Газовая пружина что это

Газовые пружины: определение, конструкция механизма, принцип работы

Главная страница » Газовые пружины: определение, конструкция механизма, принцип работы

Газовый пружинный механизм – устройство, позволяющее поднимать (перемещать) массивный объект применением к нему небольшого усилия. Конструкция, действующая на «умных» петлеобразных шарнирах, поддерживающих объект с одной или с нескольких сторон (например, крышку багажника автомобиля). Такие механизмы называют газовые пружины (газовые демпферы). Простой пример применения такого типа пружин — конструкция офисного стула, где регуляция положения высоты сиденья осуществляется одним рычагом. Рассмотрим эти механизмы для лучшего знакомства.

Преимущества использования газовых пружин

Можно представить отсутствие пружинных демпферов в составе крышки багажника автомобиля, чтобы осознать все преимущества этого механизма:

Конечно, допустимо оснастить элемент багажника обычной металлической пружиной. Однако явно выраженных удобств этот вариант всё равно не придаст. Потребуется применить жёсткую массивную пружину, чтобы компенсировать все усилия, требуемые для подъёма. Чем выше подъём, тем мощнее потребуется пружина. Но даже при полностью открытой крышке багажника не исключён обратный эффект — тяги вниз. Поэтому выход один – демпферный механизм.

Принцип действия пружинного демпферного механизма

Демпферный механизм чем-то напоминает усиленную версию велосипедного насоса. Только в этом случае цилиндр насоса заполнен газообразным азотом под давлением и маслом. Рабочий цилиндр полностью герметичен. Газ позволяет накапливать энергию, а масло демпфирует (замедляет и сглаживает) движение поршня, плюс обеспечивает смазку узла.

Один из вариантов схемы механизма: 1 – поршневой стопор; 2 – тело поршня; 3 – ограничительное кольцо; 4 – стопорное кольцо; 5 – стенка корпуса цилиндра; 6 – шток; ГМ – газ с маслом

Как и в конструкции велосипедного насоса, на штоке закреплён плотно прилегающий к стенкам цилиндра поршень, поддерживающий функции скольжения взад и вперёд. Цилиндр механизма, как правило, изготовлен из толстостенной прочной стали. В этой части конструкция явно отличается от насоса велосипеда, где цилиндр делается из тонкостенного алюминия или даже из пластика.

Давлением формируется усилие, передаваемое на шток и поршень, который входит в цилиндр и сжимает газ. Если убрать давление, полностью отпустить механизм, сжатый газ начнёт расширяться и вытолкнет поршень назад. Между тем, газ внутри цилиндра фактически проходит сквозь поршень или обходным путём, когда выполняется движение поршня назад и вперед. Конкретная система функционала зависит от конструкции пружинного механизма. Обычно поршень содержит одно или несколько сквозных отверстий (клапанов).

Как создаётся рабочие усилие механизма?

Газовое исполнение обеспечивает давление, действующее на большую площадь внутренней поверхности поршня. Давление на внешней стороне, за счёт наличия штока поршня, воздействует на меньшую площадь. Соответственно, на внутренней поверхности присутствует больше силы, чем на внешней поверхности. Именно поэтому демпферный механизм создаёт силу-противовес, будучи в режиме толкательного движения.

Бытовой пример установки демпферного механизма (лифт-поддержки) на крышке обычного хозяйственного ящика. Такой механизм обеспечивает плавность хода и минимальное усилие для действий пользователя

Величина силы, создаваемой газовой пружиной (усилие на выходе), равна площади поршня, умноженной на внутреннее давление. Усилие на выходе уменьшается за счёт трения между поршнем и цилиндром (что является одной из причин обязательного применения смазки) и увеличивается с температурой.

Как и металлические пружины, газовые демпферные механизмы выпускаются разных размеров. Соответственно, пользователю доступен выбор конкретного размера цилиндра и поршня, а также нужного количества давления газа, чтобы получить усилие, требуемое для выполнения конкретной работы. Чтобы удерживать ту же крышку багажника автомобиля, потребуются два газовых демпфера с каждой стороны. Так при сжатии обеспечивается равномерное усилие, равное весу нагрузки (крышки багажника).

Газовые демпферные пружины как источники энергии

При эксплуатации явно заметна плавность и медлительность работы газовых пружин. Концевая область поршня сконструирован таким образом, что жидкость внутри цилиндра (газ и жидкость) течёт через клапаны или обходным путём крайне медленно. Конструкции демпферов отличаются разнообразием. Иные содержат поршни, пропускающие жидкость быстрее в одном направлении, но медленнее в противоположном направлении.

Механизм демпфирующий «Yamaha Motor»: 1 – пружина отмены реакционной силы газа; 2 – специальный поршневой клапан на выполнение скоростных операций; 3 – сжатый азот; 4 – свободно двигающийся поршень; 5 – масло; А- сила реакции газа; B – сила пружины; C — дезактивация

Обычно такого рода действия поддерживаются поршнями, оборудованными клапанами. При движении в одном направлении клапан закрывается, обеспечивая медленное течение жидкости, уменьшая скорость, с которой поршень может двигаться. Когда же поршень движется в другую сторону, клапан открывается, обеспечивая лучшее прохождение жидкости, позволяя поршню двигаться намного быстрее.

Газовые пружины обычно разрабатываются с учётом определённого параметра нагрузки, поэтому поддерживают плавное расширение с определённой скоростью (несколько сантиметров в секунду).

Работа газовой пружины заключается в том, чтобы облегчить усилия конечного пользователя за счёт накопления и высвобождения энергии. Поэтому газовую пружину логично рассматривать как механическую батарею, накапливающую и выделяющую энергию за счёт сжатия / расширения газа. Так проще понять принцип действия и преимущественную пользу устройства.

Сравнительный анализ газовых и металлических пружин

Газовая пружина, по сути, работает аналогично обычной металлической пружине, но работа первой конструкции отмечена рядом преимуществ. По причине высокого давления газа внутри рабочего цилиндра, конструкция газовой пружины более компактная, чем металлический аналог. При этом обеспечивается одинаковое усилие.

Газовые пружины обеспечивают более линейное (плавное) растяжение и сжатие, по сравнению с металлическим аналогом. Такие изделия сконструированы с тем расчётом, чтобы обеспечивалась точная и постоянная скорость. Металлические аналоги сжимаются быстрее, растягиваются дальше и не исключают непредсказуемость действия.

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Источник

Газовые пружины для пневматических винтовок

Газовая пружина – один из самых малоизученных ударно-спусковых механизмов. Большинство владельцев знают о ней лишь одно – такой энергетический источник выдает большую мощность выстрела, чем у стандартного витого механизма. Так ли это на самом деле и чем еще отличается газовая пружина от других УСМ – читайте в нашей статье.

Что такое газовая пружина

Зачем нужна газовая пружина

«А зачем мне заменять стандартную витую пружину на газовую?» — еще один вопрос, который довольно часто можно встретить на различных оружейных форумах и сайтах. Чтобы в нем разобраться, необходимо для начала выяснить, какими качествами обладает модифицированный энергетический источник и в каких случаях его установка станет актуальной:

Преимущества и недостатки винтовок с газовой пружиной

Пусть многие любители газовых пружин в это не поверят, но у подобного энергетического источника есть не только положительные стороны, но и отрицательные. Об этом можно узнать, если как следует изучить отзывы экспертов и владельцев винтовок. На основе этой информации мы составили блок, в котором перечислены основные плюсы и минусы газовых пружин:

Однако для некоторых владельцев те или иные моменты могут показаться критичными. К примеру, газовую пружину не стоит приобретать жителям дальнего севера, который большую часть года находятся в условиях отрицательных температур.

Какая пружина лучше для пневматики — газовая или обычная

Виды газовых пружин для пневматики

Настала пора поговорить о том, какие существуют разновидности газовых пружин, ведь отнюдь не все энергетические источники имеют одинаковые технические характеристики. Данная информация как нельзя кстати подойдет для того, чтобы определиться с покупкой конкретного УСМ для каждой разновидности винтовки.

Газовые пружины «Стандарт» (до 140 атм)

Классический и повсеместно распространенный вариант газовых пружин, который можно отыскать в большинстве оружейных магазинов. Такой энергетический источник увеличивает мощность дульной энергии примерно до 7,5 Дж (зависит от жесткости самой пружины), а скорость выстрела становится равной 200-250 м/с. Логично предположить, что больше всего деталь подходит для установки на те винтовки, которые не способны выдерживать перегрузок: MP-512, ИЖ-22, а также различные пистолеты-пулеметы от компании Umarex.

Газовые пружины усиленные (до 170 атм)

Пусть разница в 30 атмосфер вас не смущает – на самом деле такие энергетические источники гораздо лучше подходят для ведения охотничьего промысла, чем предыдущий вариант, поскольку увеличивают показатель дульной энергии до 11 Дж, а скорость выстрела – до 320 м/с (расчеты примерны, поскольку многое зависит и от винтовки – длина ствола, количество нарезов и так далее). Устанавливать такую пружину лучше всего на винтовку, которая способна выдерживать большие нагрузки, например, большинство моделей от компании Hatsan, Crossman, а также современные пистолеты от Ижевского механического завода.

Газовые пружины усиленные, обслуживаемые

Обзор лучших пружин

Предлагаем вам не только ознакомиться с теоретической информацией, что представляют собой газовые пружины, но и подобрать для себя оптимальную модель. Для этого мы составили специальный блок, в котором перечислены лучшие энергетические элементы, по мнению пользователей, а также их стоимость:

Источник

Газовые пружины для пневматических винтовок

Газовая пружина – один из самых малоизученных ударно-спусковых механизмов. Большинство владельцев знают о ней лишь одно – такой энергетический источник выдает большую мощность выстрела, чем у стандартного витого механизма. Так ли это на самом деле и чем еще отличается газовая пружина от других УСМ – читайте в нашей статье.

Что такое газовая пружина

Конфигурация поверхности головы поршня

Голова поршня может иметь различную поверхность ударной части. Наиболее распространенный вариант — плоский.
Также бывают так называемые тихие (бесшумные) головы поршня. Их отличие заключается в конструкции, имеющей выпуклую форму гриба. Это обеспечивает лучшее рассеивание энергии удара головы поршня о голову цилиндра. Есть мнение, что работа узла будет тише но разница в звуке так незначительна, что ей можно принебречь.

фото слева-направо тихая и плоская головы поршня

Зачем нужна газовая пружина

«А зачем мне заменять стандартную витую пружину на газовую?» — еще один вопрос, который довольно часто можно встретить на различных оружейных форумах и сайтах. Чтобы в нем разобраться, необходимо для начала выяснить, какими качествами обладает модифицированный энергетический источник и в каких случаях его установка станет актуальной:

Преимущества и недостатки винтовок с газовой пружиной

Пусть многие любители газовых пружин в это не поверят, но у подобного энергетического источника есть не только положительные стороны, но и отрицательные. Об этом можно узнать, если как следует изучить отзывы экспертов и владельцев винтовок. На основе этой информации мы составили блок, в котором перечислены основные плюсы и минусы газовых пружин:

Однако для некоторых владельцев те или иные моменты могут показаться критичными. К примеру, газовую пружину не стоит приобретать жителям дальнего севера, который большую часть года находятся в условиях отрицательных температур.

Какая пружина лучше для пневматики — газовая или обычная

Виды газовых пружин для пневматики

Настала пора поговорить о том, какие существуют разновидности газовых пружин, ведь отнюдь не все энергетические источники имеют одинаковые технические характеристики. Данная информация как нельзя кстати подойдет для того, чтобы определиться с покупкой конкретного УСМ для каждой разновидности винтовки.

Газовые пружины «Стандарт» (до 140 атм)

Классический и повсеместно распространенный вариант газовых пружин, который можно отыскать в большинстве оружейных магазинов. Такой энергетический источник увеличивает мощность дульной энергии примерно до 7,5 Дж (зависит от жесткости самой пружины), а скорость выстрела становится равной 200-250 м/с. Логично предположить, что больше всего деталь подходит для установки на те винтовки, которые не способны выдерживать перегрузок: MP-512, ИЖ-22, а также различные пистолеты-пулеметы от компании Umarex.

Газовые пружины усиленные (до 170 атм)

Пусть разница в 30 атмосфер вас не смущает – на самом деле такие энергетические источники гораздо лучше подходят для ведения охотничьего промысла, чем предыдущий вариант, поскольку увеличивают показатель дульной энергии до 11 Дж, а скорость выстрела – до 320 м/с (расчеты примерны, поскольку многое зависит и от винтовки – длина ствола, количество нарезов и так далее). Устанавливать такую пружину лучше всего на винтовку, которая способна выдерживать большие нагрузки, например, большинство моделей от компании Hatsan, Crossman, а также современные пистолеты от Ижевского механического завода.

Газовые пружины усиленные, обслуживаемые

Физические процессы в пружинно-поршневой пневматике.

Процессы, происходящие внутри ПП винтовки при выстреле, не так просты. Сначала необходимо понять, как функционирует пружинно-поршневая винтовка, а затем разбираться что в ней происходит. Для этого надо выяснить:

— какова последовательность событий в процессе выстрела?

— как ведёт себя поршень до и после вылета пули из ствола?

Итак, что может быть проще: пружина, поршень, воздух и пуля. Однако, не всё так просто, как кажется. Присутствие смазки, используемой для смягчения работы механизма, иногда вызывает дизелирование, то есть что-то похожее на процесс, происходящий в дизельном двигателе. Установка более мощной пружины может привести не к повышению скорости, а к совершенно противоположному результату.

Исходя из этого, в литературе(1) встречается разделение процессов, происходящих при выстреле, на четыре фазы (английское phases). Но в нашем понятии, фаза – это часть одного процесса, а как будет рассмотрено ниже, они в основном взаимоисключают друг друга. Поэтому назовём их видами процессов: Blowpipe, Popgun, Combustion и Detonation.

В этом случае пуля лежит в стволе, не полностью его перекрывая, и воздух перетекает из области повышенного давления наружу. Это характерно для винтовок сравнительно малых мощностей и пистолетов или же для пневматики, применяющей стальные ВВ шарики.

Popgun — в переводе с английского пугач. Этот вид процесса соответствует такому положению, когда пуля плотно загоняется в казённик ствола, но при выстреле не возникает дизелирование смазки. Винтовка, в которой реализуется такой режим, как правило, гарантирует стабильную скорость, но эта скорость всё же ниже, чем при использовании той же винтовки в режиме с эффектом дизелирования. Для успешной работы винтовки, использующей этот вид процесса, необходимо высокое качество изготовления. Так, казённая часть ствола должна соблюдать постоянство радиуса по всей длине канала, чтобы обеспечивать стабильность сдвига пули в определённый момент при выстреле. Манжета поршня должна быть качественной, чтобы от выстрела к выстрелу процесс сжатия воздуха не претерпевал изменений, а так же она не должна пропускать смазку в цилиндр, по которому движется поршень, при взводе винтовки. ПП винтовки, которыми пользуются при соревнованиях высокого уровня, работают как раз в режиме Popgun.

Combustion — горение. Следует особо отметить этот вид потому, что именно в таком режиме работают большинство спортивных ПП винтовок, имеющих высокую дульную энергию. При движении поршня вперёд температура воздуха перед ним в момент выстрела может достичь значения температуры воспламенения горючего вещества, например, смазки или какого-либо другого. Таким образом, давление перед поршнем поднимается значительно выше, получаемая энергия способствует вылету пули из ствола с высокой скоростью. Так как в данном случае воспламенение непосредственно связано с повышением температуры от сжатия, то для этого вида ввели понятие «дизелирование».

И наконец, вид Detonation. Этот вид встречается редко. Его трудно описать, изучить. И когда он всё же происходит, результаты могут быть весьма плачевными. Эксперименты с этим видом могут привести к большим повреждениям винтовки. Вероятнее всего этот процесс происходит при избытке горючего вещества перед поршнем. Начинается он с обычного горения. При движении поршня происходит сжатие горючей смеси, как следствие резкий скачок температуры вверх, что приводит к цепной реакции и детонации всего горючего вещества. Детонация это мгновенная перегруппировка молекул, вызывающая большое повышение температуры и давления. При её возникновении выделяется огромное количество энергии. Появление детонации в пневматике зависит и от внешней температуры среды, а также от типа используемой смазки.

В литературе(1) упоминается попытка использовать детонацию в винтовке Weihrauch HW35/Barracuda. Детонирующее вещество (производная эфира) впрыскивалось в цилиндр в небольшом дозированном количестве с помощью небольшого насоса на цилиндре перед каждым выстрелом. При повторении попытки результат оказывался абсолютно непредсказуемым, поэтому от этой идеи отказались.

Обзор лучших пружин

Предлагаем вам не только ознакомиться с теоретической информацией, что представляют собой газовые пружины, но и подобрать для себя оптимальную модель. Для этого мы составили специальный блок, в котором перечислены лучшие энергетические элементы, по мнению пользователей, а также их стоимость:

Устройство гидравлического поршня

Есть два характерно разных вида поршней:

Гидравлический поршень

Для борьбы с протечками в цилиндре используется кольца и манжеты. При одновременно высоком давлении со стороны штока и со стороны поршневой полости, устанавливаются 2 уплотнительных кольца или манжеты, работающие в разные стороны. Если оно оказывается с 1 стороны, то обычно ставится всего одна манжета.

Источник

Газовая пружина что это

Чем же хороша газовая пружина и почему люди платят за нее деньги, превышающие в несколько раз стоимость витой пружины?

Источник энергии в газовой пружине, сжатый газ, в отличие от проволоки обычной витой пружины, он не теряет своих свойств. Газовая пружина не садится. Ресурс ГП зависит только от ресурса уплотнения штока. По этой же причине, ГП может находится в сжатом состоянии неограниченное количество времени, это никак не отражается на ее работоспособности.
Газовая пружина может только сжиматься и разжиматься. Она не может изгибаться, или вибрировать. При использовании газовой пружины отсутствуют посторонние звуки при взводе винтовки и при выстреле. Нет дребезга и лязга, нет вибраций. Разница не так чувствуется на дорогих винтовках, но на дешевых мы получаем долгожданное ощущение выстрела, вместо «катастрофы игрушечного поезда».
Коэффициент сжатия большинства газовых пружин(отношение давления в сжатой пружине к давлению в разжатой) весьма не велик и находится в диапазоне 1.2-1.4. Т.е. усилие полностью сжатой и разжатой пружины почти одинаково. При одинаковой потенциальной(запасенной) энергии, усилие сжатой пружины ниже, чем у аналога из проволоки. Нагрузка на механизмы ниже, отдача комфортнее.
Как уже было сказано, ресурс ГП зависит от ее уплотнения. Манжета уплотняет подвижный, быстродвижущейся шток и находится в довольно тяжелых условиях. Для смазки штока и манжеты в пружине имеется небольшое количество масла. Манжета не обладает маслосъемными свойствами и смазка потихоньку выносится наружу. Пока шток жирный, манжета работает в комфортных условиях. Как только масло в пружине заканчивается, начинается износ уплотнений. Пружине положена профилактика. Как правило, профилактику необходимо проводить раз в 7-10тысяч выстрелов. Таких профилактик можно произвести минимум две. Поэтому ресурс газовой пружины можно условно принять за 15-20 тысяч выстрелов. В то время, как витая пружина служит от 1-2-х тысяч выстрелов, до 5-7 тысяч на дорогих и качественных винтовках.. Справедливости ради, стоит заметить, что чем слабее винтовка, тем дольше служит и витая пружина. На слабеньких ИЖ-53, ИЖ60 и других, срок службы витой пружины вполне может сравняться со сроком службы газовой пружины.
К некоторым минусам газовой пружины можно отнести то, что давление газа зависит от окружающей температуры, так называемая термозависимость.
Закон Шарля.

Источник