Lò xo xoắn trục là gì?

Bạn cần một lò xo xoắn, nhưng thuật ngữ "lò xo xoắn hướng trục" thật khó hiểu. You're unsure if it's a special component or just another name for a standard torsion spring.

Lò xo xoắn hướng trục là lò xo xoắn tiêu chuẩn được thiết kế để cung cấp lực quay, hoặc mô-men xoắn. Nó hoạt động xung quanh một trục hoặc trục, with the force being applied in a circular path perpendicular to the spring's central axis. Đó là loại phổ biến nhất lò xo xoắn[^1].

Trong những năm tôi sản xuất, I've noticed that engineers, đặc biệt là những người mới làm quen với thiết kế cơ chế, đôi khi bị cuốn vào thuật ngữ. Họ đến gặp tôi để yêu cầu một "trục" mùa xuân, nghĩ rằng lực tác dụng dọc theo trục, giống như một lò xo nén. Cái tên có chút sai lệch. “Trục" lò xo được gắn vào cái gì TRÊN; công việc nó làm hoàn toàn là quay vòng. Làm rõ điểm đơn giản này thường là bước đầu tiên để thiết kế một chiến dịch thành công., phần đáng tin cậy cho sản phẩm của họ.

Nó khác với lò xo mở rộng hoặc lò xo nén như thế nào?

Bạn nhìn thấy một lò xo cuộn và có thể cho rằng tất cả các cuộn dây đều hoạt động theo cùng một cách. This can lead to selecting the completely wrong type of spring for your application's force requirements.

Lò xo xoắn hướng trục hoạt động bằng cách xoắn (sự xoắn), trong khi nén và extension spring[^2]s làm việc với lực tuyến tính (đẩy và kéo). Mục đích cơ bản và phương pháp lưu trữ năng lượng của chúng hoàn toàn khác nhau.

Tôi nhớ một công ty khởi nghiệp đang phát triển một thiết bị tiêu dùng nhỏ có nắp bật lên. Nguyên mẫu đầu tiên của họ sử dụng một lò xo nén nhỏ để đẩy nắp mở ra, nhưng nó có vẻ giật và không kiểm soát được. Họ gửi cho tôi thiết kế của họ, và tôi có thể thấy ngay rằng họ đang cố giải bài toán quay bằng nghiệm tuyến tính. Chúng tôi đã thay thế nó bằng một cái nhỏ lò xo xoắn dọc trục[^3] được lắp xung quanh chốt bản lề. Sau đó nắp mở ra một cách trơn tru, chuyển động có kiểm soát. It was a perfect example of how choosing the right type of force—rotational instead of linear—completely changed the user's experience.

Hướng lực xác định mùa xuân

Tên của lò xo cho bạn biết nó được thiết kế để sử dụng như thế nào. Hiểu được sự khác biệt cơ bản này là phần quan trọng nhất của việc lựa chọn lò xo.

• Lò xo xoắn (Lực xoắn): Những lò xo này được tải bằng cách xoay chân của chúng. Điều này tạo ra ứng suất uốn trong dây, tạo ra mô-men xoắn phục hồi. Hãy nghĩ về một cái bẫy chuột cổ điển. The coiled spring doesn't compress; nó xoắn để cung cấp năng lượng cho cái bẫy.
• Lò xo nén (Lực đẩy): Những lò xo này được thiết kế để nén. Chúng dự trữ năng lượng khi bị nén và giải phóng năng lượng bằng cách đẩy lùi, chống lại lực nén. A pogo stick or a vehicle's suspension uses compression springs.
• Lò xo mở rộng (Lực kéo): Những lò xo này được thiết kế để có thể kéo dãn. Chúng có móc hoặc vòng ở hai đầu và dự trữ năng lượng khi bị kéo ra, giải phóng nó bằng cách kéo lại. Lò xo trên cửa gara hoặc tấm bạt lò xo là những ví dụ phổ biến.

Các yếu tố thiết kế quan trọng nhất đối với lò xo xoắn hướng trục là gì?

Bạn cần đặt hàng lò xo xoắn tùy chỉnh, but you're not sure which details are critical. Providing incomplete information can lead to a spring that doesn't work or fails quickly.

Yếu tố thiết kế quan trọng nhất là hướng gió (tay phải hoặc tay trái), cấu hình của chân, và mô-men xoắn cần thiết ở một góc quay cụ thể. Những phần tử này xác định cách lò xo khớp và hoạt động như thế nào.

Một trong những lỗi phổ biến nhất tôi thấy trên bản vẽ là hướng gió bị thiếu hoặc không chính xác. Một khách hàng đã từng đặt hàng 10,000 lò xo cho cụm bản lề. The drawing didn't specify the wind direction, vì vậy người ta giả định gió phải tiêu chuẩn. Hóa ra việc lắp ráp của họ yêu cầu lò xo phải được tải theo hướng có thể thư giãn cuộn dây. Kết quả là, lò xo hầu như không tạo ra lực và bị hỏng ngay lập tức. Chúng tôi phải làm lại toàn bộ mẻ bằng gió trái. Đó là một bài học đắt giá về tầm quan trọng của một chi tiết nhỏ trên bức vẽ.

Chi tiết quyết định hiệu suất

MỘT lò xo xoắn[^1]'s success depends on getting three key areas right.

• Hướng gió: Lò xo xoắn phải luôn được sử dụng theo hướng quấn cuộn dây chặt hơn. Tải nó theo hướng ngược lại sẽ khiến nó bị bung ra, biến dạng vĩnh viễn, và mất đi sức mạnh của nó. Bạn phải xác định xem bạn có cần thuận tay phải không (theo chiều kim đồng hồ) hoặc tay trái (ngược chiều kim đồng hồ) gió.
• Cấu hình chân: Chân là nơi lò xo truyền mô-men xoắn đến các bộ phận của bạn. chiều dài của họ, hình dạng, và góc giữa chúng (góc tự do) phải được xác định chính xác để chúng có thể được gắn chính xác và tương tác với tổ hợp của bạn như dự định.
• Vật liệu và mô-men xoắn: The spring's material and wire diameter determine its strength. Bạn cần xác định mình cần bao nhiêu mô-men xoắn ở một mức quay nhất định (ví dụ., "Mô-men xoắn 10 N-mm tại 90 độ"). Điều này cho chúng ta biết mùa xuân cần phải mạnh mẽ như thế nào. Dây nhạc rất tốt cho mục đích sử dụng thông thường, trong khi thép không gỉ lại cần thiết cho môi trường ăn mòn.

Các ứng dụng phổ biến nhất của lò xo xoắn hướng trục là gì?

Bạn hiểu cơ chế, 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.

trục lò xo xoắn[^1]s được sử dụng trong vô số cơ chế phổ biến đòi hỏi lực quay trở lại đơn giản. Chúng được tìm thấy trong bản lề, đòn bẩy, đối trọng, và clip các loại.

One of the most impressive uses of torsion springs I've seen was in a piece of medical equipment. Đó là một cơ chế cân bằng đối trọng cho một cánh tay màn hình nặng mà các bác sĩ và y tá phải di chuyển và định vị lại một cách dễ dàng. Một bộ lớn, trục mạnh mẽ lò xo xoắn[^1]s đã được giấu bên trong khớp chính. Chúng được thiết kế hoàn hảo để bù lại trọng lượng của màn hình, nên nó gần như không có trọng lượng khi bạn di chuyển nó. Nó cho thấy cách sử dụng những thành phần đơn giản này để tạo ra khả năng điều khiển chuyển động rất phức tạp và thân thiện với người dùng..

Ở mọi nơi bạn nhìn

Một khi bạn biết những gì cần tìm kiếm, you'll start seeing these springs everywhere. Tính đơn giản và độ tin cậy của chúng khiến chúng trở thành giải pháp phù hợp cho lực quay.

• Đồ gia dụng: Ví dụ rõ ràng nhất là những lò xo đơn giản trong kẹp quần áo và bẫy chuột kiểu cũ.. Chúng còn được sử dụng bên trong bản lề của một số cửa tủ để giúp chúng đóng lại nhẹ nhàng..
• Thiết bị văn phòng: Cái kẹp kim loại trên khay nhớ tạm được cung cấp bởi một lò xo xoắn[^1]. Nắp trên máy quét hoặc máy in cũ thường sử dụng một nắp để giữ hoặc hỗ trợ đóng nắp.
• công nghiệp và ô tô: Chúng được sử dụng trong tay nắm cửa xe, cơ chế hộp số, và rất nhiều loại chốt, đòn bẩy trong máy móc. Trong các ứng dụng nặng hơn, chúng được sử dụng làm đối trọng cho các nắp và đường dốc nặng, giống như trên một cổng xe kéo tiện ích.

Phần kết luận

MỘT lò xo xoắn dọc trục[^3] là bộ phận cơ khí cơ bản cung cấp lực quay. Hiểu các nguyên tắc thiết kế cơ bản của nó là chìa khóa để sử dụng nó một cách hiệu quả trong bất kỳ tổ hợp cơ khí nào.

[^1]: Liên kết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết về các loại lò xo xoắn khác nhau và cách sử dụng cụ thể của chúng.
[^2]: Hiểu biết về lò xo giãn sẽ giúp bạn phân biệt chúng với lò xo xoắn.
[^3]: Khám phá tài nguyên này để hiểu sâu hơn về lò xo xoắn hướng trục và ứng dụng của chúng.