EN
Torsijas spirāles ir neatņemami mehāniski komponenti, kuri plaši tiek izmantoti automašīnu daļās, mājsaimniecības ierīcēs, rūpnieciskajās mašīnās, medicīnas aprīkojumā un ikdienas rīkos. Atšķirībā no spiedes un izstiepšanas spirālēm, kas uztver lineāro spēku, torsijas spirāles iztur rotācijas momentu un uzkrāj, kā arī atbrīvo rotācijas enerģiju, lai veiktu funkcijas, piemēram, atiestatīšanu, pagriešanu un pieķeršanu.
1. Torsijas spirāļu galvenā momenta formula
T = (E × d⁴ × θ) / (3660 × D × N)
Lai nodrošinātu aprēķinu precizitāti, visiem parametriem jāizmanto vienota rūpniecības standarta vienību sistēma. Detalizētās definīcijas ir norādītas zemāk:
-
E (Elastības modulis) : Sprīga materiāla Janga modulis. Parastiem oglekļa tērauda un nerūsējošā tērauda sprīgiem E = 206000 MPa (fiksēta vērtība parastiem sprīgu materiāliem)
-
θ (Noliekuma leņķis) : Efektīvais sprīga pagrieziena leņķis slodzes ietekmē, vienība: grādi (°)
-
N (Aktīvo pagriezienu skaits) : Torijas sprīga efektīvie darba pagriezieni (izslēdzot noslēgtos galapagriezienus un neefektīvos pagriezienus)
Praktiskajās inženierzinātnes lietojumprogrammās mēs parasti aprēķinām torijas sprīga stingrumu (griezes moments uz grādu) , kas norāda griezes momentu, kas nepieciešams, lai sprīgs pagrieztos par 1 grādu. Šis parametrs ir intuitīvāks sprīgu izvēlei un konstrukciju projektēšanai.
K = Torijas sprīga stingrums, vienība: N·mm/°
3. Soli pa solim torijas spirāles momenta aprēķina piemērs
-
Springs materiāls: 304 nerūsējošais tērauds (E = 206000 MPa)
-
Vidējais spoles diametrs D = 12 mm
-
Darba novirzes leņķis θ = 90°
1. solis: Aprēķināt springs stingrību K
K = (206000 × 16) / 175680
2. solis: Aprēķināt galīgo darba momentu T
Šīs torijas spirāles galīgais izvadītais moments 90° pagrieziena leņķī ir 1688,4 N·mm.
Pamatojoties uz aprēķina formulu, mēs varam kopsavilkt galvenos faktorus, kas nosaka torijas spirāles momentu, un tie var jums palīdzēt pielāgot un regulēt spirāles:
Moments ir proporcionāls ceturtais vada diametra pakāpe . Tas ir jutīgākais parametrs. Pat neliela vada diametra palielināšana izraisīs strauju spirālveida sviru momenta pieaugumu. Piemēram, dubultojot vada diametru, tajos pašos apstākļos sviru moments palielināsies 16 reizes.
Sviru moments ir apgriezti proporcionāls spoles diametram. Jo lielāks ir spirālveida sviras diametrs, jo mazāks ir izvades sviru moments; jo mazāks ir spoles diametrs, jo lielāks ir torzijas spēks.
Aktīvo pagriezienu skaits ir apgriezti proporcionāls sviru momentam. Vairāk aktīvo pagriezienu nozīmē mīkstāku torzijas sviru un mazāku sviru momentu; mazāk aktīvo pagriezienu nozīmē cietsvirkstīgāku sviru un lielāku sviru momentu.
Dažādiem sviru materiāliem ir dažādas E vērtības. Augstas izturības sakausējuma sviru tērauds ir augstāks elastības modulis nekā parastais oglekļa tērauds, tāpēc tas var nodrošināt lielāku sviru momentu ar to pašu izmēru.
Praktiskajā aprēķināšanā un pielietošanā daudzi konstruktori pieļauj kļūdas, kas rada neapmierinošus sviru izstrādājumus. Turpmāk ir apkopotas galvenās uzmanības nepieciešamības atsauces nolūkos:
-
Regulēt novirzes leņķa diapazonu : Torzijas atsperēm ir drošs pagrieziena leņķa diapazons. Pārmērīga novirze (kas pārsniedz projektēto robežu) izraisa plastisku deformāciju, kas noved pie pastāvīgas momenta zuduma. Parastais drošais novirzes diapazons ir 0–180°.
-
Ņemt vērā noguruma zudumu : Atsperēm, kas ilgstoši darbojas bieži, sākotnējā aprēķinā jāparedz 5–10 % momenta rezerve, lai izvairītos no momenta samazināšanās pēc noguruma cikliem.
6. Bieži uzdotie jautājumi (BUJ)
Springspēka koeficients (K) ir atsperes nemainīgs raksturlielums, kas norāda momentu uz vienu pagrieziena grādu; moments (T) ir mainīgs lielums, kas mainās atkarībā no novirzes leņķa. Koeficients nosaka atsperes momenta izvades veiktspēju.
Šis standarta formulas ir piemērojams visiem parastajiem cilindriskajiem griešanas svārkiem ar vienmērīgu vadu diametru un regulāru pagriezienu attālumu. Tas nav piemērojams īpašas formas griešanas svārkiem, mainīga diametra svārkiem un nestandarta pasūtījuma svārkiem, kuriem korekcijai nepieciešama galīgo elementu analīze.
Ja momenta vērtība ir nepietiekama: atbilstoši palieliniet vada diametru, samaziniet pagriezienu diametru vai samaziniet aktīvo pagriezienu skaitu. Ja momenta vērtība ir pārāk liela: samaziniet vada diametru, palieliniet pagriezienu diametru vai palieliniet aktīvo pagriezienu skaitu.
Opanākot CTE griešanas svārka momenta aprēķināšanas metode ir pamats svārku projektēšanai, izvēlei un pielāgošanai. Izmantojot šajā rokasgrāmatā sniegto standarta momenta formulu un svārku stingrības formulu, var veikt precīzus teorētiskus aprēķinus lielākajai daļai parasto griešanas svārku. Pamatota momenta aprēķināšana efektīvi novērš svārku bojājumus, samazina iekārtu apkopēs izmaksas un uzlabo mehānisko konstrukciju stabilitāti.