傳統的動力彈簧和預力型動力彈簧采用彈簧鋼條制造以提供扭矩。彈簧鋼是一種低合金、中碳鋼或高碳鋼,具有很高的屈服強度。盡管有明顯的彎曲或扭曲,彈簧鋼制成的物體仍可恢復其原始形狀。動力彈簧使用扁平(無應力)鋼纏繞,而預力型動力彈簧使用預應力鋼產生比傳統動力彈簧更大的可用扭矩范圍。
在制造過程中,彈簧被纏繞到固定環或客戶的外殼中(固定環如下圖所示)。當準備好進行最終安裝時,將彈簧小心地安裝其外殼中,外端固定在外邊緣,內端連接到心軸上(見下圖)。在操作過程中,外殼或心軸將被固定,而另一個組件則可以自由旋轉。根據您特定設計的要求,使用固定心軸/自由箱或自由箱/固定心軸布置可能是有益的。
這些彈簧通常用于縮回繞線軸的繩索或電纜。您可能會在割草機、可伸縮掛繩或狗繩中見到。這也是用于驅動許多機械時鐘和計時器的彈簧類型,這就是它們有時被稱為“時鐘彈簧”的原因。彈簧提供的負載會隨著材料的橫截面積而增加。彈簧可以提供的圈數取決于心軸和外殼之間的可用空間以及彈簧的總長度。所有預力型動力彈簧都需要從其自由狀態進行預上緊,以達到其有效工作范圍。
我們已經知道了動力彈簧的基礎知識。以下是動力彈簧設計中需要避免的問題:
1.心軸和外殼
我們從客戶的要求中看到的一個常見問題是外殼尺寸過小和心軸過大的設計。小箱子和大心軸不會帶來合格的動力彈簧設計。這可能會導致各種問題。每次心軸和外殼相對旋轉時,彈簧材料都會移動。當彈簧纏繞時,外部線圈向中間移動,更多地接合彈簧以提供相反方向的扭矩。隨著春天的展開,外部線圈會回到自然狀態。彈簧材料從外到內的行程對于提供扭矩至關重要。如果這個空間有限,性能就會受到影響。
2.低估重量。
如果您打算使用彈簧推動、拉動或以其他方式推動包含彈簧的組件,則需要考慮該彈簧的重量。當您增加動力彈簧所需的扭矩和圈數時,您將不可避免地增加彈簧的尺寸。通過增加彈簧的尺寸,您還將設計一個更重的彈簧。較重的彈簧將需要更大的扭矩來克服增加的重量。沉重的動力彈簧或非常堅固的彈簧,由于可用圈數較少,因此運動范圍有限。
3. 動力彈簧的最大恒定扭矩。
一個常見的誤解是,可以指定彈簧的最大扭矩在其整個旋轉范圍(圈數)中都可以看到。預力型動力彈簧彈簧需要幾圈,稱為加速期,才能達到有用范圍,我們稱之為“有用圈”。當纏繞較少的圈數時,彈簧將提供低于最大值的扭矩。在和千業精密討論您的彈簧設計時,請務必注意您工作范圍內所需的扭矩值,以便我們可以設計出適合您需求的扭矩曲線。最終的最大扭矩規格可能會超過應用所需的扭矩。
4. 忘記考慮安裝問題
在設計彈簧盒和心軸時,避免出現需要“盲目”組裝或彈簧與組裝部件之間復雜配合的情況可能至關重要。這具有減緩產品最終組裝速度的巨大潛力。
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