Torsion Spring Mechanism ඇත්තටම වැඩ කරන්නේ කෙසේද??
You're designing a product with a hinged lid that needs to snap shut or open with assistance. ඔබ දන්නවා ආතති වසන්තයක් සම්බන්ධයි, නමුත් එම පාලිත නිර්මාණය කිරීමට සියලුම කොටස් එකට ක්රියා කරන්නේ කෙසේද?, භ්රමණ බලය?
A torsion spring mechanism translates the spring's stored energy into useful work by using a central shaft, නැංගුරම් ලක්ෂයක්, and the spring's legs. යාන්ත්රණය චලනය වන විට, එය වසන්තයේ එක් පාදයක් ඉවතට හරවයි, සංරචකය එහි මුල් ස්ථානයට ආපසු යාමට උත්සාහ කරන ව්යවර්ථ නිර්මාණය කිරීම.
නිෂ්පාදන ආස්ථානයෙන්, වසන්තය කතාවෙන් අඩක් පමණක් බව අපට පෙනේ. පරිපූර්ණව සාදන ලද ආතති වසන්තයක් එයට ආධාරකයක් ලෙස හොඳින් සැලසුම් කරන ලද යාන්ත්රණයක් නොමැතිව නිෂ්ඵල වේ. 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. සැබෑ මැජික් වසන්තයේ දී සිදු වේ, පතුවළ, සහ නැංගුරම් ලක්ෂ්ය සියල්ලම තනි තනිව ක්රියා කරයි, විශ්වසනීය පද්ධතිය.
ආතති වසන්ත යාන්ත්රණයක මූලික සංරචක මොනවාද??
ඔබේ නිර්මාණයට භ්රමණ කාර්යයක් අවශ්යයි, but a simple pivot isn't enough. ඔබ දන්නවා වසන්තයක් බලය සපයන බව, but you're unsure how to properly mount and engage it within your assembly.
සම්මත ආතති වසන්ත යාන්ත්රණයක් ප්රධාන කොටස් හතරකින් සමන්විත වේ: ආතති වසන්තයම, මධ්යම පතුවළක් (හෝ arbor) ඒකට ගැලපෙනවා කියලා, එක් කකුලක් සඳහා ස්ථාවර නැංගුරමක්, සහ දෙවන පාදයේ යෙදෙන චලනය වන සංරචකයකි.
අලුත් නිර්මාණවල මම දකින සාමාන්ය වැරැද්දක් තමයි මධ්යම පතුවළ ගැන අමතක වීම. සේවාදායකයෙකු වරක් අපට මූලාකෘතියක් එවා ඇති අතර එහිදී වසන්තය කුහරයක පාවෙමින් තිබේ. පියන විවෘත කළ විට, වසන්තය තද කිරීමට උත්සාහ කළේය, නමුත් ව්යවර්ථ නිර්මාණය වෙනුවට, උගේ මුළු සිරුරම බකල් වී පැත්තකට නැමී ඇත. ආතති වසන්තයක් අභ්යන්තරව ආධාර කළ යුතුය. පතුවළ, හෝ arbor, මෙය සිදුවීම වළක්වන අතර සියලු ශක්තිය පිරිසිදු නිර්මාණයට යන බව සහතික කරයි, භ්රමණ බලය.
භ්රමණ බලයේ ව්යුහ විද්යාව
යාන්ත්රණයේ සෑම කොටසකටම නිශ්චිත කාර්යයක් ඇත. ඒවායින් එකක් වැරදි ලෙස නිර්මාණය කර ඇත්නම්, සමස්ත පද්ධතියම අපේක්ෂිත පරිදි ක්රියා කිරීමට අපොහොසත් වනු ඇත.
- Torsion වසන්තය: මෙය යාන්ත්රණයේ එන්ජිමයි. එහි වයර් විෂ්කම්භය, දඟර විෂ්කම්භය, සහ දඟර ගණන එය නිපදවිය හැකි ව්යවර්ථ ප්රමාණය තීරණය කරයි.
- ආබර් (හෝ මැන්ඩ්රල්): මෙය වසන්තයේ කේන්ද්රය හරහා ගමන් කරන සැරයටිය හෝ පින් එකයි. එහි මූලික කාර්යය වන්නේ වසන්තය එකලස් කර තබා ගැනීම සහ බර පැටවීම වැළැක්වීමයි. The arbor's diameter must be small enough to allow the spring's inside diameter to shrink as it is wound.
- ස්ථාවර නැංගුරම: වසන්තයේ එක් කකුලක් එකලස් කිරීමේ චලනය නොවන කොටසකට තදින් සවි කළ යුතුය. ව්යවර්ථය ජනනය වන ප්රතික්රියා ලක්ෂ්යය මෙය සපයයි. මෙය ස්ලට් එකක් විය හැක, සිදුරක්, හෝ පින් එකක්.
- ක්රියාකාරී නියැලීමේ ලක්ෂ්යය: වසන්තයේ අනෙක් පාදය චලනය කිරීමට අවශ්ය කොටස වෙත තල්ලු කරයි, පියනක් වැනි, ලීවරයක්, හෝ දොරක්. මෙම කොටස භ්රමණය වන පරිදි, එය "පූරණය වේ" මෙම ක්රියාකාරී පාදය හරවා යැවීමෙන් වසන්තය.
| සංරචකය | ප්රාථමික කාර්යය | විවේචනාත්මක සැලසුම් සලකා බැලීම |
|---|---|---|
| ටෝර්ෂන් වසන්තය | භ්රමණ ශක්තිය ගබඩා කර නිදහස් කරයි (ව්යවර්ථය). | දඟර තද කරන දිශාවකට පැටවිය යුතුය. |
| ආබර් / මැන්ඩෙල් | Supports the spring's inner diameter and prevents buckling. | වසන්ත සුළං ලෙස බැඳීම වළක්වා ගැනීම සඳහා නිවැරදිව ප්රමාණය කළ යුතුය. |
| ස්ථාවර නැංගුරම | එරෙහිව තල්ලු කිරීම සඳහා එක් වසන්ත කකුලක් සඳහා ස්ථාවර ලක්ෂ්යයක් සපයයි. | වසන්තයේ සම්පූර්ණ ව්යවර්ථයට ඔරොත්තු දීමට තරම් ශක්තිමත් විය යුතුය. |
| ක්රියාකාරී මැදිහත්වීම | දෙවන වසන්ත කකුලේ සිට චලනය වන කොටස වෙත ව්යවර්ථය මාරු කරයි. | ඇඳීම වැළැක්වීම සඳහා ස්පර්ශක ස්ථානය සුමට විය යුතුය. |
යාන්ත්රණයක් තුළ ව්යවර්ථය ගණනය කර යොදන ආකාරය?
ඔබේ යාන්ත්රණයට නිශ්චිත සංවෘත බලයක් අවශ්ය වේ, 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 (කෝණික අපගමනය) එහි නිදහස් ස්ථානයේ සිට. ඉංජිනේරුවන් "වසන්ත අනුපාතයක් නියම කරයි" අංශකයකට නිව්ටන්-මිලිමීටර් වැනි ඒකක වලින්, එක් එක් අංශක භ්රමණය සඳහා කොපමණ ව්යවර්ථයක් ජනනය වේද යන්න නිර්වචනය කරයි.
අපි ඉංජිනේරුවන් සමඟ වැඩ කරන විට, මේක තමයි වැදගත්ම සංවාදය. ඔවුන් කියන්නට ඇත, "මට මේ පියන ඇරලා තියන්න ඕන 2 N-m of force when it's at 90 උපාධි." අපගේ කාර්යය වන්නේ එම නිශ්චිත කෝණයෙන් එම නිශ්චිත ව්යවර්ථය ලබා ගන්නා වසන්තයක් සැලසුම් කිරීමයි. අපි වයර් ප්රමාණය සකස් කරමු, දඟර විෂ්කම්භය, සහ එම ඉලක්කයට පහර දීමට දඟර ගණන. We also have to consider the maximum angle the spring will travel to ensure the wire isn't overstressed, එය ස්ථිරවම විකෘති කිරීමට හෝ කැඩීමට හේතු විය හැක.
විශේෂිත බලවේගයක් සඳහා නිර්මාණය කිරීම
යාන්ත්රණයේ පරමාර්ථය වන්නේ නියම වේලාවට නියමිත බලය යෙදීමයි. This is controlled by the spring's design and its position within the assembly.
- වසන්ත අනුපාතය නිර්වචනය කිරීම: වසන්ත අනුපාතය ගණනය කිරීමේ හරය වේ. A "දැඩි" වසන්තය ඉහළ අනුපාතයක් ඇත (අංශකයකට වැඩි ව්යවර්ථයක් ජනනය කරයි), "මෘදු" වසන්තය අඩු අනුපාතයක් ඇත. මෙය වසන්තයේ භෞතික ගුණාංග අනුව තීරණය වේ.
- ආරම්භක ආතතිය සහ පූර්ව පැටවීම: සමහර යාන්ත්රණ තුළ, වසන්තය ස්ථාපනය කර ඇති අතර එමඟින් එහි කකුල් දැනටමත් විවේක තත්වයේදී පවා තරමක් අපසරනය වී ඇත. මෙය පූර්ව පැටවීම හෝ ආරම්භක ආතතිය ලෙස හැඳින්වේ. එහි චලනය ආරම්භයේ සිටම වසන්තය දැනටමත් යම් බලයක් යොදන බව සහතික කරයි, යාන්ත්රණයේ ලිහිල් බව හෝ රැට්ල්ස් ඉවත් කළ හැකිය.
- උපරිම අපගමනය සහ ආතතිය: වසන්තය භ්රමණය වන උපරිම කෝණය ඔබ දැන සිටිය යුතුය. එහි ප්රත්යාස්ථ සීමාවෙන් ඔබ්බට උල්පතක් තල්ලු කිරීම එය අස්වැන්නක් ලබා දෙනු ඇත, meaning it won't return to its original shape and will lose most of its force. මෙය වළක්වා ගැනීම සඳහා අපි සෑම විටම ආරක්ෂිත ආන්තිකය සමඟ නිර්මාණය කරමු.
ආතති යාන්ත්රණයක වඩාත් පොදු අසාර්ථක ලකුණු මොනවාද??
ඔබේ මූලාකෘතිය ක්රියා කරයි, but you're worried about its long-term reliability. නිෂ්පාදනයට යාමට පෙර ඒවා ශක්තිමත් කළ හැකි වන පරිදි කැඩී බිඳී යාමට ඉඩ ඇති කොටස් මොනවාදැයි දැන ගැනීමට ඔබට අවශ්යය.
වඩාත් පොදු අසාර්ථක ස්ථාන වන්නේ වසන්ත තෙහෙට්ටුවයි, වැරදි සවි කිරීම, සහ වසන්ත කකුල සහ චලනය වන කොටස අතර සම්බන්ධතා ස්ථානයේ අඳින්න. වසන්තය බකල් කිරීමට ඉඩ සලසන අඩු ප්රමාණයේ ආරුක්කු තවත් නිරන්තර ගැටලුවකි.
I've inspected hundreds of failed mechanisms over the years. වඩාත් පොදු කථාව වන්නේ තෙහෙට්ටුව අසාර්ථක වීමයි. දහස් වාරයක් භාවිතා කිරීමෙන් පසු වසන්තය සරලව කැඩී යයි. මෙය සෑම විටම පාහේ සිදු වන්නේ වැරදි ද්රව්ය තෝරාගෙන ඇති නිසා හෝ වයර් මත ආතතිය යෙදුම සඳහා ඉතා ඉහළ මට්ටමක පැවතීමයි. 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 චක්රය ජීවිතය[^1] to the product's intended use.
කල්පැවැත්ම සඳහා ගොඩනැගිල්ල
විශ්වාසදායක යාන්ත්රණයක් ස්මාර්ට් සැලසුම් හරහා පොදු අසාර්ථකත්වයන් අපේක්ෂා කරයි සහ වළක්වයි ද්රව්යමය තේරීම්[^2].
- වසන්ත තෙහෙට්ටුව: මෙය නැවත නැවත පැටවීම සහ බෑම නිසා ඇතිවන අස්ථි බිඳීමකි. එය සාමාන්යයෙන් සිදු වන්නේ ඉහළම ආතතිය ඇති අවස්ථාවක ය, which is often where the leg bends away from the spring's body. ශක්තිමත් ද්රව්ය භාවිතා කිරීමෙන් මෙය වළක්වා ගත හැකිය (මියුසික් වයර් වගේ), ආතතිය අඩු කිරීම සඳහා විශාල වයර් විෂ්කම්භයක් තෝරා ගැනීම, හෝ වෙඩි තැබීම වැනි ක්රියාවලීන් යෙදීම.
- ඇන්කර් පොයින්ට් අසමත් වීම: ස්ථාවර කකුල රඳවා තබා ඇති ස්ලට් හෝ පින් එක ප්රමාණවත් තරම් ශක්තිමත් නොවේ නම්, it can deform or break under the spring's constant force. නිවාසයේ ද්රව්ය පීඩනය හැසිරවීමට ප්රමාණවත් තරම් ශක්තිමත් විය යුතුය.
- ඇඳීම සහ ගැලීම: වසන්තයේ ක්රියාකාරී පාදය චලනය වන සංරචකයට එරෙහිව නිරන්තරයෙන් අතුල්ලමින් සිටී. කාලයත් එක්ක, මෙය නිවාසයට හෝ කකුලට වලක් ඇඳීමට හේතු විය හැක. ස්පර්ශක ස්ථානයේ දැඩි වානේ ඇතුළු කිරීමක් හෝ රෝලරයක් භාවිතා කිරීමෙන් ඉහළ භාවිත යාන්ත්රණයන්හි මෙම ගැටළුව ඉවත් කළ හැකිය..
නිගමනය
සාර්ථක ආතති වසන්ත යාන්ත්රණයක් යනු වසන්තය ඇති සම්පූර්ණ පද්ධතියකි, පතුවළ, සහ නැංගුරම් නිර්මාණය කර ඇත්තේ නිරවද්ය ලෙස ලබා දීම සඳහා එකට වැඩ කිරීමට ය, නිෂ්පාදනයේ ආයු කාලය සඳහා නැවත නැවතත් කළ හැකි භ්රමණ බලය.
[^1]: චක්ර ජීවිතය අවබෝධ කර ගැනීම, ඒවායේ අපේක්ෂිත භාවිතයේ අවශ්යතා සපුරාලන උල්පත් නිර්මාණය කිරීමට ඔබට උපකාර කරයි.
[^2]: ඔබේ යාන්ත්රණයේ ක්රියාකාරිත්වය සහ කල්පැවැත්ම සඳහා නිවැරදි ද්රව්ය තෝරා ගැනීම ඉතා වැදගත් වේ.