Torsioninė spyruoklė vs. Prailginimo spyruoklė: Kurio jums tikrai reikia?
Netinkamos spyruoklės pasirinkimas savo dizainui yra dažna klaida. Tai veda prie produktų, kurie jaučiasi silpni, greitai susidėvi, arba visiškai nepavyks, verčia brangiai perprojektuoti ir atidėti.
Pasirinkimas yra paprastas, kai suprantate jų funkciją. Torsioninės spyruoklės suteikia sukimosi jėgą (sukimo momentas) sukimo programoms, o prailginimo spyruoklės suteikia linijinę traukimo jėgą įtempimui. Your design's motion dictates which one you need.
Per mano 14 metų šioje pramonėje, I've seen countless drawings where an engineer tried to make one type of spring do the job of the other. They'll try to use an extension spring to force a lever to rotate, dėl to atsiranda gremėzdiškas ir neefektyvus mechanizmas. Suprasti esminį skirtumą tarp sukimo jėgos ir traukimo jėgos yra pirmasis ir svarbiausias gero mechaninio dizaino žingsnis.. Jei tai padarysite teisingai nuo pat pradžių, sutaupysite laiko, pinigų, ir daug nusivylimo.
Kada reikia sukimosi spyruoklės jėgos?
Jums reikia durų, dangtelis, arba svirtį, kad grįžtumėte į vietą, bet jūsų dabartinis dizainas yra didelis ir sudėtingas. Jis jaučiasi silpnas ir nepatikimas, ir tu žinai, kad turi būti paprastesnis būdas.
Torioninė spyruoklė yra kompaktiškas ir elegantiškas sprendimas, skirtas sukimosi energijai kaupti ir išlaisvinti. Jis naudoja sukimo momentą, kad užtikrintų pastovią grąžinimo jėgą, puikiai tinka programoms, kurios sukasi aplink centrinį tašką.
Kartą dirbau su komanda, kurianti aukščiausios klasės medicininių atliekų konteinerį. Jiems reikėjo, kad kojos pedalo dangtis kiekvieną kartą jaustųsi lygus ir saugiai užsidarytų. Pirmajame jų prototipe buvo naudojamas gremėzdiškas prailginimo spyruoklinis mechanizmas, paslėptas bazėje. It was noisy and the force wasn't consistent. Aš jiems parodžiau, kaip paprasta dviguba sukimo spyruoklė, montuojamas tiesiai vyrių taške, galėtų geriau atlikti darbą. Buvo tylu, užtikrino sklandų uždarymo veiksmą, ir buvo visiškai paslėptas. Perjungiant į sukimo spyruoklę, they not only improved the product's function but also its perceived quality.
Sukimosi jėgos supratimas (Sukimo momentas)
A torsion spring doesn't stretch; tai sukasi.
- Kaip tai veikia: The spring's body, ritės, sukasi aplink centrinį veleną arba kaištį. Šis sukimo veiksmas apkrauna spyruoklę. Jėga, kurią jis veikia, nėra traukimas, bet rotacinis sukimo momentas[^1] that tries to push the spring's arms (arba kojos) grįžti į pradinį kampą. Pagalvokite apie drabužių segtuką – suspauskite kojas kartu, pakrauti spyruoklę, o kai paleisi, the spring's torque provides the clamping force.
- Ginklų svarba: Rankos yra svirtys, kurios perduoda sukimo momentas[^1] prie jūsų produkto. Jų ilgis, forma, ir kampas yra labai svarbūs. Ilgesnė ranka nuvažiuos didesnį atstumą, bet darys jėgą su mažesniu svertu.
- Vėjo kryptis: Torsioninės spyruoklės suvyniotos dešine arba kaire kryptimi. Jie visada turi būti apkrauti taip, kad suveržtų ritinius, jų neatpalaiduoja. Neteisinga kryptimi taikant jėgą, spyruoklė gali deformuotis ir sugesti.
| Kojos konfigūracija | Aprašymas | Įprasto naudojimo atvejis |
|---|---|---|
| Tiesios kojos | Labiausiai paplitęs tipas, tiesiomis rankomis, besitęsiančiomis nuo kūno. | Paprastos svirtys, drabužių segtukai, iškarpinės klipai. |
| Ofsetinės kojos | Rankos sulenktos, kad būtų pašalintos kliūtys arba pritvirtintos skirtingose plokštumose. | Sudėtingos jungtys mašinose ar elektronikoje. |
| Užkabintos kojos | Rankų galai sulenkti į kabliukus, kad būtų lengviau pritvirtinti. | Aplikacijos, kuriose spyruoklė turi priglusti prie stulpo. |
Kada yra tiesinė traukimo jėga iš ilgintuvo spyruoklės yra atsakymas?
Turite sujungti du komponentus, bet jūsų mechanizmas atrodo laisvas. Be patikimo grąžinimo veiksmo, your product simply doesn't function correctly or feels cheap and poorly made.
Prailginimo spyruoklė sukurta specialiai šiam darbui. Tai užtikrina pastovią ir patikimą linijinę traukos jėgą, todėl tai puikus sprendimas diržams įtempti, grąžinamos svirtys, ir laikant susirinkimus kartu.
Pagalvokite apie klasikines ekrano duris. Jį uždaranti spyruoklė yra puikus pratęsimo spyruoklės veikimo pavyzdys. Kartą, kurdamas treniruoklį, pas mus atėjo klientas. Jie turėjo užtikrinti kintamą kabelio skriemulio sistemos atsparumą. Jų pradiniame projekte buvo naudojamas sudėtingas svarmenų krūva, kuris buvo sunkus ir brangus. Padėjome jiems pakeisti svarmenų krūvą ilgų ilginamųjų spyruoklių serija. Šis naujas dizainas buvo lengvesnis, pigiau gaminti, ir suteikė daug sklandesnį pasipriešinimo profilį vartotojui. Tai parodė, kaip paprasta prailginimo spyruoklė gali būti veiksmingiausias linijinės jėgos problemos sprendimas.
Linijinės jėgos ir įtampos supratimas
An extension spring's job is to pull.
- Kaip tai veikia: Prailginimo spyruoklės gaminamos su ritėmis, kurios yra sandariai suspaustos. Tai sukuria įmontuotą jėgą, vadinamą pradine įtampa. Pirmiausia turite panaudoti pakankamai jėgos, kad tai įveiktumėte pradinė įtampa[^2] pavasariui net nepradėjus temptis. Kai tik pradeda tempti, jis kaupia energiją ir nuosekliai atsitraukia, tiesinė jėga.
- Kritiniai kabliukai: Spyruoklė be galų nenaudinga, kurie paprastai formuojami į kabliukus arba kilpas. Čia visa traukimo jėga perduodama jūsų gaminiui. Kabliuko konstrukcija dažnai yra pati svarbiausia spyruoklės dalis, nes tai yra dažniausiai pasitaikantis gedimo taškas.
- Saugos svarstymai: Kadangi prailginimo spyruoklė, kai naudojama, visada yra įtempta, gedimas gali būti pavojingas. Jei spyruoklė nutrūktų, jis gali smarkiai išlaisvinti savo sukauptą energiją. Tokiose srityse kaip garažo vartai ar žaidimų aikštelių įranga, per spyruoklės vidurį dažnai pravedamas apsauginis trosas, kad sulaikytų ją, jei ji nutrūktų.
| Kablio tipas | Patvarumas | Geriausias | Pagrindinis silpnumas |
|---|---|---|---|
| Mašinos kabliukas | Gerai | Bendrosios paskirties naudojimas, vidutinio sunkumo ciklai. | Turi įtempimo tašką posūkyje nuo kūno. |
| Crossover Hook | Geriau | Aplikacijos su didesne vibracija ar sukimu. | Stresas pasiskirsto geriau nei mašinos kablys. |
| Pilna kilpa | Puikiai | Didelis ciklas, sunkios apkrovos, arba saugai svarbiems tikslams. | Montavimui reikia daugiau vietos ir stulpelio. |
Sukimas arba pratęsimas: Kaip padaryti teisingą pasirinkimą?
You're looking at your design, and you're not sure which spring to use. Neteisingas pasirinkimas padarys jūsų produktą sudėtingesnį, brangesnis, ir ilgainiui mažiau patikimas.
Pasirinkimą lemia vienas paprastas klausimas: ar jūsų dalis turi suktis aplink a suktis[^3], ar reikia traukti tiesia linija? Jūsų atsakymas tiesiogiai nurodo tinkamą spyruoklę.
I've found that the best way to solve this is to physically act out the motion with your hands. Ar reikia pasukti ranką, kaip pasukti durų rankeną? That's a job for a torsion spring. Ar ranką reikia traukti atgal, kaip uždaryti stalčių? That's a job for an extension spring. Šis paprastas testas pašalina visą sudėtingumą. Žaislų įmonės inžinierius sunkiai veikė su žaislinio automobilio paleidimo mechanizmu. Jis bandė panaudoti pailginimo spyruoklę, kad padarytų paleidimo ranką suktis[^3]. Aš liepiau jam atlikti judesį. Iš karto pamatė, kad ranka sukasi. Eskizavome paprastą sukimo spyruoklės dizainą, ir tai išsprendė jo problemą.
Paprasta sprendimų sistema
Sutelkite dėmesį į funkciją, ne tik turima erdvė.
- Judesio tipas: Tai yra svarbiausias veiksnys. Jei pirminis judėjimas yra kampinis arba sukamasis aplink fiksuotą tašką (kaip vyris), jums reikia torsioninės spyruoklės. Jei judesys yra tiesinis tarp dviejų taškų, jums reikia prailginimo spyruoklės.
- Tvirtinimo taškai: Torsioninei spyruoklei reikalingas velenas, smeigtukas, arba strypas jo ritėms montuoti. Jis negali veikti be šio centro suktis[^3]. Prailginamai spyruoklei reikalingi du atskiri tvirtinimo taškai, po vieną kiekvienam kabliui, traukti tarp.
- Priverstinis pristatymas: Torsioninė spyruoklė užtikrina sukimo momentas[^1], matuojamas coliais svarais arba niutonmetrais. Prailginimo spyruoklė sukuria tiesinę jėgą, matuojamas svarais arba niutonais. Turite apskaičiuoti tinkamą jėgos tipą jūsų programai.
| Sprendimo veiksnys | Pasirinkite sukimo spyruoklę, jei.... | Pasirinkite prailginimo spyruoklę, jei.... |
|---|---|---|
| Pirminis judesys | Jūsų dalis sukasi, suktis[^3]s, arba posūkiai. | Jūsų dalis slysta, atsitraukia, arba traukia į eilę. |
| Montavimo būdas | Turite centrinį kaištį arba veleną spyruoklei. | Turite du skirtingus taškus, prie kurių galite pritvirtinti galus. |
| Jėgos tipas | Jums reikia sukimosi sukimo momentas[^1] sukurti grįžimo į centrą veiksmą. | Norint sujungti du dalykus, reikia linijinės įtampos. |
Išvada
Pasirinkite sukimo spyruoklę sukimui, sukamasis judesys aplink a suktis[^3]. Pasirinkite prailginimo spyruoklę linijinei, tiesios linijos traukos jėga. Spyruoklės suderinimas su judesiu yra patikimo dizaino raktas.
[^1]: Išnagrinėkite sukimo momento apibrėžimą ir apskaičiavimą, būtina norint suprasti sukimo spyruokles.
[^2]: Sužinokite apie pradinį įtempimą ir jo vaidmenį prailginimo spyruoklių funkcionalumui.
[^3]: Sužinokite, kaip šerdesai veikia mechaninėse sistemose ir jų svarbą naudojant spyruokles.