Opruge od nehrđajućeg čelika su ključne komponente u preciznim strojevima, a "Torziona zatezna opruga" predstavlja jedinstveni dizajn unutar ove obitelji. Da biste ocijenili njegovu vrijednost, bitno je usporediti ga s konvencionalnim "Produžna opruga" i "Torzijska opruga".
1. Osnovna razlika: način učitavanja i princip rada
1.1 Produžna opruga
- Način rada: Produžna opruga je tipična aksijalno opterećen komponenta. Djeluje podnošenjem vlačna sila i izdužujući se duž svog aksijalnog smjera.
- Stanje stresa: Glavno tijelo opruge (zavojnice) podvrgnuto je vlačno naprezanje , koji proizlaze iz materijala smična deformacija .
- Skladištenje energije: Pohranjuje energiju u obliku smična deformacija energy .
- Karakteristike: Zavojnice su obično čvrsto namotane, što dovodi do kritičnog parametra— Početna napetost — koji pohranjuje energiju prije primjene vanjske sile.
1.2 Torzijska opruga
- Način rada: Torziona opruga je tipična radijalno/obodno opterećen komponenta. Djeluje podnošenjem a Zakretni moment i rotira oko svoje središnje osi.
- Stanje stresa: Glavno tijelo opruge (zavojnice) podvrgnuto je naprezanje na savijanje , a ne smično ili vlačno naprezanje.
- Skladištenje energije: Pohranjuje energiju u obliku energija deformacije savijanja .
- Karakteristike: Obično opremljen krakovima ili oblikovanim krajevima za prijenos zakretnog momenta. Performanse definiraju Torzijska krutost ($k_t$) .
1.3 Torziona zatezna opruga od nehrđajućeg čelika
- Način rada: Torzijska zatezna opruga složena je komponenta koja ima dvostruku funkcionalnost. Može istovremeno ili odvojeno izdržati aksijalna vlačna sila i radijalni moment .
- Stanje stresa: Zavojnice su istovremeno podvrgnute smično naprezanje (napetost) i naprezanje na savijanje (torzija).
- Skladištenje energije: Mogućnost pohranjivanja oboje smična deformacija energy i energija deformacije savijanja .
- Profesionalna prednost: Ovaj jedinstveni dizajn omogućuje postizanje dvije funkcije unutar jedne komponente, što značajno pojednostavljuje mehanički dizajn i sastavljanje.
2. Profesionalna razlika u dizajnu i parametrima izvedbe
2.1 Razlike u proračunu krutosti
| Vrsta opruge | Ključni parametar krutosti | Definicija krutosti |
| Extension Spring | Ekstenzijska krutost | Potrebna sila po jedinici istezanja (N/mm) |
| Torsion Spring | Torzijska krutost | Zakretni moment required per unit of rotational angle (N·mm/deg) |
| Torsion Tension Spring | Dvostruka krutost | Posjeduje karakteristike ekstezijske i torzijske krutosti |
Za torzijsku vlačnu oprugu, dizajner mora neovisno izračunati i uravnotežiti dvije vrijednosti krutosti kako bi se zadovoljili zahtjevi složenog gibanja, kao što je u preciznim mehanizmima povezivanja.
2.2 Koncentracija naprezanja i život umora
- Produžna opruga: Koncentracija naprezanja primarno se javlja na spojnoj točki kuka/petlja, uobičajenom mjestu za kvar uslijed zamora.
- Torzijska opruga: Koncentracija naprezanja pojavljuje se u prijelaznom području između krajnjeg kraka i glavnih zavojnica.
- Torziona zatezna opruga: Zbog opterećenja spojem, njegov analiza naprezanja je najsloženija . Suočava se s superponiranim naprezanjima od napetosti i torzije, zahtijevajući nehrđajući čelik visoke čvrstoće i napredne postupke ublažavanja naprezanja.
3. Materijal od nehrđajućeg čelika i složene primjene
3.1 Pokretači za odabir materijala
- Korozivna okruženja: Nehrđajući čelik (npr. AISI 304, 316) pruža izvrsne otpornost na koroziju , neophodan za medicinsku, pomorsku i opremu za preradu hrane.
- Temperaturna stabilnost: Održava visoku čvrstoću i modul elastičnosti na povišenim temperaturama, osiguravajući stabilne performanse.
- Nemagnetski zahtjevi: Specifične vrste nehrđajućeg čelika (austenit) pokazuju niska ili nemagnetska svojstva, pogodna za osjetljive elektroničke uređaje.
3.2 Vrijednost primjene spoja
Torzijska zatezna opruga od nehrđajućeg čelika nezamjenjiva je u područjima koja zahtijevaju visoku integraciju i funkcionalnu svestranost:
- Precizne robotske ruke i hvataljke: Istovremeno osigurava vlačnu silu za hvatanje i okretni moment za kutno kretanje.
- Mehanizmi šarki: Sustavi koji zahtijevaju i povratnu vlačnu silu i moment kutnog pozicioniranja.
- Ventili i sustavi prigušenja: Pruža i vlačnu silu brtvljenja i torzijsku pogonsku silu za ponovno postavljanje komponenti.
