EN
Sukimojo tipo spyruoklės yra būtini mechaniniai komponentai, plačiai naudojami automobilių dalyse, buitinėje technikoje, pramonės įrangoje, medicinos įrangoje ir kasdieninėje įrankių įrangoje. Skirtingai nuo suspaudimo ir ištempimo spyruoklių, kurios veikiamos tiesinės jėgos, sukimojo tipo spyruoklės atlaiko sukimosi sukimo momentą ir kaupia bei išsisklaido sukimosi energiją, kad atliktų funkcijas, tokias kaip grąžinimas į pradinę padėtį, sukimas ir spaustuvimas.
1. Pagrindinė sukimojo tipo spyruoklės sukimo momento formulė
T = (E × d⁴ × θ) / (3660 × D × N)
Norint užtikrinti skaičiavimų tikslumą, visi parametrai turi būti nurodomi vienodais pramonės standartiniais vienetais. Išsamūs apibrėžimai pateikti toliau:
-
E (Elastiškumo modulis) : Svorinės medžiagos Jango modulis. Įprastoms anglies plieno ir nerūdijančiojo plieno svorinėms medžiagoms E = 206000 MPa (bendrų svorinių medžiagų fiksuota reikšmė)
-
θ (Išlinkimo kampas) : Veikiamos apkrovos svorinės sukimosi kampas, vienetas: laipsnis (°)
-
N (Aktyvių vijų skaičius) : Sukamosios svorinės veikiamos vijos (išskyrus uždaromuosius galinius vijas ir neveikiamas vijas)
Praktikoje inžinerinėse programose dažniausiai reikia apskaičiuoti sukamosios svorinės kietumą (momentą vienam laipsniui) , kuri reiškia momentą, kurio reikia svorinei pasukti 1 laipsniu. Šis parametras yra aiškesnis parinkiant svorines ir konstruojant konstrukcijas.
K = Sukamosios svorinės kietuma, vienetas: N·mm/°
3. Žingsnis po žingsnio sukimo spyruoklės sukimo momentų skaičiavimo pavyzdys
-
Spyruoklės medžiaga: 304 nerūdijantis plienas (E = 206000 MPa)
-
Vidutinis vijos skersmuo D = 12 mm
-
Darbinis posūkio kampas θ = 90°
Žingsnis 1: Apskaičiuokite spyruoklės kietumą K
K = (206000 × 16) / 175680
Žingsnis 2: Apskaičiuokite galutinį darbinį sukimo momentą T
Šios sukimo spyruoklės galutinis išvesties sukimo momentas 90° posūkio kampu yra 1688,4 N·mm.
Remiantis skaičiavimo formule galime apibendrinti pagrindinius veiksnius, kurie nulemia sukimo spyruoklės sukimo momentą, ir tai gali padėti jums pritaikyti bei reguliuoti spyruokles:
Sukimo momentas yra proporcingas laido skersmens ketvirtasis laipsnis . Tai yra jautriausias parametras. Net nedidelis laidų skersmens padidėjimas lemia staigų spyruoklės sukimo momentų augimą. Pavyzdžiui, padvigubinus laidų skersmenį tolygiomis sąlygomis sukimo momentas padidėja 16 kartų.
Sukimo momentas yra atvirkščiai proporcingas ritės skersmeniui. Kuo didesnė spyruoklės ritė, tuo mažesnis išvesties sukimo momentas; kuo mažesnis ritės skersmuo, tuo didesnė sukimo jėga.
Aktyvių ratukų skaičius yra atvirkščiai proporcingas sukimo momentui. Daugiau aktyvių ratukų reiškia minkštesnę sukimo spyruoklę ir mažesnį sukimo momentą; mažiau aktyvių ratukų reiškia kietesnę spyruoklę ir didesnį sukimo momentą.
Skirtingi spyruoklių medžiagų E reikšmės skiriasi. Aukštos stiprybės lydinio spyruoklinė plieno E modulis yra didesnis už įprasto anglies plieno, todėl tokioms medžiagoms esant vienodam dydžiui galima pasiekti didesnį sukimo momentą.
Realizuojant skaičiavimus ir taikymą daugelis projektuotojų daro klaidų, dėl kurių gaminami netinkami spyruoklių gaminiai. Žemiau pateikiamos pagrindinės saugos priemonės kaip nuoroda:
-
Valdyti posūkio kampo diapazoną : Sukimo spyruoklės turi saugų sukimosi kampo diapazoną. Per didelis posūkis (viršijantis projektavimo ribą) sukelia plastinę deformaciją, kuri lemia nuolatinį sukimo momento praradimą. Įprastas saugus posūkio diapazonas yra 0–180°.
-
Įvertinti nuovargio sąlygotą praradimą : Dažnai ilgai veikiančioms spyruoklėms pradinėje skaičiavimo stadijoje reikėtų numatyti 5–10 % sukimo momento atsargą, kad būtų išvengta sukimo momento sumažėjimo po nuovargio ciklų.
6. Dažniausiai užduodami klausimai (DUK)
Sukimo kietumas (K) yra fiksuota spyruoklės savybė, nurodanti sukimo momentą vienam posūkio laipsniui; sukimo momentas (T) yra kintamoji reikšmė, kuri keičiasi priklausomai nuo posūkio kampo. Kietumas nulemia spyruoklės sukimo momento išvesties našumą.
Šis standartinis formulės variantas taikomas visoms įprastoms cilindrinėms sukimo spyruoklėms su vienoduoju vielos skersmeniu ir įprastu vijų tarpais. Jis netinka specialios formos sukimo spyruoklėms, kintamo skersmens spyruoklėms ir nestandartinėms užsakomoms spyruoklėms, kurioms reikia baigtinių elementų analizės korekcijai.
Jei sukimo momentas nepakankamas: atitinkamai padidinkite vielos skersmenį, sumažinkite vijos skersmenį arba sumažinkite aktyvių vijų skaičių. Jei sukimo momentas per didelis: sumažinkite vielos skersmenį, padidinkite vijos skersmenį arba padidinkite aktyvių vijų skaičių.
Valdymas sukimo spyruoklės sukimo momento skaičiavimo metodas yra spyruoklių projektavimo, parinkimo ir pritaikymo pagrindas. Naudodami šiame vadove pateiktą standartinę sukimo momento formulę ir spyruoklės kietumo formulę galite atlikti tikslų teorinį skaičiavimą daugumai įprastų sukimo spyruoklių. Pagrįstas sukimo momento skaičiavimas efektyviai padeda išvengti spyruoklių sugadinimo, sumažinti įrangos techninės priežiūros sąnaudas ir pagerinti mechaninių konstrukcijų stabilumą.