Hej! Ako dodávateľ axiálnych torzných prameňov sa často pýtam, ako vypočítať torznú stuhnutosť týchto pružín. Je to zásadný aspekt, najmä pre tých, ktorí sa vo svojich projektoch alebo výrobkoch spoliehajú na tieto pramene. Poďme sa teda ponoriť priamo a rozložme proces.
Po prvé, pochopme, čoAxiálna pružinaje. Axiálna torzná pružina je navrhnutá tak, aby odolala alebo vyvíjala krútiacu silu, keď sa otáča okolo svojej osi. Tieto pramene sa bežne používajú v rôznych aplikáciách, od malých mechanických zariadení po väčšie priemyselné stroje.
Teraz je torznou tuhosťou pružiny v podstate miera toho, koľko krútiaceho momentu je potrebný na krútenie pružiny určitým uhlom. Je to ako „tuhosť“ pravidelnej jari, keď ju natiahnete alebo stlačíte, ale tu sa zaoberáme rotáciou.
Vzorec na výpočet torznej tuhosti (k) axiálnej torznej pružiny je založený na niektorých kľúčových faktoroch. Najdôležitejšie sú vlastnosti materiálu, geometria jari a počet aktívnych cievok.
Vlastnosti materiálu
Materiál jari hrá obrovskú úlohu. Rôzne materiály majú rôzne šmykové moduly (G), čo je miera odporu materiálu voči strihovým silám. Napríklad oceľ má v porovnaní s niektorými inými kovmi relatívne vysoký strihový modul. Šmykový modul je konštantnou hodnotou pre daný materiál a zvyčajne sa nachádza v inžinierskych príručkách alebo online zdrojoch.
Geometria jari
Ďalším kritickým faktorom je priemer drôtu (D), ktorý sa používa na vytvorenie pružiny. Silnejší drôt vo všeobecnosti znamená tuhšiu pružinu. Priemerný priemer pružiny (D), ktorý je priemerom vonkajšieho a vnútorného priemeru, ovplyvňuje torznú tuhosť. Keď sa priemerný priemer zvyšuje, torzná stuhnutosť klesá a všetky ostatné veci sú rovnaké.
Počet aktívnych cievok
Počet aktívnych cievok (n) je počet cievok, ktoré skutočne prispievajú k flexibilite jari. Cievky na koncoch, ktoré sú pevné alebo použité na pripojenie, sa nepovažujú za aktívne. Čím aktívnejšie cievky majú pružina, tým nižšia je torzná tuhosť.
Vzorec pre torznú tuhosť je daný:
[K = \ frac {gd^{4}} {64rn}]
kde:
- K) je torzná tuhosť (v NM/RAD)
- G) je šmykový modul materiálu (v PA)
- d) je priemer drôtu (v M)
- (R) je priemerný polomer pružiny (v m), čo je polovica priemerného priemeru (D)
- (N) je počet aktívnych cievok
Poďme trochu rozbiť tento vzorec. Časť (gd^{4}) predstavuje príspevok materiálu a priemeru drôtu. Čím vyšší je šmykový modul a čím hrubší drôt, tým väčšia bude táto hodnota. (64RN) časť súvisí s geometriou a počtom aktívnych cievok. Keď sa priemerný polomer a počet aktívnych cievok zvyšuje, menovateľ sa zväčšuje a torzná stuhnutosť klesá.
Napríklad povedzme, že máme axiálnu torznú pružinu vyrobenú z ocele s šmykovým modulom (g = 80 \ tims10^{9}) pa. Priemer drôtu (D = 0,005) m, priemerný priemer (d = 0,05) m (takže priemerný polomer (r = 0,025) a číslo aktívneho coils (n = 10).
Najprv vypočítame (d^{4} = (0,005)^{4} = 6,25 \ tims10^{-11})
Potom nahradíme hodnoty do vzorca:
[K = \ frac {80 \ Times10^{9} \ Times6,25 \ Times10^{-11}} {64 \ Times0.025 \ tims10}]
[K = \ frac {5} {16} = 0,3125 \ nm/rad]
To znamená, že pre každý radian rotácie sa vyžaduje krútiaci moment 0,3125 nm.
Pri výpočte torznej tuhosti teraz existujú určité praktické úvahy. V aplikáciách v reálnom svete môžu existovať niektoré faktory, ktoré môžu ovplyvniť presnosť výpočtu. Napríklad výrobné tolerancie môžu spôsobiť mierne zmeny priemeru drôtu a priemerného priemeru. To, ako je nainštalovaná pružina a podmienky nakladania môžu mať vplyv.
Ďalšou vecou, ktorú treba mať na pamäti, je to, že existujú rôzne typy pružív axiálnych torzných prameňov, napríkladPružina torznej kľučky dveríaNastaviteľná pružina. Každý typ môže mať špecifické návrhy požiadaviek a úvahy.
Napríklad torzné pružiny kľučky dverí musia byť navrhnuté tak, aby poskytovali správne množstvo odporu pre ľahkú prevádzku. Zvyčajne majú relatívne nízku torznú stuhnutosť, aby sa kľučky dverí mohli otočiť s minimálnym úsilím. Na druhej strane sú nastaviteľné torzné pružiny navrhnuté tak, aby umožnili zmeny v torznej tuhosti. Je to užitočné v aplikáciách, kde sa požiadavky na zaťaženie môžu časom líšiť.
Keď navrhujete produkt, ktorý používa pružinu axiálnej torzie, je dobré vykonať nejaké testovanie. Môžete zmerať skutočnú torznú tuhosť vzorky pružiny a porovnať ju s vypočítanou hodnotou. To vám môže pomôcť dobre - naladiť dizajn a zabezpečiť, aby jar spĺňa vaše požiadavky.
Ak ste na trhu s axiálnymi torznými pružinami, či už ide o malý projekt pre domácich majstrov alebo priemyselnú aplikáciu vo veľkom meradle, sme tu, aby sme pomohli. Ponúkame širokú škálu pružín axiálnych torzných pružín vyrobených z materiálov vysokej kvality. Náš tím odborníkov vám môže pomôcť pri výbere správnej jari pre vaše potreby a môže vám dokonca pomôcť s výpočtami, ak si nie ste istí, kde začať.
Ak máte akékoľvek otázky alebo chcete diskutovať o svojich konkrétnych požiadavkách, neváhajte a oslovte. Vždy sme radi, že sme sa porozprávali a videli, ako môžeme spolupracovať, aby sme našli perfektné riešenie axiálne torzné jarné riešenie pre vás.
Odkazy
- Shigley, Je, & Mischke, CR (2001). Dizajn strojného inžinierstva. McGraw - Hill.
- Budynas, RG a Nisbett, JK (2011). Dizajn strojárstva spoločnosti Shigley. McGraw - Hill.
