زنبرك الالتواء هو زنبرك ميكانيكي يعمل عن طريق تطبيق عزم الدوران أو القوة الالتوائية عند التواء على طول محوره. يتكون الزنبرك من سلك معدني ملفوف في شكل حلزوني ، مع توصيل أحد طرفي السلك بنقطة ثابتة والطرف الآخر متصل بنقطة دوارة. عندما تدور نقطة الدوران ، يخزن الزنبرك الطاقة عن طريق الالتواء ، وعندما يتم إطلاق قوة الدوران ، سيطلق الزنبرك الطاقة المخزنة وتطلقها. على الرغم من أن الاسم يشير إلى معاني أخرى ، إلا أن نوابض الالتواء تتحمل إجهاد الانحناء بدلا من الإجهاد الالتوائي يمكنهم تخزين الطاقة الزاوية وإطلاقها ، أو إصلاح الآلية في مكانها بشكل ثابت عن طريق التسبب في انحراف الساقين حول المحور المركزي للجسم.
عادة ما يتم لف نوابض عزم الدوران بإحكام ، ولكن يمكن أن يكون لها درجة لتقليل الاحتكاك بين الملفات. يمكن أن يقاوم زنبرك الالتواء القوة التي يمارسها الالتواء أو الدوران. اعتمادا على التطبيق ، يمكن تصميم زنبرك الالتواء للدوران في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة ، مما سيحدد اتجاه الرياح.

تم تصميم هيكل زنبرك الالتواء لتخزين الطاقة الزاوية وإطلاقها ، أو لإصلاح الآلية بشكل ثابت عن طريق التسبب في انحراف الأرجل حول المحور المركزي للجسم. عندما ينحرف هذا النوع من الزنبرك في الاتجاه المفضل لرياح التصنيع ، سينخفض قطر الجسم الرئيسي وسيزداد طول الجسم الرئيسي قليلا.

نوابض عزم الدوران لها مجموعة واسعة من التطبيقات وهي ضرورية في مختلف الصناعات. تتضمن أمثلة التطبيق الشائعة لنوابض الالتواء ما يلي:
صناعة السيارات: تستخدم نوابض عزم الدوران لمفصلات الأبواب وتعليق السيارة ، مما يساعد على ضمان التشغيل السلس لهذه المكونات
الصفحة الرئيسية: هذه الينابيع مناسبة لأبواب المرآب ومشابك الغسيل والحافظات ، مما يساعدها على العمل بسلاسة.
صناعة الإلكترونيات: تلعب نوابض عزم الدوران دورا مهما في تشغيل المفاتيح والكاميرات ، مما يجعلها مكونا أساسيا في الأجهزة الإلكترونية.
الألعاب والسلع الاستهلاكية: يتم استخدامها للألعاب والساعات والسلع الاستهلاكية الأخرى التي تتطلب قوة دوران.
ميكانيكي: تستخدم نوابض الالتواء بشكل شائع في أنواع مختلفة من الآلات لتسهيل التشغيل السلس للرافعات والمكونات الأخرى.
صناعة السفن والرياضات الخارجية: تستخدم الينابيع الملتوية في الأجهزة المنقذة للحياة ، مثل خطوات الصعود الشخصية إلى السفن ، كما أن متانتها ومقاومتها للتآكل أمر بالغ الأهمية.

عند تصميم زنبرك الالتواء ، من المهم مراعاة التطبيق الخاص بك وما إذا كنت بحاجة إلى أسلاك دائرية أو مستطيلة أو غير منتظمة (مثل الأسلاك المربعة). أبسط تصميم زنبرك الالتواء وأكثرها شيوعا هو زنبرك الالتواء المتآلف المصنوع من سلك مستطيل ، مع نهايات مستقيمة في كلا الطرفين ، ولكن يمكن تعديل تنسيق التصميم هذا من خلال الانحناء والتشكيل.
نظرا لحقيقة أن موضع محامل / موصلات الساق يجب أن يكون على الجانب الأيسر أو الأيمن أثناء التجميع ، فإن اتجاه رياح التصنيع مهم أيضا لتطبيقات زنبرك الالتواء. عادة ما يتم دعم زنبرك الالتواء بواسطة قضيب (مغزل) يتماشى مع خط المفصلات النظري للمنتج النهائي. تصميم نوابض الالتواء المزدوجة أكثر تعقيدا ويتطلب النظر في طرق التصنيع. يتم لف نوابض الالتواء المزدوجة من المركز ، بينما يتم لف نوابض الالتواء المفردة من كلا الطرفين.

يهدف هيكل زنبرك الالتواء إلى تخزين الطاقة وإطلاقها أو إصلاح الآلية في مكانها عن طريق تحويل المحور حول الخط المركزي للجسم الرئيسي. عندما تنحرف في الاتجاه الصحيح ، فإنها تقلل من قطر الجسم وتزيد من طوله.
يجب أن يفي اتجاه اللف لزنبرك الالتواء بالمتطلبات المحددة لتطبيقه. عند التجميع ، يجب وضع الأرجل الحاملة على الجانب الصحيح (اليسار أو اليمين) لضمان المحاذاة المناسبة. يتم دعم زنبرك الالتواء بواسطة مغزل يتوافق مع خط المفصلات للتطبيق.
القطر الداخلي
القطر الداخلي لزنبرك الالتواء هو العرض داخل حلزون الملف ، ويتم قياسه بشكل عمودي على المحور المركزي. يحدد هذا الحجم القطر الخارجي للعمود أو المغزل الذي يمكن تحميله بسلاسة في الزنبرك. للتشغيل الأمثل ، يوصى بتضمين فجوة بنسبة 10٪ في القطر الداخلي للسماح للمكونات المدرجة بالتحرك بحرية.
القطر الخارجي
القطر الخارجي لزنبرك الالتواء هو العرض خارج حلزون الملف ، ويتم قياسه بشكل عمودي على خط الوسط. يحدد هذا الحجم قطر فتحة إدخال الزنبرك ، مع مراعاة جميع الخلوصات اللازمة المطلوبة لضمان التشغيل الحر للزنبرك.
قطر السلك
يشير قطر السلك إلى سمك السلك المستخدم في لف وتشكيل نوابض الالتواء.
يتم حساب متوسط القطر عن طريق طرح قطر السلك من القطر الخارجي ويستخدم لحسابات الإجهاد ومعدل الزنبرك.
طول الجسم
يتم قياس الطول الرئيسي لزنبرك الالتواء عندما يكون الزنبرك في حالة تفريغ ، ويتم تحديده عن طريق قياس السطح الخارجي لملف النهاية. مع تطبيق عزم الدوران ، يزداد طول الجسم الرئيسي بينما ينخفض قطر الزنبرك.
طول الساق
يشير طول ساق زنبرك الالتواء إلى المسافة من نهاية ساق الزنبرك إلى المحور المركزي للملف. سيؤثر على الحمل أو عزم الدوران المطلوب لتخزين الطاقة في الربيع. كلما كانت الساق أقصر ، زاد عزم الدوران المطلوب لثني الملف. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون لأرجل زنبرك الالتواء أطوال مختلفة.
دائرة الحافلات
يشير العدد الإجمالي للملفات في زنبرك الالتواء إلى العدد الفعال للملفات في الملف. الملف الفعال هو ملف يلتف أو ينحرف تحت الحمل ويطلق الطاقة عند تحرير الزنبرك. نظرا للملفات غير النشطة التي تشغلها الأرجل ، فإن العدد الإجمالي للملفات على الحافلة أقل بقليل من العدد الإجمالي للملفات. بالنسبة لزنبرك الالتواء بزاوية ساق 0 درجة في الوضع الحر ، فإن قيمة الملف الإجمالية هي عدد صحيح.
أبعاد زنبرك الالتواء
البيتومين
درجة زنبرك الالتواء هي مسافة الخط المركزي بين ملفين فعالين متجاورين. في زنبرك ملفوف بإحكام ، تكون الملعب مساوية تقريبا لقطر السلك. ومع ذلك ، فإن نوابض الجرح الكثيفة تولد قوى احتكاك كبيرة أثناء عملية الانحراف. يوصى عادة بتحديد العدد الإجمالي للدورات وطول جسم زنبرك الالتواء ، بدلا من الملعب.
اتجاه اللف
اتجاه اللف لزنبرك الالتواء محدد ، ويمكن أن يكون باليد اليمنى أو اليسرى. عند الجرح إلى اليمين ، يدور الملف في اتجاه عقارب الساعة ، وعند الجرح إلى اليسار ، يدور الملف عكس اتجاه عقارب الساعة. من خلال مراقبة الجزء العلوي من زنبرك الالتواء ، يمكن تحديد اتجاه اللف بسهولة.
يجب أن يضمن تصميم نوابض الالتواء اتساق اتجاه الحمل واللف. إذا كان اتجاه الحمل واللف بحاجة إلى أن يكونا معاكسين ، فيجب تقليل الحمل والانحراف الزاوي.
يعد فهم اتجاه اللف أمرا بالغ الأهمية للوظيفة الطبيعية لزنبرك الالتواء ، لأنه يحدد اتجاه الانحراف. يعتمد وضع نوابض الالتواء في التطبيقات على اتجاه اللف ، مما قد يؤثر على وضع وحركة الأرجل الأمامية والخلفية.
بالنسبة لنوابض الالتواء اليمنى ، ستلتف الأرجل الخلفية في اتجاه عقارب الساعة ، بينما تلتف الأرجل الأمامية عكس اتجاه عقارب الساعة. بالنسبة لنوابض الالتواء اليسرى ، فإن الوضع هو عكس ذلك تماما: ستتحرك الأرجل الخلفية عكس اتجاه عقارب الساعة ، بينما تتحرك الأرجل الأمامية في اتجاه عقارب الساعة.
اتجاه لف زنبرك الالتواء
زاوية الساق
زاوية الساق لزنبرك الالتواء هي الزاوية بين الأرجل عند عدم تحميل الزنبرك ، وتتراوح من 0 درجة إلى 360 درجة. زوايا أرجل زنبرك الالتواء القياسية الشائعة في المتاجر هي 90 درجة و 180 درجة و 270 درجة و 360 درجة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمصنعين تخصيص زوايا الساق لتلبية متطلبات العملاء المحددة.
زاوية الساق
ستؤثر زاوية الساق على العدد الإجمالي لدورات زنبرك الالتواء. كما ذكرنا سابقا ، فإن عدد ملفات الحافلات أقل بقليل من العدد الإجمالي للملفات في اللف. تصف الصيغة التالية العلاقة بين زاوية الساق وعدد دورات الحافلة.
زاوية الساق في الوضع الحر = عدد الملفات غير النشطة (القيمة الكسرية) × 360 درجة
اتجاه الساق
يشير اتجاه ساق زنبرك الالتواء إلى الطريقة التي تنحني بها الساق بالنسبة لقطر الزنبرك. يمكن أن يؤدي الانحناء الحاد لأرجل الدعم إلى الحد من قدرة الزنبرك على تحمل الحمل ، حيث يتركز الإجهاد غالبا في منطقة الانحناء. تشمل الأنواع الشائعة لاتجاهات الساق العرضية المحورية والعرضية والشعاعية والشعاعية. من بينها ، يتحمل تكوين الساق العرضية الحد الأدنى من الضغط.
اتجاه الساق
نمط الساق
يمكن لف أرجل زنبرك الالتواء أو ثنيها أو ربطها أو لفها لسهولة التركيب والتشغيل. فيما يلي أنماط الأرجل الشائعة لنوابض الالتواء ، ولكن يمكن توفير أنماط أرجل مخصصة وفقا لمتطلبات العملاء.
ساق مستقيمة
ساق إزاحة مستقيمة
نهاية خطاف قصيرة
نهاية مفصلية
نهاية دائرية
نمط الساق
يتم تحديد أداء زنبرك الالتواء من خلال الخصائص والمعلمات التالية:
مؤشر الربيع
مؤشر الزنبرك هو نسبة متوسط القطر إلى قطر السلك لزنبرك الالتواء. يوفر نظرة ثاقبة حول إحكام وقوة وقابلية تصنيع ملفات الزنبرك. عن طريق تقليل مؤشر الزنبرك ، يمكن زيادة قوة الزنبرك عن طريق زيادة قطر السلك أو تقليل القطر الخارجي للزنبرك. بالمقارنة مع الينابيع السلكية الرقيقة ، تتمتع الينابيع السلكية السميكة بقوة أكبر. سيؤدي خفض مؤشر الزنبرك إلى شد الملف وزيادة القوة ، ولكنه سيزيد أيضا من الضغط الانضغاطي على الملف. نظرا لزيادة تآكل القالب والمعالجة الإضافية المطلوبة لإطالة عمر الخدمة ، فإن تصنيع الينابيع ذات المؤشرات المنخفضة يمثل أكثر صعوبة. لا يمكن تصنيع الينابيع ذات المؤشر الأقل من 4 أو أعلى من 25 ، وعادة ما يكون النطاق المثالي بين 6 و 12.
الانحراف الزاوي
الانحراف الزاوي هو المسافة الزاوية التي تنتقل عندها ساق واحدة من زنبرك الالتواء من وضع حر إلى حالة محملة.
الإزاحة الزاوية
الحد الأقصى للانحراف
الحد الأقصى المسموح به للانحراف هو الحد الأقصى للانحراف الزاوي الذي يمكن أن يحققه زنبرك الالتواء تحت الحمل ، دون الانحناء أو الضغط المفرط. إذا تجاوز الزنبرك هذا الانحراف ، فقد لا يتمكن الملف من العودة إلى موضعه الأصلي بعد إزالة الحمل بسبب إنتاجية المواد.
الحد الأقصى للانحراف الزاوي هو الدرجة التي يمكن أن يلتف بها زنبرك الالتواء تحت الحمل ، وبعد ذلك سوف ينحني بسبب الضغط المفرط. بشكل عام ، تتمتع نوابض الالتواء ذات الأقطار الأكبر والمزيد من الملفات بقدرة انحراف أعلى. على سبيل المثال ، يمكن لنوابض باب المرآب أن تتحمل دورات متعددة دون الانحناء بسبب العدد الكبير من الملفات وضغط التصميم المنخفض.
الحمولة القصوى
الحد الأقصى للحمل هو الحد الأقصى لعزم الدوران الذي يمكن أن يطبقه زنبرك الالتواء على ساق الزنبرك قبل الانحناء. تقتصر قدرة تحمل زنبرك الالتواء على الحد الأقصى للانحراف أو الحمل الأقصى (أيهما يأتي أولا).
صلابة الربيع
صلابة الزنبرك هي مقياس لقوة الدوران المطبقة على زنبرك الالتواء لكل وحدة إزاحة زاوية. يمكن استخدام الصيغة التالية لحساب صلابة الزنبرك لزنبرك الالتواء الحلزوني الدائري:
معدل الربيع لكل درجة (جنيه بوصة / درجة) =. PL / θ = E xd ^ 4 / 3888 × D x Na
في هذه المعادلة ، يمثل P الحمل ، ويمثل L ذراع القوة ، و Θ يمثل الإزاحة الزاوية ، و d يمثل قطر السلك ، و D يمثل متوسط القطر ، و Na يمثل العدد الفعلي للملفات ، و E يمثل معامل مرونة المادة. الثابت 3888 هو معامل نظري يستخدم لضبط الاحتكاك بين الملفات المجاورة وبين جسم الزنبرك والمكونات المتصلة.
يوفر الجدول التالي معامل المرونة لأنواع مختلفة من أسلاك زنبرك الالتواء ، وهو أمر بالغ الأهمية لحساب صلابة الزنبرك:
معامل المرونة للسلك الزنبركي
معامل المرونة لسلك الزنبرك (رطل × 10 6)
خط الموسيقى 30
302 و 304 و 316 درجات الفولاذ المقاوم للصدأ 28
17-7 الفولاذ المقاوم للصدأ 29.5
الكروم والفاناديوم الثلاثون
سيليكون الكروم الثلاثون
برونز الفوسفور 15
يرتبط ثابت الزنبرك بعزم الدوران والإزاحة الزاوية ، كما هو موضح في المعادلة التالية. تساعد هذه العلاقة في تحديد مقدار عزم الدوران المطلوب للإزاحة الزاوية المحددة أو مقدار الإزاحة الزاوية المطلوبة لتوليد قوة معينة.
الإزاحة الزاوية = عزم الدوران / صلابة الزنبرك
عزم الدوران = صلابة الزنبرك × الإزاحة الزاوية
ضغط
يمكن حساب إجهاد الانحناء لزنبرك الالتواء الحلزوني باستخدام الصيغة التالية:
إجهاد الانحناء (psi) = 32 PLK / π d ³
هنا ، يمثل K معامل تصحيح إجهاد الانحناء. عند تطبيق عزم الدوران على زنبرك الالتواء ، يزداد كل من القطر الداخلي والخارجي بسبب ضغط الانحناء العالي على السطح الداخلي مقارنة بالسطح الخارجي. بالنسبة لنوابض الالتواء الحلزونية الدائرية ، يتم حساب عامل تصحيح إجهاد الانحناء للقطر الداخلي باستخدام الصيغة التالية التي طورتها Wahl:
معرف المعلومات الرئيسية = [4C ² - C-1] / [4C (C-1)]
هنا \ (C \) يمثل مؤشر الربيع. يمكن حساب إجهاد الانحناء في الأقطار الداخلية والخارجية تقريبا باستخدام الصيغة التالية:
معرف المعلومات الأساسية = [4C-1] / [4C-4]
KOD = [4C + 1] / [4C + 4]
يجب تحميل زنبرك الالتواء في الاتجاه الذي يتسبب في انخفاض قطر الزنبرك ، حيث أن تطبيق إجهاد التشكيل المتبقي في هذا الاتجاه مفيد.