Plynová pružina
Plynová pružina (označovaný také jako plynové pružiny pro Short ) je pneumatická pružina , která používá plyn vysokého tlaku, čímž se síly pružiny. Výhodou vinutých pružin je síla téměř nezávislá na zdvihu pružiny, malé nároky na prostor a možnost integrace tlumicího mechanismu do pružiny.
① píst
② hlava kus
③ píst stěrače
④ průvodce Bush
⑤ opěrný prstenec (aby se zabránilo mezery vytlačování
z O-kroužku ⑥)
⑥ O-kroužek (těsnění)
⑦ píst těsnění hřídele těsnění (RWDR)
⑧ válce
⑨ tlumicí píst
⑩ otevření (v píst ⑨)
⑪ vodicí pouzdro
⑫ ventil
⑬ šroubovací zátka
Aplikace
Plynové tlačné pružiny se často používají pro vyrovnání hmotnosti a lze je nalézt například v kancelářských židlích , jako podpěrné otevírací a přidržovací zařízení pro klapky ve vozidlech ( klapky kufru , kapoty motoru ) nebo v klapkách zavazadel v prostoru pro cestující v letadle. Při výrobě nástrojů nahrazují plynové tlačné pružiny konvenční ocelové tlačné pružiny díky své vysoké hustotě výkonu.
Za žádných okolností by je neměly otevírat laici, protože uvnitř je velmi vysoký tlak.
Funkce a design
Plynová tlaková pružina je hydropneumatickým nastavovacím prvkem a skládá se z tlakové trubky a pístu a z vhodných spojení. Je naplněn stlačeným plynem, jehož množství určuje přednastavený vnitřní tlak. Píst plní dva úkoly: Delší část má menší průměr a běží v těsnění na tlakové trubce (píst pístu). Tlak působí na jeho průřezovou plochu. Výsledkem je síla ve směru prodloužení. Větší část pístu s přepadovým otvorem slouží k tlumení a vedení. Prodlužovací sílu lze přesně určit ve fyzických mezích prostřednictvím vhodné volby plnicího tlaku a průměru tlakové trubky a pístu.
Plynové pružiny se vždy skládají z válce a pístu, který se v něm pohybuje . Složitější konstrukce jsou vybaveny oddělovacím pístem, který odděluje dva prostory naplněné plynem a olejem . Poté tlumicí píst běží v oleji.
V nejjednodušším a nejčastěji používaném provedení je celý interiér naplněn plynem - většinou dusíkem . Tlumicí píst má malý otvor, kterým může proudit plyn a jehož průřez určuje stupeň tlumení. Součást také obsahuje malé množství oleje, který se používá k tlumení a mazání. Těsnění proti ztrátě plynu je umístěno na vedení pístu.
Proniknutí pístní tyče do interiéru snižuje její objem (při vysunuté pístní tyči) . Tlumicí píst (kvůli přepadovému otvoru 10) nepřispívá ke změně objemu. Protože žádný plyn nemůže uniknout, zůstává množství látky v plynu konstantní.
Při výpočtu sil nebo tlaků je třeba vzít v úvahu provozní situaci. V zásadě lze na kompresi i odskok pohlížet jako na adiabatickou změnu stavu .
V případě příležitostného spuštění, například na kapotách motorových vozidel, je komprese adiabatická, ale protože se pružina ochladí, je třeba nejprve vypočítat výstupní tlak pro adiabatický odskok z rovnice ideálního plynu . Tento tlak je nižší, protože vnitřní tlak se také snížil při ochlazení pružiny.
Tlak po adiabatické změně stavu ze stavu 1 (vysunutý nebo zasunutý) do stavu 2 (obrácený do stavu 1) je:
- ,
kde isentropický exponent κ pro diatomické plyny (vzduch, dusík a další) je 1,4 a pro vzácný plyn (monatomický) je 1,6.
Pokud se plyn může ochladit, vnitřní tlak poklesne a lze jej vypočítat z rovnice ideálního plynu (změny teploty okolí jsou zanedbávány):
- ,
Vzhledem k vysokému tření v těsnění je skutečná vratná síla menší než tlak v plynové pružině. Kromě toho mohou být přítomny také prvky pro tlumení koncové polohy .