Kas tiksliai yra spiralinė sukimo spyruoklė?

You see a tightly wound spring on a device's hinge and need to understand its function. Bet be tinkamos terminijos, neįmanoma rasti pakaitalo ar suprojektuoti.

Sraigtinė sukimo spyruoklė yra komponentas, sukurtas veikti sukant, arba sukimas. Jis kaupia ir išleidžia sukimosi energiją per savo suvyniotą korpusą ir naudoja kojas, kad sukimo momentą pritaikytų gretimai mechanizmui, pavyzdžiui, dangtelis, svirtis, arba atsvaros sistema.

Mano gamykloje, kasdien sukuriame tūkstančius šių šaltinių visoms pramonės šakoms. Nors jie atrodo paprasti, tai, kaip jie sukuria sukimosi jėgą, yra sumani inžinerijos dalis. Daugelis žmonių jas painioja su suspaudimo arba ilginamosiomis spyruoklėmis, bet jų funkcija visiškai kitokia. They don't push or pull; jie sukasi. Let's look closer at how this simple helix creates torque and why its design is so critical.

Kaip sukimo spyruoklė iš tikrųjų sukuria jėgą?

Jūsų dizainui reikia sukimosi grįžtamosios jėgos, but you're unsure how a simple spring provides it. Jei tai padarysite neteisingai, mechanizmas gali neužsidaryti arba užsidaryti.

Sukimo spyruoklė sukuria jėgą, kai jos kojos yra stumiamos viena nuo kitos arba kartu, causing the spring's coils to either tighten or open. Šis sukimo veiksmas sukuria sukimo momentas[^1]- sukimosi jėga, kuri bando grąžinti spyruoklę į pradinę padėtį, nesusukta padėtis.

Vienas iš pirmųjų dalykų, kuriuos sužinojau apie sukimo spyruokles, yra taisyklė, kurios niekada negalima sulaužyti: jie turi būti suprojektuoti taip, kad būtų apkraunami ta kryptimi, kuri veržtų ritinius. Kai spyruoklę suvyniosite tvirčiau, vielos skersmuo šiek tiek susitraukia, o kūno ilgis pailgėja, bet medžiaga patiria nuspėjamą įtempimą. Jei bandysite įkelti spyruoklę ta kryptimi, kuri išvynioja ritinius, stresas tampa nenuspėjamas ir dėl to spyruoklė gali per anksti užsisegti arba sulūžti. Tai pagrindinis projektavimo principas, kurio laikomės kiekvienai gaminamai sukimo spyruoklei.

Sukimosi jėgos fizika

The spring's power comes from the resistance of its wire to being twisted. Tai sukuria nuspėjamą ir pakartojamą sukimosi jėgą, arba sukimo momentas[^1].

• Sukimo momentas ir kampinė deformacija: Kuo toliau pasuksite sukimo spyruoklės kojeles iš jos „laisvos" position, tuo daugiau sukimo momentas[^1] tai daro. Šis ryšys paprastai yra linijinis. Suma sukimo momentas[^1] jis gamina kiekvienam sukimosi laipsniui yra žinomas kaip jo pavasario norma[^2]. Tai leidžia inžinieriams nurodyti spyruoklę, kuri suteikia, pavyzdžiui, 5 colių svarų sukimo momentas[^1] kai atidaromas dangtis 90 laipsnių.
• Kojų svarba: Kojos, arba ginklų, yra spyruoklės dalys, kurios perduoda sukimo momentas[^1] prie jūsų produkto. Jų ilgis, forma, ir kampas yra visiškai pritaikomi. Juos galime sulenkti į paprastas tiesias kojas, kabliukai, kilpos, arba sudėtingos formos, kad būtų lengva montuoti ir užtikrinti, kad jos tinkamai susijungtų su besijungiančiomis dalimis.

Kur dažniausiai naudojamos torsioninės spyruoklės?

You're trying to figure out if a torsion spring is the right choice for your product. Jūs žinote teoriją, bet sunkiai įsivaizduojate jos pritaikymą realiame pasaulyje ir naudą.

Torsioninės spyruoklės naudojamos daugybėje gaminių, kuriems reikalinga sukimosi grįžimo į centrą arba atsvaros funkcija. Įprasti pavyzdžiai yra drabužių segtukai, clipboards, gyvenamųjų namų garažo vartai, automobilių durys, ir prietaisų dangčius, tokius kaip ant poveržlių ar rūkyklių.

Prisimenu, kaip dirbau su aukščiausios klasės medicinos įrangos gamintojo projektu. Jiems reikėjo mažo, patikima sukimo spyruoklė sterilaus instrumentų dėklo dangčiui. Dangtis turėjo jaustis lygus, laikyti save atvirą 90 laipsnių, ir švelniai uždarykite, neuždarydami. Sukūrėme dvigubą sukimo spyruoklę – iš esmės dvi spyruokles, susuktas priešingomis kryptimis ir sujungtas per vidurį. Tai užtikrino tobulai subalansuotą ir stabilų sukimo momentas[^1] kurie atitiko tikslius jų reikalavimus. Tai buvo puikus priminimas, kad net paprasčiausios išvaizdos gaminiai dažnai priklauso nuo kruopščiai sukonstruotų spyruoklių, kad tinkamai veiktų.

Nuo paprastų prietaisų iki sunkiųjų mašinų

Dėl sukimo spyruoklės universalumo ji gali išspręsti daugybę mechaninių problemų daugelyje pramonės šakų.

• Vartojimo prekės: Klasikinis medinis skalbinių segtukas yra puikus dvigubos sukimo spyruoklės veikimo pavyzdys. Taip pat juos rasite ištraukiamuose rašikliuose, Metsetgraps, ir papuošalų dėžučių vyriai. Šiais atvejais, jie suteikia paprastą, nebrangus būdas sukurti suspaudimo ar uždarymo jėgą.
• Pramonė ir automobiliai: Sunkesnėse srityse, sukimo spyruoklės veikia kaip galinga atsvara. Dėl didelių spyruoklių ant garažo vartų sunkios durys tampa beveik nesvarios. Automobilio durelių vyriuose, jie suteikia fiksatorius, kurie tam tikrose vietose laiko atidarytas duris ir padeda jas uždaryti. Jie taip pat naudojami transporto priemonių pakabos sistemose ir įvairių tipų mašinų svirtyse.

Iš kokių medžiagų gaminamos torsioninės spyruoklės?

Jums reikia torsioninės spyruoklės, but you're unsure which material to choose. Jūs nerimaujate dėl rūdžių, nuovargis, arba spyruoklė laikui bėgant praranda savo jėgą, ypač reiklioje aplinkoje.

Dauguma torsioninių spyruoklių yra pagamintos iš daug anglies turinčio spyruoklinio plieno, pavyzdžiui, muzikos vielos arba alyva grūdintos vielos. Skirta naudoti, kai reikalingas atsparumas korozijai arba naudoti švarioje aplinkoje, nerūdijančio plieno (paprastai tipai 302, 304, arba 316) yra pageidaujamas pasirinkimas.

Medžiagos pasirinkimas yra vienas iš svarbiausių sprendimų, kuriuos priimame bet kurio projekto pradžioje. It's not just about corrosion. Pavyzdžiui, muzikos laidas turi puikų nuovargio tarnavimo laiką, tai reiškia, kad juo galima važiuoti milijonus kartų nesulaužant, bet lengvai rūdija. Taigi vidiniam mechanizmui sausoje patalpoje, it's perfect. Bet lauko skląsčiui, nerūdijantis plienas yra vienintelis tinkamas pasirinkimas, net jei tai kainuoja daugiau. Taip pat padengiame paviršiaus apdailą, pvz., cinkavimą arba miltelinį dažymą, kad padidintume anglinio plieno spyruoklių apsaugą nuo korozijos., suteikdami savo klientams pusiausvyrą tarp kainos ir ilgaamžiškumo.

Medžiagos suderinimas su programa

Darbo aplinka ir reikalinga spyruoklės eksploatavimo trukmė lemia geriausią medžiagą ir apdailą. Neteisingas pasirinkimas gali sukelti ankstyvą nesėkmę.

• High-Carbon Steels:
  • Muzikos laidas (ASTM A228): Didelio stiprumo, šaltai temptas plienas, žinomas dėl savo puikaus atsparumo nuovargiui. It's ideal for high-cycle applications where corrosion is not a concern.
  • Aliejumi grūdinta viela (ASTM A229): Bendros paskirties spyruoklinis plienas, kuris yra termiškai apdorotas, kad būtų stiprus. It's more economical than music wire and is great for larger springs that don't require an extremely high cycle life.
• Nerūdijantis plienas:
  • Tipas 302/304 Nerūdijantis (ASTM A313): Labiausiai paplitusi nerūdijanti spyruoklinė viela. Jis siūlo puikų atsparumo korozijai balansą, stiprumo, ir kaina. It's widely used in food processing, medicinos, ir lauko pritaikymas.
  • Tipas 316 Nerūdijantis (ASTM A313): Siūlo puikų atsparumą korozijai, ypač prieš chloridus ir sūrų vandenį. Tai puikus pasirinkimas jūrinei aplinkai ar taikomoms programoms, kuriose veikia stiprios cheminės medžiagos.

Išvada

A spiralinė torsioninė spyruoklė[^3] yra sukonstruotas komponentas, suteikiantis sukimosi jėgą. Jo dizainas, medžiaga, ir vėjo kryptis yra svarbūs veiksniai, kurie turi būti suderinti su konkrečia jo paskirtimi.

[^1]: Sužinokite apie sukimo momentą, kad geriau suprastumėte, kaip jis veikia mechanines sistemas.
[^2]: Norint pasirinkti tinkamą spyruoklę, labai svarbu suprasti spyruoklės greitį.
[^3]: Sraigtinių sukimo spyruoklių mechanikos supratimas gali pagerinti jūsų projektavimo ir taikymo žinias.