วิธีกำหนดทิศทางการพันของขดลวด (ซ้ายหรือขวา) ของสปริงทอร์ชันสแตนเลสตามความต้องการใช้งาน

เนื่องจากเป็นส่วนประกอบทางกลที่มีความแม่นยำ ทิศทางการคดเคี้ยวของ a สปริงแรงบิดสแตนเลส ไม่ได้เป็นไปตามอำเภอใจ ถูกกำหนดโดยกลไกทางวิศวกรรมที่เข้มงวดและข้อกำหนดการใช้งาน การเลือกการพันทางด้านซ้ายหรือทางขวาอย่างถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการรับรองประสิทธิภาพของสปริง การยืดอายุความล้า และการป้องกันความล้มเหลว จากมุมมองของมืออาชีพ หลักการสำคัญในการเลือกทิศทางการพันของสปริงทอร์ชั่นคือทิศทางความเค้น-แรงบิดระหว่างการทำงานจะต้องทำให้คอยล์สปริงขันแน่น (ลดเส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน) ไม่ขยาย (เพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน)

ความหมายและการตัดสินทิศทางการคดเคี้ยว

ก่อนที่จะเจาะลึกกลไกการเลือก สิ่งสำคัญคือต้องชี้แจงคำจำกัดความของการม้วนทางซ้ายและทางขวาก่อน

การคดเคี้ยวทางขวา (RH): จากมุมมองของผู้สังเกต เมื่อลวดปลายสปริงยังคงขยายออกในทิศทางตามเข็มนาฬิกา จะถือว่าสปริงนั้นพันที่มือขวา

การหมุนด้านซ้าย (LH): จากมุมมองของผู้สังเกต เมื่อลวดปลายสปริงยังคงขยายออกไปในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา จะถือว่าสปริงนั้นพันด้านซ้าย

ในทางปฏิบัติ สามารถจับสปริงตั้งตรงโดยให้นิ้วหัวแม่มือหงายขึ้นและงอนิ้ว หากทิศทางของขดลวดสอดคล้องกับทิศทางการโค้งงอของนิ้วมือขวา แสดงว่าเป็นมือขวา หากอยู่ในแนวเดียวกับทิศทางการงอของนิ้วมือซ้ายแสดงว่าเป็นมือซ้าย การกำหนดนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์การประยุกต์ใช้แรงบิดในภายหลังทั้งหมด

หลักการคัดเลือกตามลักษณะความเครียด

หน้าที่หลักของสปริงทอร์ชันสเตนเลสสตีลคือการกักเก็บและปล่อยพลังงานเชิงมุม ส่งผลให้ขดลวดได้รับความเค้นจากการดัดงอ การเลือกทิศทางการม้วนส่งผลโดยตรงต่อผลรวมของการก่อตัวของความเค้นตกค้างและความเค้นในการทำงาน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดอายุความล้าของสปริง

ผลกระทบแบบสมมาตรของความเครียดตกค้างและความเครียดจากการทำงาน:

ในระหว่างกระบวนการผลิตและการพันขดลวดของสปริงทอร์ชัน ความเค้นตกค้างจะถูกสร้างขึ้นในสายไฟ ความเค้นตกค้างนี้จะถูกอัดที่ด้านนอกของเส้นลวดและแรงดึงที่ด้านใน

การออกแบบที่เหมาะสมที่สุดคือเพื่อให้แน่ใจว่าความเค้นดัดงอที่เกิดจากแรงบิดในการทำงานและความเค้นตกค้างที่เกิดจากกระบวนการม้วนอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้นจึงชดเชยซึ่งกันและกันและลดความเค้นสูงสุดบนพื้นผิวสปริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การควบคุมการเปลี่ยนแปลงเส้นผ่านศูนย์กลางคอยล์:

เมื่อสปริงถูกรับแรงบิด เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในจะเปลี่ยนไป

เมื่อทิศทางการรับน้ำหนักทำให้ขดลวดแน่น (เส้นผ่านศูนย์กลางภายในลดลง) ความเค้นดึงที่ด้านในของเส้นลวดจะลดลง ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแข็งแรงเมื่อยล้า

เมื่อทิศทางการรับน้ำหนักขยายขดลวด (เพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน) ความเค้นดึงที่ด้านในของเส้นลวดจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความเข้มข้นของความเค้นรุนแรงขึ้น และนำไปสู่ความล้มเหลวได้ง่าย

หลักการสรุป: สปริงที่ถนัดขวาควรใช้แรงบิดตามเข็มนาฬิกา สปริงทางซ้ายควรใช้แรงบิดทวนเข็มนาฬิกา กล่าวอีกนัยหนึ่งต้องโหลดสปริงในทิศทางที่ทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางของคอยล์ลดลง

การกำหนดทิศทางในสถานการณ์การใช้งานทั่วไป

ในระบบกลไกที่ซับซ้อน ข้อกำหนดการใช้งานของทอร์คสปริงสามารถสรุปได้เป็นประเภทต่างๆ ต่อไปนี้ ซึ่งกำหนดทิศทางการพันของสปริง:

ระบบขับเคลื่อนและรีเซ็ตแบบทิศทางเดียว:

ข้อกำหนด: หากใช้สปริงเพื่อให้แรงบิดในทิศทางเดียว (เช่น ปิดประตูหรือรีเซ็ตคันโยก) จะต้องกำหนดทิศทางการหมุนของส่วนประกอบขับเคลื่อนก่อน

การเลือก: หากการใช้งานต้องการแรงบิดคืนจากสปริงตามเข็มนาฬิกา สปริงจะต้องหมุนทวนเข็มนาฬิกาเมื่อโหลด (เพื่อกักเก็บพลังงาน) ดังนั้นควรเลือกสปริงทางซ้าย ในทางกลับกัน หากจำเป็นต้องใช้แรงบิดคืนทวนเข็มนาฬิกา ควรเลือกสปริงทางขวา

ระบบปรับสมดุลสปริงคู่ (เช่น ประตูโรงรถ):

ข้อกำหนด: ในระบบสมดุลสำหรับงานหนัก เช่น ประตูโรงรถ โดยทั่วไปจะใช้สปริงแรงบิดสองตัว โดยติดตั้งที่ปลายทั้งสองด้านของท่อแรงบิด จะต้องให้แรงบิดตรงกันข้ามเพื่อรักษาสมดุลน้ำหนักประตูและป้องกันการโก่งตัวของเพลา

การเลือก: เมื่อหันหน้าไปทางประตูโรงรถ โดยทั่วไปแล้วสปริงด้านซ้ายจะอยู่ทางขวา (ให้แรงบิดตามเข็มนาฬิกา) ในขณะที่สปริงด้านขวามักจะอยู่ทางซ้าย (ให้แรงบิดทวนเข็มนาฬิกา) เพื่อให้แน่ใจว่าสายเคเบิลซิงโครนัสจะม้วนและคลายออกทั้งสองด้าน การกำหนดค่าแบบสมมาตรนี้เป็นข้อกำหนดทางวิศวกรรมสำหรับการปรับสมดุลแรง

ข้อจำกัดด้านพื้นที่และความสะดวกในการติดตั้ง:

ในอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดบางรุ่น ขาสปริงอาจรบกวนส่วนประกอบโดยรอบ ตำแหน่งเริ่มต้นและตำแหน่งสุดท้ายของขาจะกำหนดมุมการหมุนที่ต้องการ ในขณะที่ทิศทางการหมุนจะส่งผลต่อการใช้พื้นที่ของขา

การออกแบบระดับมืออาชีพจำเป็นต้องมีการสร้างแบบจำลอง 3D CAD เพื่อให้แน่ใจว่าสปริงและขาของสปริงจะไม่สัมผัสกับส่วนประกอบอื่นๆ ในสถานะโก่งตัวเต็มที่ ซึ่งช่วยให้ประกอบได้ง่ายขึ้น

มาตรการหลีกเลี่ยงในการออกแบบมืออาชีพ

หลีกเลี่ยงการโหลดแบบย้อนกลับ: ในทุกสถานการณ์ ให้หลีกเลี่ยงการโหลดสปริงในทิศทางที่ทำให้คอยล์คลายตัวอย่างเคร่งครัด สิ่งนี้จะไม่เพียงแต่ทำให้เกิดความเครียดเพิ่มขึ้นอย่างมาก แต่ยังอาจทำให้สูญเสียระยะพิทช์ เพิ่มแรงเสียดทานระหว่างคอยล์ และการสึกหรอแย่ลง

พอดีจากแมนเดรล: ไม่ว่าจะหมุนทางซ้ายหรือทางขวา เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในจะลดลงเมื่อใส่ เมื่อออกแบบเส้นผ่านศูนย์กลางแมนเดรล จะต้องใช้ ID ขั้นต่ำในสถานะโก่งตัวเต็มที่เป็นข้อมูลอ้างอิง เพื่อให้มีระยะห่างเพียงพอเพื่อป้องกันการยึดเกาะหรือการเสียดสีมากเกินไป