Différents types de ressorts et leur application

Les ressorts sont des composants mécaniques d'une immense importance utilisés pour effectuer le mouvement, améliorer les capacités d'absorption des chocs, etc., dans de nombreux produits. En d'autres termes, les services de prototypage rapide tels que l'impression 3D et l'usinage CNC peuvent fabriquer différents types de ressorts utilisés pour réaliser et fabriquer des produits tels que des montres, des téléphones portables, etc.

Certains des produits les plus largement utilisés intègrent des ressorts dans leur conception. Cela nécessite un besoin de connaissances et de sélection, ce qui donne lieu à la nécessité de comprendre les ressorts et leurs applications. Cet article parle donc des ressorts, de leurs avantages et inconvénients, des différents types de ressorts et de leurs applications.

Principe du printemps

Commençons par quelque chose sur le printemps. Le ressort est un dispositif qui stocke de l'énergie lorsqu'il y a une application de force (à partir d'une charge) et libère l'énergie après le retrait de la charge. Dans des conditions normales, quels que soient les types de ressorts utilisés dans un produit, le ressort reprendra sa forme d'origine lors du retrait de la charge.

L'utilisation de ressorts dans tout produit est basée sur la loi de Hooke. La loi de Hooke démontre simplement la relation entre la "force" exercée sur un ressort et son élasticité. En termes simples, la loi de Hooke stipule que la force nécessaire à la compression et à l'extension du ressort est directement proportionnelle au déplacement.

Mathématiquement, la loi de Hooke est exprimée par F=-kX,

F =force appliquée au ressort

X =déplacement du ressort (la valeur négative indique que la force de rappel est opposée à la direction.

k =est la constante du ressort. Cela dépend des types de ressorts et montre la rigidité.

Différents types de ressorts et leurs applications

Les ressorts sont fabriqués à partir de différents matériaux, formes, fonctions, etc., ce qui nécessite diverses applications. Et les ressorts ont trois catégories principales, chaque catégorie ayant différentes sous-catégories.

Catégorie 1 :ressorts hélicoïdaux

Les ressorts hélicoïdaux sont les types de ressorts les plus courants dans la fabrication de produits. Le fil enroulé en forme d'hélice (d'où le nom) avec différentes sections transversales peut faire des ressorts hélicoïdaux. Vous trouverez ci-dessous les types de ressorts de la première catégorie.

1. Ressorts de compression

Les ressorts de compression sont des ressorts hélicoïdaux à spire ouverte avec un diamètre d'enroulement constant et une forme variable qui résiste à la compression axiale.

L'exemple le plus simple de son application est dans le stylo à bille, où il est responsable de l'effet « popping ». Il est également applicable dans les soupapes et la suspension.

2. Ressorts d'extension

Contrairement aux ressorts de compression, les ressorts de traction sont des ressorts hélicoïdaux fermés. Ils sont adaptés pour créer une tension, stocker l'énergie et utiliser l'énergie pour redonner au ressort sa forme d'origine.

Un exemple simple de ses applications est dans les portes de garage. D'autres sont dans les leviers de traction, les pinces à mâchoires et les balances.

3. Ressorts de torsion

Un ressort de torsion est attaché à deux composants différents à l'aide de ses deux extrémités. Cela maintient les deux composants séparés à un certain angle. Ces ressorts utilisent la direction radiale lorsque la force agit radialement en raison de la rotation. De plus, les capacités d'usinage CNC peuvent produire des ressorts de torsion à deux corps personnalisés en grande quantité.

4. Ressorts en spirale

Les ressorts hélicoïdaux sont fabriqués en enroulant des bandes métalliques rectangulaires en spirales plates. Lors de son activation, il emmagasine une quantité raisonnable d'énergie et peut la restituer à un rythme constant. La libération constante le rend approprié pour les montres mécaniques, les jouets et les fauteuils inclinables.

Catégorie deux : ressorts à lames

Les ressorts à lames sont des types de ressorts fabriqués à partir de plaques métalliques rectangulaires, également appelées feuilles. Les plaques métalliques rectangulaires sont normalement boulonnées et serrées, et elles ont une utilisation majeure dans les véhicules lourds. Vous trouverez ci-dessous les différents types de ressorts à lames et leurs applications.

1. Ressort à lames elliptique

Par la connexion de deux ressorts semi-elliptiques dans une direction opposée, on peut construire le ressort à lame elliptique. Cela forme une forme elliptique. L'essieu et le cadre fixent les ressorts en plomb elliptiques. Il n'y a pas besoin de manilles à ressort car les deux ressorts semi-elliptiques sont allongés de la même quantité lors de la compression. Les ressorts à lames elliptiques n'étaient applicables que dans les voitures anciennes, mais pas de nos jours.

2. Ressort à lames semi-elliptique

Ce sont les ressorts à lames les plus populaires dans les automobiles. Ils sont fabriqués à partir de feuilles d'acier de différentes longueurs mais de même largeur et épaisseur. La feuille la plus haute/la plus longue aux deux extrémités est la feuille principale. La disposition des feuilles d'acier ressemble à une forme semi-elliptique.

Les ressorts à lames semi-elliptiques ont une extrémité fixée rigidement au châssis du véhicule et l'autre à la manille. Cela aide à varier les longueurs et à absorber les chocs lors de déplacements sur des terrains accidentés. Les ressorts à lames semi-elliptiques nécessitent moins d'entretien, sont faciles à réparer et ont une longue durée de vie.

3. Ressort à lames quart elliptique

Également connu sous le nom de ressort à lames de type cantilever, le ressort à lames quart elliptique est également un ressort à lames plus ancien. Ils ont une extrémité fixée sur le longeron du cadre à l'aide d'un collier en U ou d'un boulon en I. L'autre est librement relié à l'essieu avant. Lorsque la poutre de l'essieu avant est soumise à une charge de choc, les feuilles se redressent pour absorber le choc.

4. Ressort à lames elliptique trois quarts

Un exemple simple de son application est une charnière de porte. Ici, lorsque vous ouvrez la porte, le ressort emmagasine son énergie de rotation; lorsque vous relâchez la porte, le ressort utilise l'énergie stockée pour ramener la porte à sa position d'origine. La force de rotation dépend de la rotation du ressort.

Ce ressort à lames est une combinaison du ressort quart elliptique et du ressort semi-elliptique. Une partie semi-elliptique d'extrémité est fixée au châssis du véhicule, tandis que l'autre est fixée au ressort quart d'ellipse. L'autre extrémité du ressort quart-elliptique est fixée aux cadres et à la tête par le boulon en I.

5. Ressort à lames transversale

Le ressort à lame transversal provient du montage transversal d'un ressort à lame semi-elliptique le long de la largeur du véhicule. La disposition est telle que la lame la plus longue du ressort est située en bas, la partie médiane est fixée au cadre à l'aide d'un boulon en U. Les ressorts à lames transversaux utilisent deux manilles. Cependant, ils peuvent provoquer un roulement, les rendant ainsi impropres aux automobiles.

Catégorie 3 :ressorts à disque

Les ressorts à disque à ressort à lames transversales sont des ressorts simples ou multiples empilés ensemble en série ou en parallèle. Cette disposition leur permet d'absorber une charge élevée dans des espaces restreints. Les types de ressorts à disque incluent :

1. Ressort de disque Belleville

Également connu sous le nom de ressort à disque en forme de cône, le ressort à disque Belleville a une construction en forme de cuvette. Ils ne reposent pas à plat. Au lieu de cela, ils prennent une forme canonique qui se comprime et leur permet de supporter de lourdes charges.

2. Ressort à disque incurvé

Aussi connues sous le nom de rondelles en croissant, elles appliquent une légère pression sur leur par d'accouplement pour résister au desserrage dû aux vibrations. Ils conviennent pour répartir uniformément les charges des boulons filetés, des vis et des écrous dans les machines qui produisent des vibrations constantes.

3. Ressort à disque fendu

Les fentes sur le diamètre extérieur et intérieur d'un ressort à disque peuvent former le ressort à disque fendu. Cela se traduira par un levier qui réduit la charge du ressort et augmente la déflexion. Les ressorts à disques fendus ont une large application dans les transmissions automatiques, les embrayages et les accouplements de surcharge.

4. Ressorts à disque ondulé

Les ressorts à disques ondulés ont plusieurs ondes par tour et conviennent pour fournir des prix et une charge prévisible. Ici, ils sont capables d'agir comme un coussin en absorbant les contraintes dues à la compression axiale.

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Matériaux utilisés pour fabriquer les ressorts

Contrairement à l'hypothèse conventionnelle selon laquelle les ressorts proviennent du fer, il est important de savoir que les ressorts proviennent de différents matériaux. Les types de matériaux déterminent donc les propriétés, les types de ressorts et leurs applications. Vous trouverez ci-dessous les matériaux courants :

· Alliage de cuivre au béryllium

Les ressorts fabriqués à partir de cela ont une résistance élevée, un faible fluage et une excellente conductivité. Ils conviennent également pour former des formes et des formes complexes. Par conséquent, il est bon d'utiliser l'alliage de cuivre pour fabriquer des ressorts utilisés dans les instruments de musique, certains appareils de mesure, des balles, etc.

· Céramique

Le matériau céramique est adapté à la fabrication de ressorts utilisés à très haute température. Il résiste à l'abrasion, à l'eau et il est très dur. Il a également un faible coefficient de frottement et une faible densité.

· Matériaux composites unidirectionnels en fibre de verre

Le matériau composite en fibre de verre unidirectionnelle est une fibre de verre renforcée qui a une résistance puissante. Par conséquent, les fabricants le considèrent désormais comme un matériau potentiel pour fabriquer tous les ressorts.

· Caoutchouc/Uréthane

Ces matériaux conviennent à la fabrication de ressorts de conception cylindrique/non hélicoïdale. Ils sont sûrs et fiables, et en raison de leurs propriétés non conductrices, ils ont des applications dans des produits où il y a toujours un problème de magnétisme, de corrosion et de vibration.

· Alliages d'acier

Le ressort en alliage d'acier est le type de ressort le plus utilisé. Ils peuvent être améliorés avec d'autres matériaux, mais quels qu'ils soient, ils ont une excellente résistance et durabilité.

Avantages et inconvénients des ressorts

Les ressorts présentent de beaux avantages lorsqu'ils font partie des éléments essentiels qui composent un certain nombre de produits largement utilisés, mais ils présentent également quelques inconvénients. Voyons tour à tour les avantages et les inconvénients des ressorts.

Avantages des ressorts

· Meilleure capacité d'absorption des chocs

Les ressorts ont une large application dans de nombreux produits car ils sont capables de réduire l'effet des chocs en les absorbant. Lorsque le produit subit un choc, le ressort se comprime et se détend pour l'absorber. Par conséquent, les ressorts sont des pièces importantes des véhicules.

· Stockage d'énergie

Le ressort spiral est un exemple de ressort pouvant servir d'alternative à une pile. Lors d'une application de force, le ressort peut générer de l'énergie et restituer l'énergie de manière constante. Cela en fait un composant important de la montre mécanique.

· Mécanisme d'adhésion

L'utilisation d'un ressort peut joindre deux parties d'un produit ou une partie ensemble. Par exemple, les ressorts s'appliquent dans un garage, une porte et des balances pour joindre deux pièces afin de fonctionner.

· Stabilité du produit

Par leur utilisation dans la capacité d'absorption des chocs, les ressorts garantissent la stabilité des produits qui les utilisent. La stabilité du produit peut également être une forme de frottement des pièces et de réduction des vibrations.

Inconvénients des ressorts

· Cher

L'ajout d'un ressort peut être coûteux dans certaines machines. Cela s'explique par les différents types de ressorts, la facilité de leur fabrication, la disponibilité du bon matériau et la conception du produit.

· Ils Perdent Leurs Effets avec le temps

Les ressorts perdent leur effet avec le temps en raison de la compression et de la relaxation simultanées. Cela dépend du matériau utilisé pour sa fabrication. Finalement, il échouera à obéir à la loi de Hooke, c'est-à-dire qu'il ne reviendra pas à sa forme d'origine lors de la déformation.

Conclusion

Les ressorts sont une partie importante de tout produit qui subit un mouvement. Lorsqu'ils sont compressés et détendus, ils peuvent stocker et libérer de l'énergie. Pour choisir le bon ressort, il faut connaître les types de ressorts utilisés de nos jours. Chaque ressort a ses propres caractéristiques et caractéristiques selon les types de matériaux utilisés, la conception et le processus de fabrication. Par conséquent, lorsque vous choisissez de fabriquer un ressort pour votre produit, il est préférable de prendre en compte les facteurs ci-dessus.

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FAQ

Quels sont les 3 types de ressorts ?

Il existe trois principaux types de ressorts :les ressorts hélicoïdaux, les ressorts à disque et les ressorts à lames. Chaque type principal contient différents types de ressorts. Par exemple, les ressorts hélicoïdaux se composent du ressort de torsion, du ressort d'extension, du ressort spiral et du ressort de compression.

Quels sont les types de ressorts hélicoïdaux ?

Les ressorts hélicoïdaux se composent de 4 types de ressorts différents, chacun avec son application. Les quatre sont le ressort de torsion, le ressort d'extension, le ressort spiral et le ressort de compression.

Quel est le type de ressort le plus courant ?

Le type de ressort le plus courant est le ressort de torsion. Ils ont deux extrémités attachées à deux composants différents pour les maintenir à un certain angle. Un exemple d'application concerne la charnière de porte. Ici, lorsque vous ouvrez la porte, le ressort emmagasinera son énergie de rotation. Lorsque vous relâchez la porte, le ressort utilise l'énergie stockée pour ramener la porte à sa position d'origine.