فنر پیچشی محوری چیست؟?

به فنری نیاز دارید که بپیچد, اما اصطلاح "فنر پیچشی محوری"." گیج کننده است. You're unsure if it's a special component or just another name for a standard torsion spring.

فنر پیچشی محوری فنر مارپیچی استانداردی است که برای تامین نیروی چرخشی طراحی شده است, یا گشتاور. در اطراف یک شفت یا درخت کار می کند, with the force being applied in a circular path perpendicular to the spring's central axis. رایج ترین نوع آن است فنر پیچشی[^1].

در سالهای تولید من, I've noticed that engineers, به خصوص آنهایی که در طراحی مکانیزم جدید هستند, گاهی اوقات گرفتار اصطلاحات می شوند. آنها به سراغ من می آیند و یک "محوری" می خواهند" بهار, فکر می کنیم که نیرو در امتداد محور عمل می کند, مانند فنر فشاری. اسم کمی گمراه کننده است. "محور" همان چیزی است که فنر نصب شده است در; کاری که انجام می دهد تماما چرخشی است. روشن کردن این نکته ساده اغلب اولین قدم برای طراحی موفق است, بخش قابل اعتماد برای محصول خود.

چه تفاوتی با فنرهای فشرده یا اکستنشن دارد؟?

شما یک فنر پیچ خورده را می بینید و ممکن است فرض کنید همه سیم پیچ ها به یک شکل عمل می کنند. This can lead to selecting the completely wrong type of spring for your application's force requirements.

فنر پیچشی محوری با چرخش کار می کند (پیچ خوردگی), در حالی که فشرده سازی و فنر اکستنشن[^2]با نیروی خطی کار کنید (هل دادن و کشیدن). هدف اساسی آنها و روش ذخیره انرژی کاملاً متفاوت است.

من استارتاپی را به یاد می‌آورم که در حال توسعه یک ابزار کوچک مصرف‌کننده با درب بازشو بود. اولین نمونه اولیه آنها از یک فنر فشاری کوچک برای باز کردن درب استفاده کرد, اما احساس تند و تند و کنترل نشده بود. آنها طرح خود را برای من ارسال کردند, و می‌توانستم بلافاصله ببینم که آنها سعی می‌کنند یک مسئله چرخشی را با یک راه‌حل خطی حل کنند. ما آن را با یک کوچک جایگزین کردیم فنر پیچشی محوری[^ 3] در اطراف پین لولا نصب شده است. درب سپس با صافی باز شد, حرکت کنترل شده. It was a perfect example of how choosing the right type of force—rotational instead of linear—completely changed the user's experience.

Force Direction فنر را تعریف می کند

نام فنر به شما می گوید که چگونه برای استفاده طراحی شده است. درک این تفاوت اساسی مهمترین بخش انتخاب بهار است.

• فنرهای پیچشی (نیروی چرخشی): این فنرها با چرخاندن پایه های خود بارگذاری می شوند. این باعث ایجاد تنش خمشی در سیم می شود, که یک گشتاور بازیابی ایجاد می کند. به یک تله موش کلاسیک فکر کنید. The coiled spring doesn't compress; برای نیرو دادن به تله می پیچد.
• فنرهای فشاری (نیروی هل دادن): این فنرها به صورت فشرده طراحی شده اند. آنها هنگام فشرده شدن انرژی را ذخیره می کنند و با فشار دادن به عقب آن را آزاد می کنند, مقاومت در برابر نیروی فشاری. A pogo stick or a vehicle's suspension uses compression springs.
• فنرهای اکستنشن (نیروی کششی): این فنرها برای کشش طراحی شده اند. آنها دارای قلاب یا حلقه در انتها هستند و هنگامی که از هم جدا می شوند انرژی ذخیره می کنند, با عقب کشیدن آن را آزاد کنید. فنرهای درب گاراژ یا ترامپولین نمونه های رایجی هستند.

مهمترین عوامل طراحی برای فنر پیچشی محوری چیست؟?

شما باید یک فنر پیچشی سفارشی سفارش دهید, but you're not sure which details are critical. Providing incomplete information can lead to a spring that doesn't work or fails quickly.

مهم ترین عوامل طراحی جهت باد است (دست راست یا چپ دست), پیکربندی پاها, و گشتاور مورد نیاز در یک زاویه چرخش خاص. این عناصر نحوه تناسب و عملکرد فنر را مشخص می کنند.

یکی از رایج‌ترین اشتباهاتی که در نقاشی‌ها می‌بینم، جهت باد یا نادرست بودن آن است. یک بار مشتری سفارش داد 10,000 فنر برای مجموعه لولایی. The drawing didn't specify the wind direction, بنابراین یک باد سمت راست استاندارد در نظر گرفته شد. معلوم شد که مونتاژ آنها نیاز به بارگیری فنر در جهتی دارد که می تواند شل کردن سیم پیچ. در نتیجه, فنرها تقریباً هیچ نیرویی نداشتند و بلافاصله از کار افتادند. ما مجبور شدیم کل دسته را با باد سمت چپ بازسازی کنیم. این یک درس پرهزینه در مورد اهمیت یک جزئیات کوچک در نقاشی بود.

جزئیاتی که عملکرد را تعیین می کنند

الف فنر پیچشی[^1]'s success depends on getting three key areas right.

• جهت باد: فنر پیچشی باید همیشه در جهتی استفاده شود که سیم پیچ را محکم تر بپیچد. بارگذاری آن در جهت مخالف باعث باز شدن آن می شود, تغییر شکل دائمی, و نیروی خود را از دست بدهد. شما باید مشخص کنید که آیا به یک دست راست نیاز دارید یا خیر (در جهت عقربه های ساعت) یا چپ دست (خلاف جهت عقربه های ساعت) باد.
• پیکربندی پا: پایه ها نحوه انتقال فنر به قطعات شماست. طول آنها, شکل, و زاویه بین آنها (زاویه آزاد) باید دقیقاً تعریف شوند تا بتوانند به درستی نصب شوند و همانطور که در نظر گرفته شده است با مجموعه شما تعامل داشته باشند.
• مواد و گشتاور: The spring's material and wire diameter determine its strength. باید مشخص کنید که در یک درجه چرخش به چه مقدار گشتاور نیاز دارید (به عنوان مثال, گشتاور 10 نیوتن میلی متری در 90 درجه"). این به ما می گوید که فنر چقدر باید قوی باشد. سیم موزیک برای استفاده عمومی عالی است, در حالی که فولاد ضد زنگ برای محیط های خورنده مورد نیاز است.

رایج ترین کاربردها برای فنرهای پیچشی محوری چیست؟?

شما مکانیک را درک می کنید, but you're having trouble picturing where these springs are used. Seeing real-world examples can help you decide if it's the right solution for your design.

محوری فنر پیچشی[^1]s در مکانیسم های رایج بی شماری استفاده می شود که نیاز به نیروی برگشت چرخشی ساده دارند. آنها در لولا یافت می شوند, اهرم ها, تعادل ها, و کلیپ های مختلف.

One of the most impressive uses of torsion springs I've seen was in a piece of medical equipment. این یک مکانیسم تعادل برای یک بازوی مانیتور سنگین بود که باید توسط پزشکان و پرستاران بدون زحمت حرکت می کرد و در جای خود قرار می گرفت.. مجموعه ای بزرگ, محوری قدرتمند فنر پیچشی[^1]s در داخل مفصل اصلی پنهان شده بود. آنها کاملاً برای جبران وزن مانیتور طراحی شده بودند, بنابراین وقتی آن را جابجا می کردید تقریباً بی وزن بود. این نشان داد که چگونه می توان از این اجزای ساده برای ایجاد کنترل حرکتی بسیار پیچیده و کاربرپسند استفاده کرد.

به هر کجا که نگاه کنی

زمانی که می دانید به دنبال چه چیزی باشید, you'll start seeing these springs everywhere. سادگی و قابلیت اطمینان آنها آنها را به یک راه حل برای نیروی چرخشی تبدیل می کند.

• اقلام خانگی: بارزترین نمونه آن فنرهای ساده در گیره لباس و تله موش قدیمی است. همچنین در داخل لولای برخی از درب های کابینت استفاده می شود تا به آرامی بسته شوند.
• تجهیزات اداری: آن گیره فلزی روی کلیپ بورد توسط یک نیرو می گیرد فنر پیچشی[^1]. درب یک اسکنر یا چاپگر قدیمی اغلب از یکی برای باز نگه داشتن آن یا کمک به بستن آن استفاده می کند.
• صنعتی و خودروسازی: آنها در دستگیره درب خودرو استفاده می شوند, مکانیزم های گیربکس, و طیف گسترده ای از چفت و اهرم در ماشین آلات. در کاربردهای سنگین تر, آنها به عنوان تعادل برای درپوش ها و رمپ های سنگین استفاده می شوند, مانند در دروازه تریلر ابزار.

نتیجه گیری

یک فنر پیچشی محوری[^ 3] یک جزء مکانیکی اساسی است که نیروی چرخشی را فراهم می کند. درک اصول طراحی اولیه آن برای استفاده موثر از آن در هر مونتاژ مکانیکی کلیدی است.

[^1]: این پیوند بینش هایی در مورد انواع فنر پیچشی و کاربردهای خاص آنها ارائه می دهد.
[^2]: شناخت فنرهای اکستنشن به شما کمک می کند تا آنها را از فنرهای پیچشی متمایز کنید.
[^ 3]: برای به دست آوردن درک عمیق تر از فنرهای پیچشی محوری و کاربردهای آن، این منبع را کاوش کنید.