زنبرك الالتواء هو زنبرك حلزوني ، يعرف أيضا باسم زنبرك لولبي. وهي مصممة لتطبيق عزم الدوران شعاعيا. إنها معاكسة لنوابض الضغط المستخدمة للحفاظ على الآلية منفصلة. يعمل زنبرك الالتواء على إصلاح آليتين معا ، ويتناسب إحكامه مع الطاقة المخزنة بالداخل. يجب القضاء على التوتر حتى يطلق الزنبرك الطاقة المخزنة.

استخدم نوابض الالتواء عند الحاجة إلى عزم دوران دوراني. هناك نوعان من التصميمات لنوابض الالتواء - نوابض الالتواء المفردة ونوابض الالتواء المزدوجة ، مع كون نوابض الالتواء المفردة هي النوع الأكثر شيوعا. عند تجميع زنبرك الالتواء على العمود ، تجدر الإشارة إلى أنه عندما يدور الزنبرك في الاتجاه الطبيعي ، سينخفض القطر الداخلي ، مما قد يتسبب في تعثر الزنبرك في العمود وتوليد ضغط غير ضروري على الزنبرك ؛ يجب مراعاة القطر الداخلي للزنبرك وحجم العمود الذي يعمل عليه. عادة ، عندما يكون نصف قطر الانحناء ضيقا مطلوبا للتواء أرجل الزنبرك ، يتم استخدام المزيد من مواد زنبرك الدكتايل ، مثل أسلاك البيانو الفولاذية ASTM A228 ، والأسلاك الفولاذية المقواة بالزيت ASTM A229 ، و 302 الفولاذ المقاوم للصدأ ASTM A313. يساعد تكوين الساق ونصف قطر الانحناء الكبير في أي منطقة منحنية على منع مادة الزنبرك المستخدمة من الانكسار.

تتميز الينابيع الملتوية بمزايا متعددة ، مما يجعلها خيارا شائعا في مختلف التطبيقات.
المتانة: تم تصميم نوابض عزم الدوران لتحمل الأحمال الثقيلة ومعدلات الاستخدام العالية ، وعادة ما يكون لها عمر أطول من الأنواع الأخرى من الينابيع. يسمح هيكلها القوي بتحمل المزيد من الدورات ، وبالتالي تقليل وتيرة الاستبدال والصيانة.
التصميم: يتيح تصميم زنبرك الالتواء توزيع الوزن بالتساوي ، مما يجعله خيارا مثاليا للتطبيقات التي تتطلب حركة مستقرة ومضبوطة. يساعد هذا التصميم المتوازن أيضا على تحسين موثوقيته وكفاءته على المدى الطويل.
التشغيل السلس: يوفر زنبرك الالتواء حركة سلسة ويمكن التحكم فيها، وهو أمر مفيد بشكل خاص في التطبيقات التي تتطلب تطبيقا موحدا للقوة تدريجيا. يمكن أن تقلل هذه العملية السلسة من الضغط على مكونات التوصيل ، وبالتالي إطالة عمر خدمة النظام بأكمله.

أنواع نوابض الالتواء
زنبرك الالتواء الفردي: زنبرك لولبي واحد مناسب للتطبيقات التي تتطلب قوة دوران متوسطة إلى عالية.
زنبرك الالتواء المزدوج: يتم لف زنبرك الملف المزدوج في اتجاهين متعاكسين ، والذي يمكنه تحمل الأحمال العالية وتوفير ثبات أعلى. إنها خيار مثالي للتطبيقات الشاقة.
أنواع الانحناء
الانحناء الشعاعي: ينحني الملف على طول نصف قطر ، وهو مناسب جدا للتطبيقات التي تتطلب قوة رأسية ، مثل مكونات السيارات.
الانحناء المحوري: ينحني الملف على طول المحور ، وهو مناسب للتطبيقات التي تكون فيها القوة موازية لمحور الزنبرك ، مثل الأجهزة الإلكترونية.
الانحناء الحلزوني: يوفر الانحناء الحلزوني المستمر قوة سلسة ومتسقة ، مما يجعله مثاليا للأدوات الدقيقة والآلات المتخصصة.
الانحناء المماسي: ينحني الملف بشكل عرضي على طول المحور المركزي ، مما يوفر خصائص قوة فريدة.

تصميم زنبرك الالتواء
يعد تصميم زنبرك الالتواء عملية منهجية تتطلب دراسة متأنية لمتطلبات التطبيق وخصائص المواد والمبادئ الميكانيكية. يوفر الدليل التالي خطوة بخطوة طريقة منظمة لإنشاء تصميمات فعالة لزنبرك الالتواء.
دليل خطوة بخطوة
1. تحديد متطلبات التطبيق
عزم الدوران المطلوب (M): حدد عزم الدوران المطلوب لأداء الوظيفة المتوقعة.
الانحراف الزاوي (θ): احسب الزاوية التي يجب أن يلتف عندها الزنبرك.
الظروف البيئية: تقييم عوامل مثل درجة الحرارة والتآكل والتعرض للمواد الكيميائية.
2. تحديد حدود المساحة
القطر الداخلي (ID): يجب أن يكون مناسبا لأي عمود أو قضيب يتم تركيب الزنبرك عليه. يجب أن يكون القطر الداخلي لزنبرك الالتواء دائما أكبر بنسبة 15٪ على الأقل من العمود أو القضيب الذي تم تركيب زنبرك الالتواء عليه. لماذا؟ لأنه عندما تتحرك ساق زنبرك الالتواء ، سوف يتقلص القطر الداخلي ، ولا تريد أن يعلق زنبرك الالتواء على العمود. إذا زنبرك الالتواء على القضيب أو العمود ، فسوف يفقد زنبرك الالتواء كل عزم الدوران ولا يمكنه العمل.
القطر الخارجي (OD): يجب ألا يتداخل مع المكونات أو الأصداف المحيطة.
طول الجسم: تأكد من أن طول الزنبرك مناسب للمساحة المتاحة.
طول الساق واتجاهها: ضع في اعتبارك كيفية توصيل الأرجل بالتطبيق.
3. اختر المواد
متطلبات الأداء: حدد المواد التي تلبي القوة والمرونة والمتطلبات البيئية.
اعتبارات التكلفة: موازنة الأداء مع تكاليف المواد والتصنيع.
4. حساب الأبعاد الرئيسية
متوسط القطر (MD): MD = OD − d
قطر السلك (د): تقدير القيمة بناء على عزم الدوران وقيود المساحة.
مؤشر الربيع: مؤشر الربيع = MD ÷ د
القيمة المستهدفة بين 5 و 12.
5. تحديد عدد الملفات الفعالة (N)
حساب الانحراف الزاوي:
تقدير N باستخدام الانحراف الزاوي المطلوب وخصائص المواد.
توازن:
تأكد من أن عدد الملفات يسمح بالانحراف المطلوب ولا يتجاوز حد الضغط.
6. تصميم تكوين الساق
الوظيفة: يجب أن تنقل الأرجل عزم الدوران بشكل فعال إلى التطبيق.
البساطة: حافظ على تصميم الساق بسيطا لتقليل تعقيد التصنيع.
الزاوية والانحناء: حدد الزوايا والأطوال الدقيقة لتناسب التطبيق.
7. احسب صلابة الزنبرك (ك)
باستخدام صيغة معدل الربيع: RT = Ed ^ 4 / 10.8 DN S = 10.2 م / د ^ 3
تعديل:
قم بتعديل d أو D أو N للحصول على k المطلوب.
8. النموذج الأولي والاختبار
نموذج البناء: إنشاء نموذج أولي استنادا إلى الأبعاد المحسوبة.
اختبار:
قم بتثبيت التطبيقات الفعلية أو إعدادات الاختبار.
قياس عزم الدوران والانحراف ومراقبة الأداء.
التكرار:
اضبط معلمات التصميم بناء على نتائج الاختبار.