Как сделать пружину жестче

Как сделать пружину жестче

Возник вопрос, так как буду делать машину низкой, и более мение фитмент ( мечта ) !
Но возникает проблема, у меня не " пневма " тоесть нужна очень жёсткая подвеска, чтобы 2 человека сели, и машина особо не приседала, максимум см на 1-2, что нужно заменить или сделать, что бы была жёсткая машина?

Про комфорт и всякие загородные вылазки не пишите, сам знаю! Машина не для этого!
Ну вы поняли )

P.S — Пока в планах занижение морды, и развал жопы, градусов 5 и более, что бы залезла резина в арку.

• По заверениям великого Ди, в личном видеоблоге можно хоть чёрта лысого постить, а тут довольно полезная для радиолюбителей тема.

Итак, практически каждый радиолюбитель так или иначе завязан с механикой. Если при этом радиотехника пересекается с робототехникой или ремонтами бытовой техники, то вопрос о такой простой детали, как обычная пружина иногда встаёт ребром.
Зачастую нужно подобрать пружину определённой жесткости, но не всегда она бывает под рукой. В таком случае я пружины просто протравливаю. А так как я уже снял по данной технологии видео, то грех не показать. Под кат не прячу — смысла нет.
PS: На видео ночь и я уже сплю.

• Технологии,
• технология,
• инструмент,
• хитрости,
• механика,
• пружина

• +5
• 25 января 2015, 20:49
• sania_3

Комментарии ( 19 )

• Brigadir
• 26 января 2015, 12:35
• ↓

• Alex_UssR
• 26 января 2015, 16:41
• ↑
• ↓

• Brigadir
• 26 января 2015, 22:32
• ↑
• ↓

• sania_3
• 27 января 2015, 19:00
• ↑
• ↓

• Alex_UssR
• 28 января 2015, 00:56
• ↑
• ↓

• Alex_UssR
• 28 января 2015, 00:57
• ↑
• ↓

Верю. Но
1) Азотная кислота — летучая кислота. Потому её следы просто-напросто испарятся. Тупо хорошо смыть — катит, как бы это нм звучало.
2) Но вполне логично, что рабочее место и деталь были промыты в слабом растворе кальцинированной соды.
3) На поверхности образуется оксидная плёнка (на азотной кислоте есть много растворов для хим. воронения), плёнка равномерная и прочная. После смазки пружины любыми смазками, данная плёнка ведёт себя адекватно.
4) Как ни странно, травление идёт равномерно. Проверено не на одной пружине — нареканий нет.

Опять же, такой метод служит мне верой и правдой уже больше двух лет. Вроде пока ничего не развалилось, не отломалось, не заржавело.
Быть может, это магия?

Практически каждый домашний мастер знает, что почти из любой проволоки возможно сделать пружину и с успехом ее использовать в быту. В основном проблем с самостоятельным изготовлением детали не возникает. Однако иногда возникают ситуации, в которых необходимо сделать либо пружину нестандартных габаритов, либо придать ей повышенную прочность и упругость. Для этого следует прибегнуть к операциям термообработки. Закалить пружину в домашних условиях вполне реально. Само собой, что самодельную деталь не стоит использовать в особо ответственных устройствах, работающих при повышенной нагрузке. Для таких целей рекомендуется использовать пружины, изготовленные в заводских условия. Но для домашнего применения в устройстве, работающем в облегченном режиме рассматриваемая технология вполне подходит.

Необходимые инструменты и материалы

Для того, чтобы изготовить и закалить пружину из проволоки своими руками необходимо:

• Стальная проволока. Диаметр подбирается исходя из необходимых характеристик будущего изделия.
• Обыкновенная газовая горелка.
• Слесарный инструмент: пассатижи, молоток и т.п.
• Тиски.
• Печка. Это может быть, при ее наличии, специальная или же обычная бытовая.

Облегчить процесс навивания спирали способны дополнительные приспособления, которые подбираются индивидуально в соответствии с размерами и жесткостью пружины.

Если использование и закалка предполагается из проволоки диаметром меньше 2 миллиметров, то она может предварительно не нагреваться. Она без проблем будет гнуться и без этой операции. Однако при этом до начала намотки рекомендуется ее разогнуть ее по всей длине и полностью выровнять.

При использовании проволоки диаметром более 2 миллиметров ее следует до начала работы обжечь. Без данной операции выровнять и навить ее будет проблемно.

Особенности операции

• Верно подобранная основа является залогом успеха. В заводских условиях для изготовления применяется сплав цветных металлов (65Г, 60ХФА, 60С2А, 70СЗА, Бр. Б2), легированная или углеродистая сталь. Во время домашнего изготовления оптимальной основой будет старая пружина необходимого диаметра.
• Для отжига лучше всего подойдет особая печь. При отсутствии таковой подойдет из кирпича или металла.
• Для охлаждения после нагрева рекомендуется применять трансформаторное масло. При его отсутствии подойдет веретенное.

Последовательность действий

1. Прежде, чем закалить проволоку для пружины следует проверить материал основы и убедиться, что используемая проволока углеродистой стали.

2. Процедура отжига, как сказано ранее, способна добавить пластичности. Это облегчит процесс выравнивания и намотки на оправку. Для этого можно особую печь или любую подходящую. В быту закалять возможно в наиболее подходящей конструкции (металлической или кирпичной). Для этого разжигается обычный костер и после в уголь помещается будущая пружина. После нагрева заготовки докрасна проволоку нужно изъять и позволить остыть естественным путем. Остывшая проволока будет существенно мягче и с ней можно будет комфортно работать.

3. Размягченную проволоку следует полностью выровнять и приступить к намотке на оправку подходящего диаметра. Во время проведения процедуры нужно контролировать плотное расположение витков друг к другу. Для упрощения можно пользоваться шуруповертом.

4. Для придания требуемой упругости потребуется провести закаливание. Благодаря этой термической обработке деталь получается более твердая и прочная. Закалка пружин предполагает их прогрев до температуры от 830 до 870 градусов. Для этого допускается пользоваться газовой горелкой. Ранее уже мы говорили про закалку металла в домашних условиях.

Дома вряд ли сыщется подходящий термометр, которым возможно точно определять температуру детали. Поэтому можно ориентироваться по цвету металла. Когда необходимая температура достигнута заготовка станет светло-красной. Рекомендуем посмотреть видео с подробным рассказом о температуре нагрева. После этого пружина помещается в охлаждающую среду (масло).

5. После закаленную пружинку требуется подержать в сжатом состоянии. Для этого необходимо от 20 до 40 часов.

6. В завершение провести обработку и подгонку до требуемых размеров.

Верное проведение подобного упрочнения позволит с успехом использовать пружину в домашних механизмах.

Жесткость пружины

Максимальная сила сжатия или растяжения пружины не зависит от количества рабочих витков! Это означает, что если взять, например, цилиндрическую пружину сжатия, а затем разрезать её на две неравные по высоте части, то максимальное усилие при полном сжатии.

. обеих образовавшихся пружин будет одинаковым. Более того – максимальная сила останется такой же, как у исходной пружины!

В чем же тогда различие между тремя рассмотренными выше пружинами? Ответ на этот вопрос – в высотных размерах и жесткостях.

Меньшая пружина самая жесткая. У нее самый малый ход от свободного состояния до полного сжатия. Исходная пружина (до разделения) – самая мягкая. У нее самый большой ход.

Жесткость пружины ( C ) является ключевым параметром, определяющим силу сжатия или растяжения ( F_i ) при определенной величине деформации ( L— L_i ):

F_i = C *( L — L_i )

В свою очередь сама жесткость пружины ( C ) зависит только от жесткости одного витка ( C₁ ) и числа рабочих витков ( N ):

C = C₁ / N

Обратите внимание – жесткость одного витка всегда больше жесткости всей пружины! Причем, чем больше в пружине витков, тем она мягче.

Расчет в Excel жесткости витка пружины.

Жесткость витка пружины – это «краеугольный камень в фундаменте» расчетов, зависящий лишь от модуля сдвига материала, из которого пружина навита и её геометрических размеров.

C₁ = G * X 4 /( Y *( D₁ — B ) 3 )

G – модуль сдвига материала проволоки

Для пружинной стали:

G ≈78500 МПа ±10%

Для пружинной бронзы:

G ≈45000 МПа ±10%

X – минимальный размер сечения проволоки

Для круглой проволоки – это её диаметр:

X = D

Для прямоугольной проволоки:

X = H при H < B

X = B при B < H

H – высота сечения проволоки в направлении параллельном оси навивки пружины

B – ширина сечения проволоки в направлении перпендикулярном оси навивки пружины

Для круглой проволоки:

H = B = D

D₁ — наружный диаметр пружины

( D₁ — B ) – средний диаметр пружины

Y – параметр жесткости сечения проволоки

Для круглой проволоки:

Y =8

Для прямоугольной проволоки:

Y =f( H / B )

Что это за функция — f ( H / B )? В литературе она всегда задана в виде таблицы, что не всегда удобно, особенно для промежуточных значений H / B , которых попросту нет.

Выполним аппроксимацию в MS Excel табличных данных в первых двух столбцах аналитическими функциями, разбив для повышения точности табличные значения на три группы.

На графиках, представленных ниже, Excel нашел три уравнения для определения параметра Y при различных значениях аргумента — отношения высоты проволоки к ширине — H / B . Красные точки – это заданные значения из таблицы (столбец №2), черные линии – это графики найденных аппроксимирующих функций. Уравнения этих функций Excel вывел непосредственно на поля графиков.

В таблице в столбце №3 размещены посчитанные по полученным формулам значения параметра жесткости сечения проволоки Y , а в столбцах №4 и №5 — абсолютные Δ_абс и относительные Δ_отн погрешности аппроксимации.

Как видно из таблицы и графиков полученные уравнения весьма точно замещают табличные данные! Величина достоверности аппроксимации R 2 очень близка к 1 и относительная погрешность не превышает 2,7%!

Применим на практике полученные результаты.

Расчет пружины сжатия из проволоки прямоугольного сечения.

Жесткость пружины из проволоки или прутка прямоугольного сечения при тех же габаритах, что и из круглой проволоки может быть гораздо больше. Соответственно и сила сжатия пружины может быть больше.

Представленная ниже программа является переработанной версией программы расчета цилиндрических пружин из круглой проволоки, подробное описание которой вы найдете, перейдя по ссылке. Прочтите эту статью, и вам проще будет разобраться в алгоритме.

Основным отличием в расчете, как вы уже догадались, является определение жесткости витка ( C₁ ), задающей жесткость пружины ( C ) в целом.

Далее представлены скриншот программы и формулы для цилиндрической стальной пружины из прямоугольной проволоки, у которой поджаты по ¾ витка с каждого конца и опорные поверхности отшлифованы на ¾ длины окружности.

Внимание.

После выполнения расчета по программе выполняйте проверку касательных напряжений.

4. I =( D₁ / B )-1

5. При 1/3< H / B <1: Y =5,3942*( H / B ) 2 -0,3572*( H / B )+0,5272

При 1< H / B <2: Y =5,4962*( H / B ) (-1.715)

При 2< H / B <6: Y =3,9286*( H / B ) (-1. 2339 )

6. При H < B : C₁ =(78500* H 4 )/( Y *( D₁ — B ) 3 )

При H > B : C₁ =(78500* B 4 )/( Y *( D₁ — B ) 3 )

8. T_nom =1,25*( F₂ / C₁ )+ H

9. T_max =π*( D₁ — B )*tg (10°)

11. S₃ = T — H

12. F₃ = C₁ * S₃

14. N _расч =( L₂ — H )/( H + F₃ / C₁ — F₂ / C₁ )

16. C = C₁ / N

17. L = N * T + H

18. L₃ = N * H + H

19. F₂ = C * L — C * L₂

21. F₁ = C * L — C * L₁

22. N₁ = N +1,5

23. A =arctg ( T /(π*( D₁ — H )))

24. L _разв =π* N₁ *( D₁ — H )/cos ( A )

25. Q = H * B * L_разв *7,85/10 6

Заключение.

Значение модуля сдвига ( G ) материала проволоки в существенной мере влияющее на жесткость пружины ( C ) в реальности колеблется от номинально принятого до ±10%. Это обстоятельство и определяет в первую очередь наряду с геометрической точностью изготовления пружины «правильность» расчетов усилий и соответствующих им перемещений.

Почему в расчетах не используются механические характеристики (допускаемые напряжения) материала проволоки кроме модуля упругости? Дело в том, что, задаваясь углом подъема витка и индексом пружины в ограниченных диапазонах значений, и придерживаясь правила: «угол подъема в градусах близок значению индекса пружины», мы фактически исключаем возможность возникновения касательных напряжений при эксплуатации превышающих критические величины. Поэтому проверочный расчет пружин на прочность имеет смысл производить лишь при разработке пружин для серийного производства в особо ответственных узлах. Но при таких условиях кроме расчетов всегда неизбежны серьезные испытания…

Напишите пару строк в комментариях — мне всегда интересно ваше мнение.

Прошу УВАЖАЮЩИХ труд автора скачать файл ПОСЛЕ ПОДПИСКИ на анонсы статей.

Проседание подвески и преднатяг пружины.

Грубо говоря, существует два вида неровностей: на одних мотоцикл подскакивает (кочки), в другие — проваливается (ямы). Для того чтобы справиться с первыми, подвеска мотоцикла должна сжиматься, для того, чтобы справиться со вторыми — растягиваться.

Из этого следует, что при езде на мотоцикле подвеска должна находиться где-то в промежуточном состоянии, она не должна быть вытянута до отказа и не должна быть сжата до отказа. Эта величина, по сравнению с полностью разжатой подвеской, и называется Сэгом, то есть, «прогиб» или «проседание» подвески. Главным практическим правилом для вилки мотоцикла является сэг в 30-35% от хода вилки. К примеру, если ход пружины составляет 50 мм., мы оставляем сэг в 15 мм., и на дальнейшее сжатие пружине остается еще 35 мм.

Вы можете отрегулировать сэг с помощью преднатяга пружины.

Здесь стоит немного отвлечься на преднатяг пружины, а именно на то, что он позволяет делать, и что — не позволяет. Преднатяг — это всего лишь величина, на которую сжаты пружины подвески мотоцикла в тот момент, когда она полностью разгружена. На среднестатистические спортбайки устанавливаются пружины жесткостью 8,5-9 Н/мм. Для того, чтобы выдерживать вес мотоцикла и ездока, такая пружина должна сжиматься на 50-55 мм., но мы хотим, как уже говорили, всего 35 мм. Поэтому мы преднатягом «убираем» эти 15 мм., и, сработав на оставшиеся 35, подвеска мотоцикла как раз сжимается на полные 50.

Добавляя преднатяг пружины, мы добиваемся того, что перед мотоцикла станет немного выше, с задней пружиной то же самое, но немного сложнее, с учетом наличия в задней подвеске прогрессии.

Таким образом, за небольшим исключением, преднатяг пружины делает мотоциклы выше или ниже, но никак не влияет на жесткость пружины. Поэтому, если кто-то утверждает о том, что преднатяг пружины сделает подвеску более жесткой, он не имеет понятия, о чем говорит.

Кроме того, во многих случаях, уменьшение преднатяга пружины даже увеличивает ее жесткость.

Исключение: негативные пружины.

На некоторых мотоциклах используются длинные пружины, которые, наоборот, сжимают вилку. Обычно они предназначены для работы 1/3 хода амортизаторов. Хитрость состоит в том, что, если вы разместите что-то между двумя пружинами, работающими в одну и ту же сторону, их жесткость сложится. «На пальцах» это можно объяснить таким образом: пока сжимается одна пружина, она предохраняет от сжатия вторую.

Это означает, что в верхней трети хода вилка мотоцикла становится жестче на 30-40%. Поэтому, вместо сжатия на 50 мм, при том же усилии, вилка сжимается всего на 35 мм. При этом, вилка не преднатянута, в традиционном понимании этого слова.

Статический сэг (сэг мотоцикла).

Вы можете измерить сэг мотоцикла без его хозяина верхом. Зачем это делать? Мне, к примеру, все равно, как мой мотоцикл управляется, пока я на него не сел. Тем не менее, статический сэг придется измерить, если хотите понять, правильно ли подобраны пружины в подвеске вашего мотоцикла под ваш вес. Разница в общем сэге и статическом сэге хорошо это иллюстрирует.

Давайте подумаем. Вы измеряете статический сэг, который показывает, насколько сжимаются пружины подвески мотоцикла, чтобы держать его вес. Затем вы садитесь на мотоцикл и просите кого-либо измерить общий сэг. Какую информацию вы из этого вынесли? Вы поняли, на сколько сжимаются пружины под именно вашим весом, то есть, разница в статическом и общем сэге пропорциональна жесткости пружин.

Проблема 1:
Рекомендованная разница в статическом и общем сэге, для передних вилок мотоциклов, составляет 20 мм. Вы должны быть очень точны и аккуратны в своих измерениях, поскольку погрешность всего в 2 мм. — это уже 10% разницы в сэге. А во время езды чувствуется даже 5%-ная погрешность.

Проблема 2:
Разница между статическим и общем сэгом пропорциональна только весу ездока, но не весу самого мотоцикла. Поэтому, используя этот метод для подбора пружин подвески мотоцикла, результат будет одинаковым и для 300-килограмового круизера, и для 170-килограмового спорт-байка, и для 72-килограмовой 125-ки класса MotoGP, при том условии, что вес ездока одинаков.

Проблема 3:
Исходя из вышеизложенного, соотношение жесткости передних и задних пружин мотоцикла будет зависеть от того, как ездок сидит на мотоцикле.

Описанный метод можно использовать в качестве приблизительного ориентира при подборе пружин подвески мотоцикла.

Проставки под пружины: за и против

Возможностей штатной подвески хватает большинству владельцев автомобилей. Но что, если хочется иметь клиренс побольше или нужно перевозить тяжелые грузы, таскать прицеп? Тогда водители решают прибегнуть к «народному тюнингу», который решает одни проблемы и создает другие.

Речь идет о так называемых проставках под пружины – резиновых элементах, которые устанавливают между витками или между пружинами и верхней опорой. Это, действительно, самый дешевый способ увеличить клиренс и избавить машину от «проседания» при большой загрузке. Стоимость проставок варьируется от 70 руб. за нонейм-изделие до 500 за продукцию известных фирм. Такой способ тюнинга имеет как достоинства, так и недостатки.

Помимо откровенно копеечной цены, подкупает простая установка. Чтобы установить проставки между витками, достаточно поддомкратить (вывесить) колесо. Правда, монтаж под верхнюю опору гораздо более сложен: тут без специнструмента не обойтись, поскольку нужно снимать и ставить саму пружину. К достоинствам стоит отнести и вариативность тюнинга. В продаже встречаются проставки под пружины разной жесткости и разного размера. Соответственно, не составит труда подобрать подходящую как для незначительного изменения клиренса, так и для откровенного «задирания» оси. На этом, пожалуй, плюсы заканчиваются.

Значительное изменение клиренса нарушает работу всей подвески. Изменяется положение рычагов, углы наклона приводов колес… Амортизаторам может не хватать хода для нормальной работы на отбой – они будут часто срабатывать до упора и быстро выйдут из строя. Возрастет нагрузка на детали рулевого управления, может нарушиться нормальный износ шин (поскольку меняются углы развала и схождения).

Даже если используется банальная проставка задней пружины между витками, все равно последствия будут ощутимы. Установка таких деталей фактически блокирует работу одного или нескольких витков: значит, подвеска станет жестче, а вся нагрузка будет распределяться на оставшуюся часть. Чем хуже гасит энергию от неровностей пружина, тем тяжелее работать другим деталям ходовой части: прежде всего, амортизаторам.

Как видите, негативных последствий установки тоже немало. Есть ли какие-то другие варианты тюнинга, кроме «дедовских» способов? Конечно – например, использование не проставок, а пневмоподушек, которые монтируются в полость задних пружин. Это полые элементы из силовой резины с ниппелем для создания необходимого давления. Они, напротив, не нагружают отдельные витки пружин, а принимают часть нагрузки на себя. В итоге кардинальных изменений в работе подвески не происходит: при нормальной загрузке пневмоподушки лишь повышают комфорт, при значительной – не позволяют кузову проседать. У такого варианта доработки тоже есть две стороны.

Пневмоподушки легко установить самостоятельно. В сдутом состоянии они легко просовываются между витками пружины (колесо нужно вывесить), для создания давления достаточно обычного автомобильного насоса. Обратный процесс так же прост. Регулируя давление, можно сделать подвеску жестче или мягче, варьировать клиренс в разумных пределах. Причем не обязательно делать это вручную: есть системы подкачки с компрессором и воздушными магистралями. Если установить такую, достаточно будет нажать кнопку для увеличения или уменьшения давления.

Единственный существенный недостаток пневмоподушек – невозможность их установки в те автомобили, пружины задней подвески которых заняты другими элементами конструкции (например, амортизаторами). Ну и, конечно, стоимость таких высокотехнологичных изделий выше, чем проставок: около 5500 руб.

Как правило, любой тюнинг несет определенные риски. Но их размер несопоставим: проставки практически нарушают работу подвески, делают автомобиль менее устойчивым, пневмоподушки же ничуть не мешают функционированию других узлов и продляют их ресурс.