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共同的挑战,波泉解决

通过丽莎Eitel|2018年8月13日

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弹簧是柔性机械部件,用于存储和释放能量或施加和释放机器轴上的力。波簧与传统的压缩弹簧线圈几何形状相结合平坦(非卷绕)蝴蝶结(作为它们的波浪)。为了设计的紧凑性(作为高力到工作高度比)和其他益处,一些运动系统已经从传统的螺旋或螺旋弹簧迁移到平线波弹簧。

设计工程师通常与制造商合作,根据材料、厚度、匝数和其他几何特征定制波形弹簧,以适应特定的操作条件。这有助于解决或避免下列spring安装挑战。

在正常(非扭转)力的作用下,波浪弹簧的性能优于其他弹簧。资料由P. Ravinder Reddy和V. Mukesh Reddy提供

曲折在弹簧中发生,长度长度和弹簧端部不能均匀地分布在弹簧圆周周围。屈曲主要取决于几何形状而不是弹簧材料特性。当偏转(设定自由长度)过度时,传统的弹簧倾向于弯曲。通过将设计保持在临界偏转和长度值以下,可以防止这种屈曲。前者是挠度与弹簧自由长度的比率;临界长度是该长度与弹簧直径的比率。用于避免传统弹簧的弯曲的一个经验法则是将自由长度保持在较小的弹簧直径 - 并且负载到较小的弹簧速率,长度和屈曲因子的产物。

波簧屈曲因子变化大大变化,但该值几乎总是高于其他弹簧的值。这意味着它们容易保持其居中的圆柱形状,并且通常将自动定位成组装孔 - 甚至可靠地在加工组件特征中保持成相对宽松的公差。

春天飙升是具有一个自由端的压缩弹簧的组件中的潜在担忧。根据运动输入,这种弹簧可以表现出足够大的共振,以造成与组装外壳的暂时接触的损失 - 以及围绕机器元件损坏。如果弹簧材料提供很小的阻尼,并且弹簧在必须快速往复行程的轴上操作,那就是最高关注的问题。良好的波形弹簧几何形状和材料可以帮助避免弹簧浪涌和共振激励问题。

在弹簧上的平均值,循环和局部应力每个载荷周期(和负载周期本身)在弹簧时指示疲劳失败可能发生。对于任何一种弹簧设计来说,更多的转动会导致更长的MTBF,而更长的弹簧通常有更短的MTBF。但无论何种变化,波簧都比传统的波簧疲劳更慢,MTBF更长。

正常工作下的弹簧不会出现永久性的弹簧速率或尺寸变化松弛或放。但是,由于压力超过弹簧材料屈服强度的完全负荷下的偏转将引起永久变形,从而损害弹簧能力来提供全部设计力或能量的弹簧能力。这通常是必须在极热的环境条件下运行的设计。波簧偏转比传统弹簧展出的约25%。对于可比直径,自由长度和转弯,波动弹簧也更耐松弛。一个警告:在设计中需要更少的转弯和更短的自由长度,有时传统的压缩弹簧通过表现出更少的变形来优于波形弹簧。

任何弹簧在扭转载荷下都显示剪应力并储存应变能。波弹簧的应变能比传统的弹簧变化更少(和更低的等效应力值),所以更好地承受这种载荷。


提交:运动控制技巧
标记:Smalley.

关于作者

丽莎Eitel

Lisa Eitel自2001年以来一直在电影行业工作。她的研究领域包括电机、驱动、运动控制、动力传输、线性运动、传感和反馈技术。她拥有机械工程学士学位,是Tau Beta Pi工程荣誉协会的入选者;女工程师协会成员;也是FIRST机器人七叶树地区赛的评委。除了她的motioncontroltips.com的贡献,她还领导了设计世界的季度运动问题的生产。

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