Пружины, см. приложение.
Приложение
[править]П. употребляются для довольно разнообразных целей; наиболее обычным является употребление П. в следующих случаях:
1) Для смягчения толчков и ударов, вызываемых внезапным действием так наз. мгновенных сил. Таковы — резиновые шины, вагонные и экипажные рессоры и т. п. В комфортабельных пассажирских вагонах употребляются тройные рессоры: продольные рессоры, поперечные рессоры и спиральные П., дающие в результате весьма плавный ход.
2) Для произведения, в противоположность предыдущему, ударного действия путем освобождения, за короткий промежуток времени, значительного запаса энергии, предварительно накопленного в П. Действуя в течение короткого времени, П. развивает очень большую силу, дает „удар“. Примеры имеем в рессорном молоте, в курках огнестрельного оружия и пр. Сюда же относится тетива лука и веревочная перекрученная П. древней баллисты для метания камней.
3) Для возвращения частей, двигаемых какою-нибудь силою в известную сторону, в их первоначальное положение в тех случаях, когда сама сила не может вернуть часть в первоначальное положение (сила не меняет направления). Таковы: П. в барабанчике индикатора паровой машины, П. в клапанном распределении паровой машины или газомотора, П. в центробежных регуляторах и т. п.
4) Для того, чтобы иметь возможность с значительною точностью урегулировать силу, которую мы желаем развить по известному направлению. Так, напр., подкладывают П. под гайки болтов для того, чтобы затянуть гайку болта с назначенною заранее силою, которую в этом случае очень легко урегулировать.
5) Для поддержания продолжительного движения, т. е. в качестве движущей силы; такова П. в часах (ходовая и боевая), П. в заводных игрушках и разных приборах.
6) Для измерения сил в различных измерительных приборах (барометры, манометры, динамометры, индикаторы паровых машин и пр.). Измерение становится здесь возможным и простым в силу того свойства обычных видов П., что деформация их пропорциональна силе, и по величине первой, легко измеряемой, можно судить и о последней.
Всем этим, а также и другим целям П. может удовлетворять благодаря тому своему свойству, что она обладает сравнительно весьма большой деформацией, или изменением своей формы при действии на нее силы. Это свойство и принимается обыкновенно за определение П. Если же бы мы вместо П. употребили в качестве упругого тела обыкновенный растягиваемый металлический стержень, то его удлинение было бы так мало (десятые или сотые доли миллиметра), что устройство дальнейшего механизма, в котором это перемещение утилизировалось бы, явилось бы совершенно невозможным и потребовало бы необычайной точности и сложности устройства. Для смягчения же ударов такая малая деформация была бы совершенно непригодною.
Большою деформацией П. может обладать или только в силу одних физических свойств своего материала (таковым являются, напр., резина и гуттаперча) или же в силу того, что ей придана особая форма, обусловливающая такую большую деформацию, именно: один, по крайней мере, размер П. сделан во много раз менее остальных (обыкновенная плоская рессора), а иногда два размера малы по сравнению с третьим (спиральная П.). Наиболее часто в практике встречаются П. из закаленной стали или (маленькие) из простой железной или латунной проволоки. Резиновые и деревянные П. встречаются реже. Иногда при выборе материала П. играет роль, при данных ее упругих потребных свойствах, и ее вес, который желательно иметь наименьшим. В этом смысле наиболее легкими являются П. из закаленной стали, а самыми громоздкими — деревянные.
Металлические П. по характеру своего сопротивления разделяются на два главных класса: 1) П., работающие на изгиб, и 2) П., работающие на кручение.
Для материала стальных П. в Америке в последнее время приняты такие нормы. Употребляется углеродистая сталь. Для П. с диаметром проволоки более 25 мм. употребляется сталь с содержанием углерода от 0,7% до 0,9%; при диаметре от 25 до 18 мм. — сталь с 0,9 до 1,1% углерода; при диаметре от 18 до 12 мм. — сталь с 1,1 до 1,2% углерода (и даже до 1,3%) и при диаметре проволоки менее 12 мм. — сталь с содержанием углерода до 1,45%.
Расчет П. Назовем через: P — допустимую нагрузку на П., f — пружинение или деформацию в месте приложения силы P, l — длину П. (для спиральной П. понимается длина ее в выпрямленном состоянии, т. е. полная длина той проволоки или полосы, из которой завита П.).
Тогда имеем следующие формулы:
Во всех приведенных формулах E означает коэффициент или модуль упругости первого рода, а B — допускаемое напряжение материала П. на изгиб.
Во всех приведенных формулах G означает коэффициент или модуль упругости второго рода, а T — допускаемое напряжение материала П. на кручение.
Допускаемое напряжение на изгиб B для П. из незакаленной стали берется равным от 20 до 30 кг. на кв. мм.; из закаленной стали — от 40 до 45, а для рессор железнодорожных вагонов доходит до 60 кг. на кв мм. и даже еще выше. Величины допускаемого напряжения на кручение T берутся по обыкновению на 20% ниже (Мор рекомендует брать их на 50% ниже) допускаемых величин для B. Коэффициент упругости E для мягкой стали можно принимать равным 20.000, а для закаленной — 25.000 кг. на кв. мм. Величина G равна, как известно, от 0,33 до 0,4E.