สปริงสแตนเลส เป็นส่วนประกอบสำคัญในเครื่องจักรที่มีความแม่นยำ และ "สปริงรับแรงบิด" แสดงถึงการออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์ภายในตระกูลนี้ เพื่อให้เห็นถึงคุณค่าของมัน จำเป็นต้องเปรียบเทียบกับ "สปริงเสริม" และ "สปริงบิด" ทั่วไป
1. ความแตกต่างหลัก: โหมดการโหลดและหลักการทำงาน
1.1 สปริงขยาย
- โหมดการทำงาน: ส่วนสปริงขยายเป็นแบบทั่วไป โหลดตามแนวแกน ส่วนประกอบ มันทำหน้าที่โดยการอดทน แรงดึง และยืดออกตามแนวแกนของมัน
- สภาวะความเครียด: ส่วนหลักของสปริง (คอยล์) อยู่ภายใต้ ความเครียดแรงดึง ที่เกิดจากวัสดุของ แรงเฉือน .
- การจัดเก็บพลังงาน: กักเก็บพลังงานในรูปของ แรงเฉือน energy .
- ลักษณะ: คอยล์มักจะพันแน่น ทำให้เกิดพารามิเตอร์ที่สำคัญ— ความตึงเครียดเริ่มต้น —ซึ่งเก็บพลังงานก่อนที่จะใช้แรงภายนอก
1.2 สปริงทอร์ชั่น
- โหมดการทำงาน: สปริงบิดเป็นแบบทั่วไป โหลดรัศมี/เส้นรอบวง ส่วนประกอบ มันทำหน้าที่โดยการอดทน a แรงบิด และหมุนรอบแกนกลางของมัน
- สภาวะความเครียด: ส่วนหลักของสปริง (คอยล์) อยู่ภายใต้ ความเครียดดัด ไม่ใช่แรงเฉือนหรือแรงดึง
- การจัดเก็บพลังงาน: กักเก็บพลังงานในรูปของ พลังงานความเครียดดัด .
- ลักษณะ: โดยทั่วไปจะมีแขนหรือปลายรูปทรงสำหรับส่งแรงบิด ประสิทธิภาพถูกกำหนดโดย ความแข็งของแรงบิด ($k_t$) .
1.3 สปริงแรงดึงสแตนเลส
- โหมดการทำงาน: Torsion Tension Spring เป็นส่วนประกอบที่รับน้ำหนักแบบคอมปาวน์ซึ่งมีฟังก์ชันการทำงานแบบคู่ สามารถทนต่อพร้อมกันหรือแยกกันได้ แรงดึงตามแนวแกน และ แรงบิดในแนวรัศมี .
- สภาวะความเครียด: คอยล์อยู่ภายใต้การพร้อมกัน ความเครียดเฉือน (ความตึงเครียด) และ ความเครียดดัด (แรงบิด)
- การจัดเก็บพลังงาน: สามารถจัดเก็บได้ทั้งสองแบบ แรงเฉือน energy และ พลังงานความเครียดดัด .
- ข้อได้เปรียบทางวิชาชีพ: การออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์นี้ช่วยให้บรรลุผล สองฟังก์ชั่น ภายในส่วนประกอบเดียว ทำให้การออกแบบและการประกอบกลไกง่ายขึ้นอย่างมาก
2. ความแตกต่างระดับมืออาชีพในด้านการออกแบบและพารามิเตอร์ประสิทธิภาพ
2.1 ความแตกต่างในการคำนวณความแข็ง
| ประเภทสปริง | พารามิเตอร์ความแข็งของคีย์ | คำจำกัดความความแข็ง |
| สปริงขยาย | ความแข็งส่วนขยาย | แรงที่ต้องการต่อหน่วยส่วนขยาย (N/mm) |
| สปริงทอร์ชั่น | ความแข็งบิด | แรงบิด required per unit of rotational angle (N·mm/deg) |
| Torsion Tension Spring | ความแข็งแบบคู่ | มีลักษณะความแข็งทั้งแบบขยายและแบบบิด |
สำหรับสปริงรับแรงบิด ผู้ออกแบบจะต้องคำนวณและปรับสมดุลค่าความแข็งทั้งสองอย่างเป็นอิสระ เพื่อตอบสนองความต้องการของการเคลื่อนที่แบบผสม เช่น ในกลไกการเชื่อมต่อที่มีความแม่นยำ
2.2 ความเครียดและความเหนื่อยล้าในชีวิต
- สปริงขยาย: ความเข้มข้นของความเค้นส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่จุดเชื่อมต่อขอเกี่ยว/ห่วง ซึ่งเป็นตำแหน่งทั่วไปสำหรับความล้มเหลวจากความเมื่อยล้า
- สปริงบิด: ความเข้มข้นของความเค้นจะปรากฏในพื้นที่เปลี่ยนผ่านระหว่างแขนปลายกับคอยล์หลัก
- สปริงแรงดึง: เนื่องจากการโหลดแบบผสม การวิเคราะห์ความเครียดนั้นซับซ้อนที่สุด - ต้องเผชิญกับความเครียดที่ซ้อนทับจากความตึงเครียดและแรงบิด ซึ่งต้องใช้เหล็กกล้าไร้สนิมที่มีความแข็งแรงสูง และกระบวนการบรรเทาความเครียดขั้นสูง
3. วัสดุสแตนเลสและการใช้งานที่ซับซ้อน
3.1 ตัวขับเคลื่อนสำหรับการเลือกใช้วัสดุ
- สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน: สแตนเลส (เช่น AISI 304, 316) ให้ความเป็นเลิศ ความต้านทานการกัดกร่อน จำเป็นสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ ทางทะเล และการแปรรูปอาหาร
- ความเสถียรของอุณหภูมิ: รักษาความแข็งแรงและโมดูลัสความยืดหยุ่นสูงที่อุณหภูมิสูง จึงมั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่มั่นคง
- ข้อกำหนดที่ไม่ใช่แม่เหล็ก: เกรดสเตนเลสสตีลเฉพาะ (ออสเทนนิติก) มีคุณสมบัติต่ำหรือไม่มีแม่เหล็ก เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน
3.2 มูลค่าการใช้งานแบบผสม
สปริงรับแรงบิดสเตนเลสสตีลเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในด้านที่ต้องการการผสานรวมสูงและความสามารถรอบด้าน:
- แขนหุ่นยนต์และมือจับที่แม่นยำ: พร้อมกันนี้ให้แรงดึงในการจับและแรงบิดสำหรับการเคลื่อนที่เชิงมุม
- กลไกบานพับ: ระบบที่ต้องการทั้งแรงดึงกลับและแรงบิดในการวางตำแหน่งมุม
- วาล์วและระบบลดแรงสั่นสะเทือน: ให้ทั้งแรงซีลแรงดึงและแรงขับแบบบิดสำหรับการรีเซ็ตส่วนประกอบ
