Kako določiti smer navijanja (levo ali desno) torzijskih vzmeti iz nerjavečega jekla glede na zahteve uporabe

Kot natančna mehanska komponenta je smer navijanja a torzijska vzmet iz nerjavečega jekla ni samovoljno; določajo ga stroge inženirske mehanike in zahteve uporabe. Pravilna izbira levega ali desnega navijanja je ključnega pomena za zagotavljanje delovanja vzmeti, podaljšanje življenjske dobe zaradi utrujenosti in preprečevanje okvare. S strokovnega vidika je osrednje načelo za izbiro smeri navijanja torzijske vzmeti, da mora smer napetost-navor med delovanjem povzročiti, da se tuljave vzmeti zategnejo (zmanjša notranji premer), ne razširijo (povečajo notranji premer).

Opredelitev in presoja smeri navijanja

Preden se poglobimo v izbirni mehanizem, je pomembno razjasniti definicije levega in desnega navijanja.

Desno navijanje (RH): z vidika opazovalca, ko se končna žica vzmeti še naprej razteza v smeri urinega kazalca, se vzmet šteje za desno navito.

Levo navitje (LH): z vidika opazovalca, ko se končna žica vzmeti še naprej razteza v nasprotni smeri urinega kazalca, se vzmet šteje za levo navito.

V praksi lahko vzmet držimo pokonci s palcem, obrnjenim navzgor, in upognjenimi prsti. Če je smer tuljave poravnana s smerjo upogiba prstov desne roke, je desničar; če je poravnan s smerjo upogiba prstov leve roke, je levičar. Ta ugotovitev je podlaga za vse nadaljnje analize torzijskih aplikacij.

Temeljna načela izbire na podlagi značilnosti stresa

Primarna funkcija torzijske vzmeti iz nerjavečega jekla je shranjevanje in sproščanje kotne energije, pri čemer je tuljava izpostavljena upogibni obremenitvi. Izbira smeri navijanja neposredno vpliva na skupni učinek oblikovanja preostale napetosti in delovne napetosti, ki je ključnega pomena pri določanju življenjske dobe vzmeti proti utrujenosti.

Simetrični učinki preostalega in delovnega stresa:

Med postopkom izdelave in navijanja torzijske vzmeti se v žici ustvari zaostala napetost. Ta zaostala napetost je tlačna na zunanji strani žice in natezna na notranji strani.

Idealna zasnova je zagotoviti, da sta upogibna napetost, ki nastane zaradi delovnega navora, in zaostala napetost, ki nastane pri procesu navijanja, v nasprotnih smereh, s čimer se medsebojno izravnavata in učinkovito zmanjšata največjo obremenitev na površini vzmeti.

Krmiljenje spremembe premera tuljave:

Ko je vzmet izpostavljena torzijski obremenitvi, se spremeni njen notranji premer.

Ko smer obremenitve zategne tuljavo (zmanjša notranji premer), se natezna napetost na notranji strani žice zmanjša, kar pomaga izboljšati trdnost proti utrujanju.

Ko smer obremenitve razširi tuljavo (poveča notranji premer), se poveča natezna napetost na notranji strani žice, kar poveča koncentracijo napetosti in zlahka povzroči zgodnjo odpoved.

Zaključno načelo: Desnosučne vzmeti morajo delovati v smeri urinega kazalca; levosučne vzmeti morajo delovati v nasprotni smeri urinega kazalca. Z drugimi besedami, vzmet mora biti obremenjena v smeri, ki zmanjšuje premer tuljave.

Določanje smeri v tipičnih scenarijih uporabe

V zapletenih mehanskih sistemih je mogoče zahteve glede uporabe momentnih vzmeti povzeti v naslednje kategorije, ki določajo njihovo smer navijanja:

Enosmerni pogon in sistemi za ponastavitev:

Zahteva: Če se vzmet uporablja za zagotavljanje navora v eni smeri (na primer za zapiranje vrat ali ponastavitev vzvoda), je treba najprej določiti smer vrtenja pogonske komponente.

Izbira: če aplikacija zahteva povratni moment vzmeti v smeri urinega kazalca, se mora vzmet ob obremenitvi vrteti v nasprotni smeri urinega kazalca (za shranjevanje energije), zato je treba izbrati levo vzmet. Nasprotno, če je potreben vrtilni moment v nasprotni smeri urnega kazalca, je treba izbrati desno vzmet.

Uravnoteženi sistem z dvojno vzmetjo (npr. garažna vrata):

Zahteva: V težkih uravnoteženih sistemih, kot so garažna vrata, se običajno uporabljata dve navorni vzmeti, nameščeni na obeh koncih navorne cevi. Zagotavljati morajo nasprotne navore, da uravnotežijo težo vrat in preprečijo upogib gredi.

Izbira: Ko je obrnjena proti garažnim vratom, je vzmet na levi strani običajno desnosučna (zagotavlja navor v smeri urinega kazalca), medtem ko je vzmet na desni strani običajno levosučna (zagotavlja navor v nasprotni smeri urinega kazalca), da se zagotovi sinhrono navijanje in sprostitev kabla na obeh straneh. Ta simetrična konfiguracija je inženirska zahteva za uravnoteženje sil.

Prostorske omejitve in priročnost namestitve:

Pri nekaterih kompaktnih napravah lahko vzmetne noge motijo ​​okoliške komponente. Začetni in končni položaj nog določa zahtevani kot zasuka, medtem ko smer navijanja vpliva na zasedenost prostora nog.

Profesionalni modeli zahtevajo 3D CAD modeliranje, da se zagotovi, da vzmet in njene noge ne pridejo v stik z drugimi komponentami v popolnoma upognjenem stanju, kar olajša sestavljanje.

Izogibni ukrepi v profesionalnem oblikovanju

Izogibajte se obratni obremenitvi: v vseh okoliščinah se strogo izogibajte obremenitvi vzmeti v smeri, ki povzroča odvijanje tuljav. To ne bo samo povzročilo močnega povečanja napetosti, ampak lahko povzroči tudi izgubo višine, poveča trenje med tuljavami in poslabša obrabo.

Prileganje trna: Ne glede na to, ali navijate levo ali desno, se notranji premer zmanjša, ko je obremenjen. Pri načrtovanju premera trna je treba kot referenco uporabiti najmanjši ID v popolnoma upognjenem stanju, ki omogoča zadostno razdaljo, da se prepreči zvijanje ali čezmerno trenje.