ກົນໄກພາກຮຽນ spring Torsion ເຮັດວຽກແນວໃດ?
You're designing a product with a hinged lid that needs to snap shut or open with assistance. ທ່ານຮູ້ວ່າເປັນພາກຮຽນ spring torsion ແມ່ນມີສ່ວນຮ່ວມ, ແຕ່ທຸກພາກສ່ວນເຮັດວຽກຮ່ວມກັນເພື່ອສ້າງການຄວບຄຸມນັ້ນໄດ້ແນວໃດ, ແຮງໝູນວຽນ?
A torsion spring mechanism translates the spring's stored energy into useful work by using a central shaft, ຈຸດສະມໍ, and the spring's legs. ໃນຂະນະທີ່ກົນໄກການເຄື່ອນໄຫວ, ມັນ deflects ຫນຶ່ງຂາຂອງພາກຮຽນ spring ໄດ້, ການສ້າງແຮງບິດທີ່ສະແຫວງຫາການກັບຄືນອົງປະກອບກັບຕໍາແຫນ່ງເດີມຂອງມັນ.
ຈາກທັດສະນະການຜະລິດ, ພວກເຮົາເຫັນວ່າພາກຮຽນ spring ຕົວຂອງມັນເອງແມ່ນພຽງແຕ່ເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງເລື່ອງ. A spring torsion made perfectly is useless without a well-designed mechanism to support it. I've seen many designs fail not because the spring was wrong, but because the parts around it didn't allow it to function correctly. magic ທີ່ແທ້ຈິງເກີດຂຶ້ນໃນເວລາທີ່ພາກຮຽນ spring ໄດ້, ເພົາ, ແລະຈຸດສະມໍທັງຫມົດເຮັດວຽກຮ່ວມກັນເປັນອັນດຽວ, ລະບົບທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້.
ສິ່ງທີ່ເປັນອົງປະກອບຫຼັກຂອງກົນໄກການສົ້ນປີ້ນ Torsion?
ການອອກແບບຂອງທ່ານຕ້ອງການຫນ້າທີ່ຫມຸນ, but a simple pivot isn't enough. ທ່ານຮູ້ວ່າພາກຮຽນ spring ສະຫນອງຜົນບັງຄັບໃຊ້, but you're unsure how to properly mount and engage it within your assembly.
ກົນໄກຂອງພາກຮຽນ spring torsion ມາດຕະຖານປະກອບດ້ວຍສີ່ພາກສ່ວນທີ່ສໍາຄັນ: ພາກຮຽນ spring torsion ຕົວຂອງມັນເອງ, ແກນກາງ (ຫຼື arbor) ວ່າມັນເຫມາະຫຼາຍກວ່າ, ສະມໍ stationary ສໍາລັບຂາຫນຶ່ງ, ແລະອົງປະກອບການເຄື່ອນຍ້າຍທີ່ມີສ່ວນຮ່ວມຂາທີສອງ.
ຄວາມຜິດພາດທົ່ວໄປທີ່ຂ້ອຍເຫັນໃນການອອກແບບໃຫມ່ແມ່ນການລືມກ່ຽວກັບແກນກາງ. ລູກຄ້າຄັ້ງໜຶ່ງໄດ້ສົ່ງເຄື່ອງຕົ້ນແບບໃຫ້ກັບພວກເຮົາ ບ່ອນທີ່ພາກຮຽນ spring ລອຍຢູ່ໃນຮູ. ເມື່ອຝາປິດເປີດ, ພາກຮຽນ spring ໄດ້ພະຍາຍາມ tighten, ແຕ່ແທນທີ່ຈະສ້າງແຮງບິດ, ຮ່າງກາຍທັງຫມົດຂອງມັນພຽງແຕ່ buckled ແລະໂກງ sideways. A torsion spring ຕ້ອງໄດ້ຮັບການສະຫນັບສະຫນູນພາຍໃນ. ເພົາ, ຫຼື arbor, ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ສິ່ງນີ້ເກີດຂຶ້ນແລະຮັບປະກັນພະລັງງານທັງຫມົດເຂົ້າໄປໃນການສ້າງສະອາດ, ແຮງໝູນວຽນ.
ການວິພາກຂອງກໍາລັງພືດຫມູນວຽນ
ແຕ່ລະພາກສ່ວນຂອງກົນໄກມີວຽກສະເພາະ. ຖ້າຫນຶ່ງຂອງພວກເຂົາຖືກອອກແບບບໍ່ຖືກຕ້ອງ, ລະບົບທັງໝົດຈະລົ້ມເຫລວຕາມທີ່ຄາດໄວ້.
- The Torsion Spring: ນີ້ແມ່ນເຄື່ອງຈັກຂອງກົນໄກ. ເສັ້ນຜ່າສູນກາງສາຍຂອງມັນ, ເສັ້ນຜ່າສູນກາງ, ແລະຈໍານວນຂອງ coils ກໍານົດຈໍານວນຂອງ torque ມັນສາມາດຜະລິດໄດ້.
- Arbor (ຫຼື Mandrel): ນີ້ແມ່ນ rod ຫຼື pin ທີ່ແລ່ນຜ່ານສູນກາງຂອງພາກຮຽນ spring ໄດ້. ຫນ້າທີ່ຕົ້ນຕໍຂອງມັນແມ່ນເພື່ອຮັກສາພາກຮຽນ spring ສອດຄ່ອງແລະປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ມັນ buckling ພາຍໃຕ້ການໂຫຼດ. The arbor's diameter must be small enough to allow the spring's inside diameter to shrink as it is wound.
- ສະຖານີສະມໍ: ຂາຫນຶ່ງຂອງພາກຮຽນ spring ຕ້ອງໄດ້ຮັບການສ້ອມແຊມຢ່າງຫນັກແຫນ້ນກັບສ່ວນທີ່ບໍ່ເຄື່ອນທີ່ຂອງເຄື່ອງປະກອບ. ນີ້ສະຫນອງຈຸດຕິກິຣິຍາຕໍ່ກັບແຮງບິດທີ່ຖືກສ້າງຂຶ້ນ. ນີ້ອາດຈະເປັນຊ່ອງສຽບ, ຂຸມ, ຫຼື pin.
- ຈຸດພົວພັນຢ່າງຫ້າວຫັນ: ຂາອື່ນຂອງພາກຮຽນ spring ຍູ້ກັບພາກສ່ວນທີ່ຕ້ອງການຍ້າຍ, ເຊັ່ນຝາປິດ, ເປັນ lever, ຫຼືປະຕູ. ໃນຖານະເປັນພາກສ່ວນນີ້ rotates, ມັນ "ໂຫຼດ" ພາກຮຽນ spring ໂດຍ deflecting ຂາການເຄື່ອນໄຫວນີ້.
| ອົງປະກອບ | ຟັງຊັນປະຖົມ | ການພິຈາລະນາການອອກແບບທີ່ສໍາຄັນ |
|---|---|---|
| ພາກຮຽນ spring torsion | ເກັບຮັກສາ ແລະປ່ອຍພະລັງງານໝູນວຽນ (ແຮງບິດ). | ຕ້ອງໄດ້ຮັບການໂຫຼດໃນທິດທາງທີ່ tightens ຂອງ coils ໄດ້. |
| Arbor / Mandrel | Supports the spring's inner diameter and prevents buckling. | ຕ້ອງມີຂະຫນາດທີ່ຖືກຕ້ອງເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການຜູກມັດເປັນລົມພາກຮຽນ spring. |
| ສະໝໍປະຈຳການ | ສະຫນອງຈຸດຄົງທີ່ສໍາລັບຂາພາກຮຽນ spring ຫນຶ່ງເພື່ອຍູ້ຕໍ່ກັບ. | ຕ້ອງມີຄວາມເຂັ້ມແຂງພຽງພໍທີ່ຈະທົນທານຕໍ່ແຮງບິດເຕັມຂອງພາກຮຽນ spring. |
| ການມີສ່ວນຮ່ວມຢ່າງຫ້າວຫັນ | ໂອນແຮງບິດຈາກຂາພາກຮຽນ spring ທີສອງໄປຫາພາກສ່ວນເຄື່ອນທີ່. | ຈຸດຕິດຕໍ່ຕ້ອງລຽບເພື່ອປ້ອງກັນການສວມໃສ່. |
ແຮງບິດຖືກຄິດໄລ່ ແລະນຳໃຊ້ໃນກົນໄກແນວໃດ?
ກົນໄກຂອງທ່ານຕ້ອງການຈໍານວນສະເພາະຂອງກໍາລັງປິດ, but you're not sure how to translate that into a spring specification. Choosing a spring that's too weak or too strong will make your product fail.
Torque is calculated based on how far the spring's leg is rotated (ການໂກງມຸມ) ຈາກຕໍາແຫນ່ງອິດສະລະຂອງຕົນ. ວິສະວະກອນລະບຸ "ອັດຕາພາກຮຽນ spring" ໃນຫົວໜ່ວຍເຊັ່ນນິວຕັນ-ມິນລີແມັດຕໍ່ອົງສາ, ເຊິ່ງກໍານົດຈໍານວນແຮງບິດທີ່ຖືກສ້າງຂຶ້ນສໍາລັບແຕ່ລະລະດັບຂອງການຫມຸນ.
ເມື່ອພວກເຮົາເຮັດວຽກກັບວິສະວະກອນ, ນີ້ແມ່ນການສົນທະນາທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດ. ພວກເຂົາເຈົ້າອາດຈະເວົ້າວ່າ, "ຂ້ອຍຕ້ອງການຝາປິດນີ້ເພື່ອເປີດດ້ວຍ 2 N-m of force when it's at 90 ອົງສາ." ວຽກຂອງພວກເຮົາແມ່ນການອອກແບບພາກຮຽນ spring ທີ່ບັນລຸ torque ທີ່ແນ່ນອນໃນມຸມສະເພາະນັ້ນ. ພວກເຮົາປັບຂະຫນາດຂອງສາຍ, ເສັ້ນຜ່າສູນກາງ, ແລະຈໍານວນຂອງ coils ເພື່ອມົນຕີເປົ້າຫມາຍດັ່ງກ່າວ. We also have to consider the maximum angle the spring will travel to ensure the wire isn't overstressed, ເຊິ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ມັນຜິດປົກກະຕິ ຫຼືແຕກໄດ້ຢ່າງຖາວອນ.
ການອອກແບບສໍາລັບກໍາລັງສະເພາະ
ເປົ້າຫມາຍຂອງກົນໄກແມ່ນເພື່ອນໍາໃຊ້ຈໍານວນທີ່ຖືກຕ້ອງໃນເວລາທີ່ເຫມາະສົມ. This is controlled by the spring's design and its position within the assembly.
- ການກໍານົດອັດຕາພາກຮຽນ spring: ອັດຕາພາກຮຽນ spring ເປັນຫຼັກຂອງການຄິດໄລ່. A "ແຂງ" ພາກຮຽນ spring ມີອັດຕາສູງ (ສ້າງແຮງບິດຫຼາຍຕໍ່ອົງສາ), ໃນຂະນະທີ່ເປັນ "ອ່ອນ" ພາກຮຽນ spring ມີອັດຕາຕ່ໍາ. ນີ້ຖືກກໍານົດໂດຍຄຸນສົມບັດທາງດ້ານຮ່າງກາຍຂອງພາກຮຽນ spring.
- ຄວາມເຄັ່ງຕຶງເບື້ອງຕົ້ນແລະການໂຫຼດລ່ວງໜ້າ: ໃນບາງກົນໄກ, ພາກຮຽນ spring ໄດ້ຖືກຕິດຕັ້ງເພື່ອໃຫ້ຂາຂອງມັນໄດ້ຖືກ deflected ແລ້ວເລັກນ້ອຍເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນລັດພັກຜ່ອນ. ອັນນີ້ເອີ້ນວ່າ preload ຫຼືຄວາມກົດດັນເບື້ອງຕົ້ນ. ມັນຮັບປະກັນວ່າພາກຮຽນ spring ແມ່ນແລ້ວ exerting ຜົນບັງຄັບໃຊ້ໃນຕອນເລີ່ມຕົ້ນຂອງການເຄື່ອນໄຫວຂອງຕົນ, ເຊິ່ງສາມາດກໍາຈັດການວ່າງຫຼື rattles ໃນກົນໄກ.
- Deflection ແລະຄວາມກົດດັນສູງສຸດ: ທ່ານຕ້ອງຮູ້ວ່າມຸມສູງສຸດຂອງພາກຮຽນ spring ຈະຖືກຫມຸນໄປ. ການຍູ້ພາກຮຽນ spring ເກີນຂອບເຂດຈໍາກັດຂອງມັນຈະເຮັດໃຫ້ຜົນຜະລິດ, meaning it won't return to its original shape and will lose most of its force. ພວກເຮົາສະເຫມີອອກແບບດ້ວຍຂອບຄວາມປອດໄພເພື່ອປ້ອງກັນການນີ້.
ສິ່ງທີ່ເປັນຈຸດລົ້ມເຫຼວທົ່ວໄປທີ່ສຸດໃນກົນໄກການບິດ?
ຕົ້ນແບບຂອງເຈົ້າເຮັດວຽກ, but you're worried about its long-term reliability. ທ່ານຕ້ອງການຮູ້ວ່າຊິ້ນສ່ວນໃດທີ່ມັກຈະແຕກຫັກເພື່ອໃຫ້ທ່ານສາມາດສ້າງຄວາມເຂັ້ມແຂງກ່ອນທີ່ຈະເຂົ້າໄປໃນການຜະລິດ.
ຈຸດລົ້ມເຫຼວທົ່ວໄປທີ່ສຸດແມ່ນຄວາມເມື່ອຍລ້າໃນພາກຮຽນ spring, ການຕິດຕັ້ງທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງ, ແລະໃສ່ຢູ່ໃນຈຸດຕິດຕໍ່ລະຫວ່າງຂາພາກຮຽນ spring ແລະພາກສ່ວນເຄື່ອນທີ່. ເປັນໄມ້ຢືນຕົ້ນຂະໜາດນ້ອຍທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ພາກຮຽນ spring buckle ເປັນອີກບັນຫາເລື້ອຍໆ.
I've inspected hundreds of failed mechanisms over the years. ເລື່ອງທົ່ວໄປທີ່ສຸດແມ່ນຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຄວາມເມື່ອຍລ້າ. ພາກຮຽນ spring ພຽງແຕ່ແຕກອອກຫຼັງຈາກຖືກນໍາໃຊ້ຫຼາຍພັນຄັ້ງ. ນີ້ເກືອບສະເຫມີເກີດຂຶ້ນເນື່ອງຈາກວ່າວັດສະດຸທີ່ຜິດພາດໄດ້ຖືກເລືອກຫຼືຄວາມກົດດັນໃນສາຍແມ່ນສູງເກີນໄປສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ. A spring for a car door that's used every day needs a much more robust design than one for a battery compartment that's opened once a year. A good design matches the spring's expected ວົງຈອນຊີວິດ[^ 1] to the product's intended use.
ການກໍ່ສ້າງສໍາລັບຄວາມທົນທານ
ກົນໄກທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ຄາດຄະເນແລະປ້ອງກັນຄວາມລົ້ມເຫຼວທົ່ວໄປໂດຍຜ່ານການອອກແບບ smart ແລະ ທາງເລືອກອຸປະກອນການ[^ 2].
- ເມື່ອຍພາກຮຽນ spring: ນີ້ແມ່ນກະດູກຫັກທີ່ເກີດຈາກການໂຫຼດແລະ unloading ຊ້ໍາຊ້ອນ. ໂດຍປົກກະຕິມັນເກີດຂື້ນຢູ່ໃນຈຸດທີ່ຄວາມກົດດັນສູງສຸດ, which is often where the leg bends away from the spring's body. ນີ້ສາມາດປ້ອງກັນໄດ້ໂດຍການໃຊ້ວັດສະດຸທີ່ແຂງແຮງກວ່າ (ຄືກັບສາຍດົນຕີ), ເລືອກເສັ້ນຜ່າສູນກາງສາຍໃຫຍ່ກວ່າເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົດດັນ, ຫຼືນຳໃຊ້ຂະບວນການຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການສັກຢາ.
- Anchor Point ຄວາມລົ້ມເຫຼວ: ຖ້າສະລັອດຕິງຫຼື pin ທີ່ຖືຂາ stationary ບໍ່ແຂງແຮງພໍ, it can deform or break under the spring's constant force. ວັດສະດຸຂອງທີ່ຢູ່ອາໄສຕ້ອງມີຄວາມເຂັ້ມແຂງພຽງພໍທີ່ຈະຮັບມືກັບຄວາມກົດດັນ.
- ສວມໃສ່ແລະ Galling: ຂາທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຂອງພາກຮຽນ spring ແມ່ນຢູ່ສະເຫມີ rubbing ຕໍ່ກັບອົງປະກອບເຄື່ອນຍ້າຍ. ເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ, ນີ້ສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດຮ່ອງທີ່ຈະໃສ່ເຂົ້າໄປໃນທີ່ຢູ່ອາໄສຫຼືຂາຂອງມັນເອງ. ການນໍາໃຊ້ແຜ່ນເຫຼັກແຂງຫຼື roller ຢູ່ຈຸດຕິດຕໍ່ສາມາດລົບລ້າງບັນຫານີ້ໃນກົນໄກການນໍາໃຊ້ສູງ.
ສະຫຼຸບ
ກົນໄກຂອງພາກຮຽນ spring torsion ສົບຜົນສໍາເລັດເປັນລະບົບທີ່ສົມບູນທີ່ພາກຮຽນ spring, ເພົາ, ແລະສະມໍໄດ້ຖືກອອກແບບເພື່ອເຮັດວຽກຮ່ວມກັນເພື່ອຈັດສົ່ງທີ່ຊັດເຈນ, ຜົນບັງຄັບໃຊ້ຫມຸນຊ້ໍາສໍາລັບຊີວິດຂອງຜະລິດຕະພັນ.
[^ 1]: ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບຊີວິດຂອງວົງຈອນຊ່ວຍໃຫ້ທ່ານອອກແບບ springs ທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການນໍາໃຊ້ຈຸດປະສົງຂອງເຂົາເຈົ້າ.
[^ 2]: ການເລືອກວັດສະດຸທີ່ເຫມາະສົມແມ່ນສໍາຄັນຕໍ່ການປະຕິບັດແລະຄວາມທົນທານຂອງກົນໄກຂອງທ່ານ.