Газовая пружина

Га́зовая пружи́на (газли́фт) — разновидность пружины, в которой упругим элементом является газ, находящийся в цилиндре и периодически сжимаемый поршнем.

Сленговое название газлифт является устоявшимся в мебельной индустрии.

Не следует путать газовую пружину и амортизатор. Последние также часто встречаются в автотехнике и быту, но имеют другое назначение (а именно - гашение колебаний или скорости перемещения). Справедливости ради надо отметить, что зачастую газовая пружина совмещает в себе функцию амортизатора, оказывая дополнительное сопротивление движению.

Применение

Газовые пружины используются в конструкциях автомобилей, где они принимают на себя вес двери, капота или крышки багажника при открывании. Газовые пружины применяются также в раскладной мебели, в пневматическом оружии, в медицинском и аэрокосмическом оборудовании. Амортизаторы на стойках шасси почти всех современных самолётов построены по принципу газовой пружины - упругим элементом в таком амортизаторе служит не пружина, а технический азот, заряжаемый (закачиваемый в полости амортизатора) от наземного аэродромного азотозаправщика, под строго определённым давлением, зависящим от взлётного веса самолёта на данный вылет и температуры окружающей среды.

Устройство

Устройство газовой пружины

Типовая промышленная газовая пружина представляет собой герметичный цилиндр (8) в котором свободно перемещается шток (1). Втулка (2), пыльник (3), подшипник скольжения(4) и сальники (6, 7) обеспечивают герметичное перемещение штока. Центрирующая втулка-поршень (9) и перепускной клапан (10) предохраняют шток от перекоса и обеспечивают демпфирующие свойства пружины.

Некоторые пружины имеют регулятор, управляющий перепускным клапаном (10). Когда клапан закрыт жесткость пружины значительно возрастает так как увеличивается площадь газового упора (вместо диаметра штока — диаметр цилиндра). Такие пружины называются блокируемыми.

Как правило газовые пружины заправляются один раз при изготовлении при давлениях от 5 до 200 атмосфер. Тем не менее иногда специальные пружины низкого давления снабжаются ниппелем (12) для регулировки жесткости. Пружины однократной заправки накачивают через сальник (7) при сборке. В таких пружинах цилиндр делается глухим.

В качестве газа в пружинах обычно используется азот, реже воздух. Газ осушают и очищают от пыли во избежание повышенного износа и коррозии. Для смазки деталей в цилиндр заливают небольшое количество машинного масла.

В отличие от жидкостных пружин, газовые пружины обеспечивают больший ход поршня, но меньшее усилие на штоке. Типовые значения хода — от единиц до десятков сантиметров (изменение длины до 45 % от общей длины пружины). Типовые усилия — от единиц до сотен килограмм.

Давление газа, усилие и диаметр штока для неблокированных пружин можно примерно оценить формулой: $~F=P\pi D^{2}/4$, где

$F$ — усилие в Ньютонах (для перевода в килограммы поделить на 9,8);

$D$ — диаметр штока, м;

$P$ — давление газа, Паскалей (для перевода в атмосферы поделить на 100 000).

Газовые пружины для офисных кресел

Широко распространены специальные блокируемые газовые пружины для офисных кресел (газлифты). В них перепускной клапан (10) открывается кнопкой на штоке. При закрытом клапане пружина очень жесткая и под весом человека имеет короткий ход, подпружинивая кресло. При открытом клапане шток может перемещаться на полную длину пружины. Таким образом регулируют кресло по высоте.

Большинство современных газлифтов делаются двухтрубными. В них кнопка находится не на штоке а на глухом торце цилиндра. Перетекание газа между объемами над и под поршнем в такой пружине происходит через зазор между трубами. Двухтрубная конструкция уменьшает поперечные нагрузки на шток и уплотнители, упрощает конструкцию штока.

Для облегчения вращения кресла в конструкцию газлифта включают упорный шарикоподшипник.

Безопасность газлифтов

Давление в газлифте офисного стула можно грубо оценить исходя из жесткости пружины в разблокированном состоянии (стул начинает опускаться при нагрузке ~ 30 кг) и площади штока (~ 1 см²) в 30 атмосфер. Имеются свидетельства самопроизвольного разрушения газлифтов с тяжелыми последствиями.

Достоинства и недостатки

Достоинством газовых пружин по сравнению с обычными металлическими является то, что у них с течением времени не изменяется коэффициент жёсткости. Это делает их удобными для использования в пневматическом оружии.

Недостатки газовых пружин: работа только на сжатие, невысокое относительное удлинение, малый ресурс на низких температурах (текут сальники).

Техника безопасности

Газовые пружины содержат газ под большим давлением. Категорически запрещается вскрывать газовые пружины или наносить повреждения корпусу цилиндра. Взрывной выход газа с каплями масла может нанести серьёзные травмы. Если необходимо вскрыть пружину то сначала необходимо стравить давление. Безопаснее всего нанести небольшие повреждения штоку и утопив его в пружину стравить давление через повреждение. Нарушение техники безопасности может быть особенно опасным для глаз. Известны случаи непроизвольного взрыва газовой пружины в процессе эксплуатации.

См. также

• Амортизатор