فنر دو پیچشی چیست؟?

شما به نیروی چرخشی نیاز دارید, اما تک فنر پیچشی باعث عدم تعادل در مجموعه شما می شود. این منجر به سایش ناهموار می شود, عملکرد ناپایدار, و در نهایت, محصولی که ممکن است پیش از موعد شکست بخورد.

فنر پیچشی دوبل یک تکه سیم است که به صورت دو سیم پیچ به هم متصل شده است, یک زخم دست چپ و یک زخم دست راست. این طراحی یک نیروی چرخشی متعادل از یک نقطه مرکزی ایجاد می کند, دو برابر شدن گشتاور در فضای فشرده.

I've worked with many engineers who were struggling with complex linkage systems to try and balance the force from a single spring. در بسیاری از آن موارد, راه حل خیلی ساده تر بود. فنر دوبل پیچشی اغلب پایداری و قدرت مورد نیاز را بدون قطعات اضافی و پیچیدگی فراهم می کند. این طراحی هوشمندانه مشکلات مکانیکی بیشتری را از آنچه بیشتر مردم تصور می کنند حل می کند. این یکی از کارآمدترین راه ها برای بدست آوردن گشتاور متعادل زیادی از یک قطعه بسیار کوچک است.

چگونه فنر پیچشی دوگانه با فنر منفرد متفاوت عمل می کند?

می بینید a فنر دوبل پیچشی[^1] و فقط به نظر می رسد که دو فنر به هم جوش داده شده اند. You're not sure what the real functional advantage is or why this design is even necessary.

الف فنر دوبل پیچشی[^1] با ارائه دو برابر و مخالف کار می کند گشتاور[^2] خروجی از یک واحد, نقطه لنگر پایدار. این طراحی آینه ای، نیروهای بارگذاری جانبی را که یک فنر پیچشی ایجاد می کند، خنثی می کند, در نتیجه خالص, حرکت چرخشی متعادل.

One of the first things I learned when designing with torsion springs is that a single spring doesn't just rotate—it also wants to shift sideways. یک بار در مورد پروژه ای برای یک دستگاه پزشکی با درب لولایی که باید به آرامی و به طور مکرر بدون لرزش باز می شد مشورت کردم.. در طرح اصلی از یک فنر پیچشی قوی استفاده شده است, اما درب همیشه کمی پیچ می خورد, باعث می شود که در طول زمان به هم متصل شود. ما آن را با یک فنر پیچشی دوبل جایگزین کردیم. مشکل بلافاصله ناپدید شد. نیروی متعادل از دو سیم پیچ، لولا را در هزاران چرخه کاملاً در یک راستا نگه داشت.

اصل گشتاور متعادل

مزیت اصلی a فنر دوبل پیچشی[^1] در طراحی متقارن آن نهفته است. It's not just two springs; it's a balanced system.

• کویل های آینه ای: فنر از یک سیم ممتد ساخته شده است, با یک سیم پیچ در سمت راست در یک طرف و یک سیم پیچ در سمت چپ در طرف دیگر. هنگامی که یک سیم پیچ در یک جهت بارگذاری می شود, دیگری در مقابل بارگذاری می شود, ایجاد حالت تعادل.
• لغو نیروهای جانبی: به صورت تک پیچشی بهار باد, نیرویی عمود بر محور خود وارد می کند. در فنر دو پیچشی, دو سیم پیچ نیروهای جانبی برابر و مخالف اعمال می کنند, که یکدیگر را خنثی می کنند. این منجر به گشتاور خالص[^ 3]ه](https://en.wikipedia.org/wiki/Torque)[^2] بدون هیچ گونه بارگذاری جانبی نامطلوب بر روی مجموعه شما.

چه زمانی باید فنر پیچشی دوبل را برای طراحی خود انتخاب کنید؟?

شما نیاز دارید نیروی چرخشی[^4] برای محصول شما, but you're not sure if the application is right for the unique properties of a فنر دوبل پیچشی[^1].

هر زمان که برنامه شما نیاز به بالا داشته باشد، باید فنر پیچشی دوگانه را انتخاب کنید گشتاور[^2] در فضای محدود, تعادل چرخشی کامل, یا مکانیزمی پایدار که در برابر پیچش و بارگذاری جانبی مقاومت می کند. کاربردهای معمول شامل لولاهای سنگین است, تعادل ها, و مفاصل مفصلی.

به یاد دارم که با شرکتی کار می کردم که جعبه ابزارهای پیشرفته طراحی می کرد. درب آن بسیار سنگین بود, و آنها به راهی نیاز داشتند تا آن را سبک وزن کنند و به آرامی بسته شود بدون اینکه محکم بسته شود. آنها سعی می کردند دو فنر پیچشی بزرگ را در لولا قرار دهند, اما تناسب محکمی داشت و هم ترازی سخت بود. ما تک آهنگ طراحی کردیم, فنر دوبل پیچشی قدرتمند برای جایگزینی آنها. به طور تمیز در مرکز لولا نصب شد, نیروی بیش از اندازه کافی برای متعادل کردن درپوش سنگین ارائه می دهد, و چون نیرو کاملاً متعادل بود, درب بدون هیچ لرزشی باز و بسته می شود.

سناریوهای کاربردی کلیدی

این طراحی فنر در شرایط خاصی که تعادل و قدرت حیاتی هستند، عالی است.

• سیستم های تعادلی: در کاربردهایی مانند درب های صنعتی, تخت های بیمارستانی قابل تنظیم, یا پایه های نمایشگر بزرگ, الف فنر دوبل پیچشی[^1] را فراهم می کند گشتاور بالا[^5]ه](https://en.wikipedia.org/wiki/Torque)[^2] برای جبران بار سنگین مورد نیاز است, باعث می شود کاربر احساس بی وزنی کند.
• مکانیسم های لولا: برای محصولاتی که صاف است, عملکرد ثابت لولا نشانه کیفیت است, مثل جعبه های دستکش ماشین, کنسول های مرکزی, یا درب های لوازم خانگی درجه یک, نیروی متعادل از پیچ خوردگی جلوگیری می کند و عمر طولانی را تضمین می کند.
• اتصال و فعال سازی اهرمی: وقتی یک مکانیزم قوی نیاز دارد[^6], نیروی برگشتی متمرکز روی یک اهرم, مانند انواع خاصی از ماشین آلات یا اهرم های کنترل, الف فنر دوبل پیچشی[^1] این نیرو را بدون فشار دادن اهرم به طرفین فراهم می کند.

چگونه می توان فنر پیچشی دوبل را به درستی مشخص کرد؟?

You've decided a double torsion spring is right for your design, but you see multiple leg configurations and don't know which dimensions are the most critical to get right.

برای تعیین صحیح فنر پیچشی دوبل, شما باید قطر سیم را مشخص کنید, قطر سیم پیچ, تعداد سیم پیچ در هر طرف, زاویه آزاد بین پاها, و طول پاها و تنظیمات. هندسه پاها برای انتقال بسیار مهم است گشتاور[^2] به مجلس شما.

بزرگترین منبع خطایی که در نقشه های فنرهای دوبل پیچشی می بینم در مشخصات پایه است. یک مهندس به طور کامل سیم پیچ ها را تعریف می کند اما در مورد زاویه یا طول پاها مبهم خواهد بود. برخلاف سایر فنرها که انتهای آن قلاب یا حلقه ساده است, پایه‌های فنر پیچشی «پایان کاری» هستند - آنها چیزی هستند که به اجزای شما فشار می‌آورند تا گشتاور را تحویل دهند.. I once had to delay a production run because a client's drawing showed a 90-degree free angle but didn't specify the direction. It's a small detail, اما تعیین می کند که فنر هنگام نصب فشار می آورد یا می کشد.

پنج پارامتر حیاتی طراحی

دریافت این پنج جزئیات به درستی در نقاشی شما تضمین می کند که فنر دقیقاً همانطور که می خواهید عمل کند.

1. ابعاد سیم پیچ و سیم: این شامل قطر سیم است, قطر داخلی یا خارجی سیم پیچ ها, و تعداد سیم پیچ ها در هر طرف (که باید یکسان باشد).
2. زاویه آزاد: این زاویه بین دو پایه زمانی است که فنر در حالت استراحت است و نصب نشده است. این یک عامل مهم در تعیین میزان پیش بار در مجموعه شما است.
3. طول پاها: طول هر پا از خط مرکزی سیم پیچ تا نوک. این اهرم و محل اعمال نیرو را تعیین می کند.
4. پیکربندی پا: این شکل و جهت پاها را توصیف می کند. آیا آنها مستقیم هستند? آیا آنها خمیدگی دارند? موازی هستند یا افست? This must match your product's geometry.
5. جهت باد: در حالی که فنر دارای هر دو کلاف سمت چپ و راست است, شما باید مشخص کنید که آیا پاها باید به بالا یا پایین برای ایجاد مورد دلخواه جمع شوند گشتاور[^2] جهت.

نتیجه گیری

فنر دو پیچشی یک راه حل مهندسی ظریف است که بالا را ارائه می دهد گشتاور[^2] و تعادل کامل از یک تک, جزء فشرده, حل مسائل رایج ناپایداری که در طرح های تک فنر یافت می شود.

[^1]: مزایای فنرهای دوبل پیچشی برای گشتاور متعادل و طراحی فشرده را بررسی کنید.
[^2]: اصول گشتاور و کاربردهای آن در مهندسی را کشف کنید.
[^ 3]: نحوه دستیابی به گشتاور خالص در سیستم های مکانیکی برای عملکرد بهتر را کشف کنید.
[^4]: درک نیروی چرخشی کلید بهینه سازی طرح های مکانیکی است.
[^5]: برنامه هایی را که به گشتاور بالا در فضاهای محدود نیاز دارند کاوش کنید.
[^6]: مکانیسم هایی را کشف کنید که از نیروهای بازگشت قوی برای کارایی بهره می برند.