte en espiral. Este tipo de resorte también se utiliza en las modernas trampas para ratones. Los relojes con resortes helicoidales (resortes que se comprimen horizontalmente en lugar de verticalmente) debieron usarse alrededor de 1460, pero eran básicamente lujos reales. Hubo que esperar alrededor del siglo I para que el reloj de resorte se convirtiera en un símbolo de la clase media.
Válvula utilizada para controlar la dirección del flujo
Debido a que una válvula solo permite que el agua u otros fluidos (como el aire) fluyan en una dirección, es casi seguro que comenzó como parte de una Fuelles Tal como surgió, el fuelle fue una de las primeras herramientas que requería este tipo de movimiento. En un artículo sobre la metalurgia del Renacimiento, Agrícola decía que el fuelle de una fragua tenía una placa delgada un poco más larga y ancha que el ojo. "La tabla delgada se cubre con piel de cabra y se ata a la tabla con una correa, con el lado de las rebabas cayendo al suelo". cierra. "La válvula de mariposa debe haber sido anterior a la época de Agricola y es tan antigua como el fuelle de cuña. Pero es difícil determinar la fecha exacta de su introducción, ya que el término válvula de mariposa proviene de los antiguos fuelles de cuero (en los que el operador podía usar los pies o la mano cubriendo los ojos). Está claro que los primeros modelos son lámparas de bronce de la dinastía helénica, pero nadie menciona la válvula de un pez moribundo hasta que el difunto poeta romano Osunius coloca la branquia en la tierra.
Se puede decir que la historia del uso mecánico de las válvulas proviene de Ueckert Sibi. . El comienzo de la bomba de presión. Victoravis y el rey Herodes dieron una explicación detallada de la bomba de presión y dijeron: "La lámina en forma de anillo hábilmente instalada en la boca del tubo no dejará escapar lo que se presiona en el recipiente. "Parece ser que la válvula de trampilla original de la bomba de presión Cagepi tenía una forma cilíndrica larga, que ya se utilizaba en aquella época para ventilar el tejado. Más tarde se utilizó una trampilla rectangular, pero el nombre se mantuvo sin cambios. Varias bombas de presión romanas tienen ha sido reparado y las válvulas han sido severamente corroídas, pero aún es reconocible. Heron, hablando de usar una bomba de presión de dos cilindros como extintor de incendios, también introdujo una válvula de disparo primitiva, unos pequeños discos que se deslizan hacia arriba y hacia abajo sobre tres pilares curvos. El mecanismo hidráulico de Ketcibi tiene una válvula de corredera. Además, antes del Renacimiento, todas las válvulas de bomba y fuelle eran válvulas de mariposa (o válvulas con bisagras).
El slapper saltador en forma de cono inventado por Leonardo da Vinci es sin duda el manual de invención mecánica de Ramelli.
(1588). Aleotti, contemporáneo de Ramelli, utilizó válvulas de mariposa para controlar el flujo de agua en las tuberías en un espectáculo de marionetas automático. Pero desde la época de Heron hasta la invención de la máquina de vapor, estos batidores no se utilizaron mucho y las distintas válvulas permanecieron sin cambios. La máquina de vapor (que requiere un control más preciso de las secuencias de entrada y salida) condujo al desarrollo de válvulas sofisticadas asociadas con el funcionamiento del motor, incluida la "válvula de chorro" de Newcomen para liberar el aire atrapado en el cilindro, la válvula deslizante de Murdoch (1799) y la válvula de equilibrio. para mantener el equilibrio del pistón en motores de doble efecto.
Extractor de aire
Gerik, el alcalde de Magdeburgo, Alemania, está interesado en el debate entre científicos y filósofos sobre la posibilidad de formar un vacío. Como ingeniero de educación especial, decidió resolver el problema mediante experimentos. En 1650 fabricó la primera bomba de aire, similar a una bomba de agua manual, pero con piezas de precisión y hermética. Esta bomba de aire es un acierto. Señaló que en los contenedores donde se extraía el aire no se escuchaban las campanas, las velas no ardían y los animales se asfixiaban.
Sus manifestaciones a gran escala fueron espectaculares. Uno de los experimentos se llevó a cabo en el espacio abierto frente a la corte frente al emperador Fernando III. En este experimento, se engrasaron las pestañas periféricas de dos hemisferios de 12 pies de diámetro, se incrustaron las pestañas de los dos hemisferios y se expulsó el aire de las esferas. Los ocho caballos fueron divididos en dos grupos, y los cables atados a cada hemisferio no lograron separarlos, pero sí lo hicieron luego de ser liberados en el aire. Otro experimento realizado en 1654 d.C. consistió en evacuar la parte inferior de un pistón cilíndrico abierto verticalmente y utilizar 50 personas para tirar de una cuerda atada al pistón. En cambio, son arrastrados por pistones. La gente usa este método para hacer que el pistón funcione; siempre debe haber vacío debajo del pistón.
Pero ¿se puede crear un vacío sin una bomba de aire? Años más tarde se descubrió que el vapor podía solucionar este problema. En 1698 d.C., Thomas Savery fue el primero en utilizar vapor para drenar el agua, de modo que el vapor se introdujo en un recipiente sellado y luego se roció agua fría sobre el recipiente para condensar el vapor, formando así un vacío. Usó esta aspiradora para bombear agua de las minas y usó vapor de caldera para vaciar contenedores de agua. Etcétera.
El dispositivo de Saveri se llama “Amigo del Minero”. No tiene pistones ni piezas móviles, y no es un motor, sino sólo una bomba.
Antes de esto, en 1690, el francés Denis Papin había fabricado un dispositivo modelo y un pistón de 2,5 pulgadas de diámetro podía caber en el cilindro. Con una pequeña cantidad de agua en el cilindro, pudo demostrar, calentando y enfriando continuamente el agua, que se formaba un vacío debajo del pistón a medida que el cilindro se enfriaba. Aunque este dispositivo no tenía aplicación práctica, fue el primer dispositivo que utilizó vapor condensado para empujar un pistón y realizar un trabajo.
En 1712, Glick, Papin y Savery combinaron los tres resultados anteriores, y Thomas Newcomen de Dartmouth construyó una práctica máquina de vapor.
Hoke inventó la junta universal.
En 1676 d.C., Robert Hooke, conocido como el "Leonardo da Vinci británico", publicó su obra sobre el tema.
Discurso "Gafas de sol". Se trata de un instrumento que utiliza un sistema de espejos para observar el sol de forma segura. El instrumento fue operado utilizando su nueva junta universal. Una junta universal es un instrumento universal... utilizado para producir movimiento circular a través de cualquier órbita curva irregular. Aunque Hooke habló en detalle sobre la construcción de este nuevo instrumento y afirmó vagamente que este instrumento podría tener varias aplicaciones, solo tenía la intención de utilizarlo en observaciones astronómicas o en el diseño de relojes y helióstatos, por lo que no llamó mucho la atención. el tiempo.
Hook es un hombre inteligente. Mientras proponía sistemáticamente teorías revolucionarias en física, química y geología, encontró tiempo para producir más de veinte inventos después de interminables discusiones con amigos de ideas afines en cafés de Londres. Sus diarios describen a menudo cómo se gestaban nuevas ideas en su mente muy activa. Las Actas de la Royal Society documentaron los experimentos que hicieron famoso su último descubrimiento.
El diario no dice, sin embargo, que pasara mucho tiempo con los cardanes; nunca quiso aprender a demostrarlos. En lo que respecta a esta máquina, no cabe duda de que el invento fue enteramente suyo. Pero en términos de transmisión de potencia, antes de la revolución del transporte en el siglo XIX, como muchos otros inventos, no había necesidad de una junta libre que pudiera transmitir en todas direcciones.
Vara inventó al Gobernador.
El regulador de velocidad centrífugo utilizado en la máquina de vapor inventada por Watt en 1789 no causó mucho revuelo en su momento. Watt concedía gran importancia al sistema eléctrico y consideraba el regulador sólo como un accesorio de la máquina de vapor. Pero fue el primer dispositivo que controló eficazmente la velocidad variando la entrada de combustible, el antepasado de todos los dispositivos de retroalimentación que permiten que una máquina se ajuste a sí misma, y se ha confirmado su lugar en la historia de la invención. El regulador de Watt consistía en un par de péndulos centrífugos, el más lejano de los cuales estaba conectado al volante giratorio de la máquina de vapor y directamente al manguito, que estaba conectado a la válvula de entrada de vapor del cilindro. Cuando la velocidad del volante aumenta, las dos bolas se balancean hacia afuera, lo que hace que la manga caiga; cuando la velocidad disminuye, las bolas se hunden, lo que obliga a la manga a subir. La válvula de vapor se puede ajustar hacia arriba o hacia abajo para mantener una velocidad constante.
La historia del gobernador Watt se remonta a los dispositivos de bola y cadena o bola y maza utilizados para reemplazar los volantes de las máquinas durante la Edad Media y el Renacimiento. Pero estos dispositivos sólo funcionan como volantes, almacenando energía para hacer que el taladro o la manivela se muevan regularmente, impulsando la herramienta más allá del "punto muerto"; no pueden controlar la velocidad o la entrada de energía y, en el mejor de los casos, sólo pueden estimular la forma del regulador; No fue hasta el desarrollo de la mecánica que la gente conoció el funcionamiento del péndulo y entendió la fuerza centrífuga que a alguien se le ocurrió utilizar un dispositivo combinado de maza-maza para controlarlo.
Uno de los problemas que a menudo encontraban los molineros era su incapacidad para aprovechar los fuertes vientos. Porque cuando el funcionario importante gira muy rápido, la piedra de molino se mueve fácilmente hacia arriba, aumentando la distancia entre las dos piedras de molino, de modo que el grano intercalado entre las dos piedras de molino no puede molerse por completo. Las dos piedras de moler se apretaron a mano para mantener la distancia adecuada entre ellas. No fue hasta 1787 que Thomas Mead descubrió una manera de colgar dos péndulos en los engranajes rectos que impulsaban la piedra de afilar y usar cadenas y juntas universales para subir y bajar las varillas de ajuste. Otro par de péndulos está conectado a las alas del molino de viento, lo que hace que se abran y cierren a medida que cambia la velocidad. Una fresadora puede ajustar la velocidad de su huso cambiando la fuerza del viento sobre sus alas. Dos años más tarde, Stephen Hooper diseñó y patentó una máquina competidora reemplazando la cadena por una cremallera y engranajes sectoriales.