Kakšne so različne konfiguracije kljuke in zanke za torzijske natezne vzmeti iz nerjavečega jekla

The Torzijska natezna vzmet iz nerjavečega jekla je visoko integrirana mehanska komponenta. Njegovo delovanje in dolgoživost nista odvisni le od geometrije in materiala tuljave, temveč, kar je ključno, od zasnove kavljev/zank. Kavelj je vmesnik med vzmetjo in povezovalnim mehanizmom, zaradi česar je območje najbolj nagnjeno k koncentraciji napetosti. Njegova oblika neposredno narekuje namestitev vzmeti, uravnoteženje obremenitve in končno vzdržljivostno dobo.

1. Osnovne vrste kljuk/zank in standardi izdelave

Kavlji in zanke so značilne strukture družine razširitvenih vzmeti. Za torzijske natezne vzmeti, kljub njihovi zmožnosti obvladovanja navora in napetosti, njihova zasnova kavljev uporablja sistem razvrščanja razteznih vzmeti, ki pogosto vključuje upoštevanje potreb po namestitvi torzijskih vzmeti.

1.1 Zaprte zanke

Zaprte zanke so najpogostejša in tradicionalna oblika, kjer konec žice tvori popoln, zaprt krog.

• Standardna zanka / strojna zanka: To je osnovni slog. Odprtina za kljuko (če obstaja) je na splošno pravokotna na središčno os tuljav.

• Sredinska zanka: Odprtina za kavelj je poravnana s središčnico vzmeti, kar omogoča, da vlečna sila deluje neposredno vzdolž središča vzmeti. To pomaga ohranjati poravnavo sile. To je bistvenega pomena za hitre ali natančne aplikacije, ki zahtevajo minimalne stranske sile.

• Stranska zanka: Odprtina za kavelj je zamaknjena od sredinske črte. Običajno se uporablja v primerih, ko je treba vzmet pritrditi na stransko pritrdilno točko.

1.2 Razširjene zanke

Razširjene zanke, kot pove že ime, so strukture, ki segajo ven od konca vzmeti.

• German Loop: značilen po manjšem upogibnem polmeru in zmerni podaljšani dolžini, kar ima za posledico kompaktno strukturo.

• Angleška zanka: zanjo je značilen večji radij upogiba, ki omogoča bolj gladek prehod. Teoretično ta zasnova bolje porazdeli napetost, vendar zahteva več prostora za namestitev.

2. Posebne oblike kljuke/zanke in vidiki uporabe

Poleg standardnih tipov oblikovalci pogosto prilagodijo različne posebne oblike kavljev, da izpolnijo posebne priključne in funkcionalne zahteve, optimizirajo namestitev vzmeti in delovno učinkovitost.

2.1 Kavelj za vložek z navojem

Ta oblika ni upognjena neposredno iz vzmetne žice. Namesto tega je konec tuljave zmanjšan ali sploščen, na svoje mesto pa je vstavljen ali privarjen vložek z navojem.

• Lastnost: Omogoča neposredno povezavo vzmeti s komponentami stroja prek navojev, kar omogoča nastavljivo začetno napetost in natančno pozicioniranje namestitve. Pogosto se uporablja v avtomatizirani opremi, ki zahteva pogosto prilagajanje ali visoko natančno pozicioniranje.

2.2 Rotacijski kavelj

Uporablja se v aplikacijah, kjer mora imeti vzmet določeno stopnjo kotne rotacije ali nihanja, medtem ko je pod napetostjo.

• Zasnova: Odprtina ali geometrija kljuke je zasnovana s specifično strukturo, ki omogoča, da se povezovalna točka med postopkom iztegovanja podvrže majhnemu kotnemu premiku okoli lastne osi ali vrtilne točke.

2.3 Dvojni torzijski kavelj

Čeprav se primarno uporablja za torzijske vzmeti, so v nekaterih aplikacijah torzijsko-napetostne spojine konci vzmetne žice oblikovani kot dve nasprotni si roki.

• Funkcionalnost: dve roki se lahko povežeta z različnimi mehanskimi komponentami, kar omogoča neodvisno uporabo ali uravnoteženje natezne sile in navora. To je še posebej primerno za kompleksne povezovalne mehanizme.

3. Kritični vpliv zasnove kljuke na zmogljivost vzmeti

Oblika kljuke je veliko več kot stvar estetike ali udobja namestitve; je glavni dejavnik, ki določa zanesljivost in življenjsko dobo torzijskih nateznih vzmeti iz nerjavečega jekla.

3.1 Faktor koncentracije napetosti

To je najbolj kritičen parameter pri načrtovanju. Ukrivljeno prehodno območje trnka je točka, kjer je koncentracija napetosti najhujša skozi celotno vzmet.

• Vpliv: Manjši upogibni radij (npr. preveč oster kavelj) povzroči višji faktor koncentracije napetosti, zaradi česar je vzmet na tej točki bolj nagnjena k zlomu. Angleška zanka je na splošno boljša od nemške zanke, ker njen večji radij zagotavlja bolj gladek prehod napetosti.

• Prednost nerjavečega jekla: Materiali iz nerjavečega jekla (na primer 304 ali 316) imajo odlično duktilnost in natezno trdnost. Vendar se bo ob izredno visoki koncentraciji napetosti življenjska doba utrujenosti še vedno pospešila. Zato je treba pri načrtovanju kavljev natančno upoštevati razmerje med premerom žice (d) in upogibni radij (R) .

3.2 Začetna napetost in aktivne tuljave

Zasnova kljuke vpliva na število aktivnih navitij vzmeti in začetno napetost.

• Aktivne tuljave: Kavlji se ne štejejo kot aktivne tuljave, vendar način njihove povezave s telesom tuljave posredno vpliva na učinkovitost prenosa bremena.

• Začetna napetost: Proizvodni proces kavlja (običajno hladno oblikovanje) vpliva na preostalo napetost na koncu tuljave, kar posledično vpliva na končno začetno vrednost napetosti. Natančen nadzor kota in dolžine oblikovanja trnka je ključnega pomena za obvladovanje tolerance začetne napetosti.

3.3 Stranska obremenitev in dolgoživost

Ali bo kavelj nameščen na srednji črti vzmeti, je neposredno odvisno, ali bo med delovanjem vzmeti prišlo do stranske obremenitve.

• Sredinska zanka: idealno ustvarja samo aksialno napetost brez stranskih sil, kar vodi do minimalne obrabe in največje življenjske dobe.

• Ekscentrična zanka: med raztezanjem ustvari silo bočne komponente, ki lahko povzroči, da se vzmet drgne ob vodilne palice ali stene pritrdilne luknje, kar pospeši obrabo in zmanjša življenjsko dobo zaradi utrujenosti.