Наша миссия:
мы поставляем надежные решения
для управления упругой энергией

История пружин (по материалам википедии)

31 Июля 2014

Основные принципы пружины были известны еще несколько тысяч лет назад в рамках механизмов, которые используют внезапное освобождение механической (потенциальной) энергии, например лук или некоторые ловушки на животных (в форме сильно натянутых деревянных стержней).

luk.jpg

Лук периуда неолита

nojnichi.jpg

Железные ножницы из Трабзона, Турция, около 2 в. Новой эры.

Более сложные пружины датируются Бронзовым веком, когда щипчики для бровей стали в некоторых странах обычным делом.

rimskiy-pinchet.jpg

Римские или ранневизантийская пинцет из бронзы.

В третьем веке до нашей эры греческий инженер Ктесибий из Александрии изобрел способ производства «эластичной бронзы» за счет увеличения доли олова в медном сплаве. Бронза сначала отливалась, а затем упрочнялась ударами молотка. Он предпринял попытку с помощью комбинации рессор управлять военной катапультой, но катапульта получалась недостаточно мощной.

Во втором веке до нашей эры Филон Византийский, также конструктор катапульт, изготовил похожий механизм с большим успехом.

Навесные замки широко использовались в древней Римской Империи, и по крайней мере в одном типе замков использовались изогнутые металлические листовые пластины, чтобы удерживать устройство закрытым, пока листы сжаты ключами.

В Римский период для метания снарядов использовались упругие вогнутые плиты (пример плоских пружин).

Интересен проект Леонардо да Винчи, датируемый около 1485 года, по производству гигантского арбалет для использования при осадах. Стоит упомянуть также и миниатюрный арбалет из стали, изобретенный испанскими маврами в XV веке, который можно было легко спрятать даже в рукаве.

pruszinnoe-ustroistvo.jpg

 Леонардо да Винчи, рисунок пружинного устройства.

Леонардо да Винчи был описан пружинный двигатель с винтовой передачей. Тип пружин, разработанный Леонардо для этого двигателя, широко используется до сих пор, сейчас его называют «спиральная пружина Архимеда».



В Китае были изобретены пружинные замки, в которых использовались плоские пружины. Их укрепляли на конце запирающей дужки. Когда дужку вставляли в корпус, пружины, пройдя сквозь узкое отверстие, расходились внутри замка, и вытащить наружу их уже было нельзя. Дужка выталкивалась только ключом. Такие замки находят при раскопках также в Персии, Индии, Египте. На Руси такие замки появились в Х веке. С XVIII века их стали вывозить за границу, где они получили название уже русских замков.


Другое существенное событие в истории пружин произошло в Средние века. Пила, разработанная Вилларом де Оннекуром около 1250 года, под воздействием водяного колеса, толкала лезвие пилы в одном направлении, одновременно изгибая жердь, на обратном ходе пилы жердь разгибалась в свое первоначальное состояние и в итоге тянула лезвие пилы обратно.

В начале пятнадцатого века были разработаны пружины новой формы – спиральные пружины, которые начали использовать, как источник энергии в наручных часах. Заменив гири, которые обычно использовались в часах, на пружинный механизм, часовые мастера сконструировали надежное портативное устройство хронометража. Такое устройство позволяло, в том числе, вести точную навигацию кораблей далеко в океане.

ressort-spiral.jpg

В 1676 году английский физик Роберт Гук сформулировал закон, лежащий в основе принципа пружинных механизмов. Согласно известному сегодня закону Гука деформация, возникающая в упругом теле (пружине, стержне, консоли, балке и т.п.), пропорциональна приложенному к этому телу усилию.

На колесо баланса в механизме механических часов также распространяется закон Гука. Так как крутящий момент спиральной пружины пропорционален углу поворота колеса, колебания пружины имеют почти постоянный период.

Спиральная пружина в балансе карманных часов была впервые предложена Саломоном Костером в 1673 году.

b56d2ac4.jpg

Экспериментальная установка Гука.

В восемнадцатом веке индустриальная революция подстегнула развитие технологий массового производства изготовления пружин. С возникновением паровых машин и транспорта, пружины стали производить из металлов и их сплавов давлением, то есть кузнечным способом. Усовершенствование машинного производства требовало изготовления различных по форме пружин: витых, спиральных, фасонных. Большая потребность в пружинах вызвала необходимость создания специальных станков для их производства - пружинонавивочных, отличающихся большой производительностью при относительно высокой точности изготовления.

В течение восьмидесятых годов восемнадцатого века британский слесарь Джозеф Брама на своей фабрике использовал машину для навивки пружин. Станок, будучи адаптацией токарного станка, держал катушку с проволокой вместо режущей головки. Проволока с катушки накручивалась на стержень, закрепленный на станке. Скорость главного винта, который держал катушку параллельно вращающемуся стержню, можно было регулировать, меняя тем самым расстояние между витками.

В 1616 году Фаусто Варенцио, автор книг о машинах, привел изображение повозки на рессорах. Всего через 50 лет стальных рессоры нашли широкое применение.

ressori.jpg

Рессоры XVIII века (музей Лиссабона)

avto.jpg

Автомобиль 1914.

В настоящее время важнейшими элементами большинства конструкций являются упругие элементы - пружины, рессоры, торсионные валы, мембраны и т.п. Пружина - упругий элемент, предназначенный для передачи упруго-поступательного (вращательного) движения узлам и механизмам, а также, для гашения колебаний металлоконструкций и оборудования (виброопоры). Во многих случаях именно упругие элементы определяют надежность и долговечность работы сложных и ответственных устройств, приборов и машин в целом. Этим объясняется рост требований, предъявляемых к упругим элементам по точности их рабочих характеристик, по надежности и долговечности их службы в разных условиях работы.