Дуговая пружина

Винтовая пружина, предварительно изогнутая в форме дуги

Дуговая пружина (также известная как - дуговая пружина, изогнутая пружина , круглая пружина или пружина "банан" ) - это особая форма спиральной пружины , которая изначально была разработана для использования в двухмассовом маховике трансмиссии двигателя внутреннего сгорания . Термин "дуговая пружина" используется для описания предварительно изогнутых или дугообразных винтовых пружин сжатия. Они имеют дугообразную ось катушки. ^[1]

Иллюстрация различных дуговых пружин и систем дуговых пружин (систем, состоящих из внутренних и внешних дуговых пружин). ^[2]

Функция

Как и другие технические пружины , дуговые пружины основаны на фундаментальном принципе сохранения механической работы в форме потенциальной энергии и способности снова высвобождать эту энергию. Сила прикладывается через концы пружины. Крутящий момент может передаваться вокруг оси через силу, направленную вдоль этой винтовой оси, и плечо рычага к центральной точке системы . Проволока дуговой пружины в основном подвергается напряжению кручения . ^{[3] [4]} ${\displaystyle M=F\cdot r}$ ${\displaystyle F}$ ${\displaystyle r}$

Поддерживать 

Дуговая пружина со скользящей оболочкой.

Представление гистерезиса трения одноступенчатой ​​дуговой пружины, поддерживаемой скользящей оболочкой, в виде характеристической кривой крутящий момент-угол.

Дуговая пружина требует подходящей опоры для передачи крутящего момента . Опора обычно обеспечивается снаружи в виде дугообразного канала (скользящей оболочки) или радиально сформированных опорных пластин. Это предотвращает провисание дуговой пружины. Другим результатом этой опоры является гистерезис между кривыми нагрузки и разгрузки в характеристической кривой. Это является результатом трения пружины о радиальную опору и является предполагаемым эффектом для достижения демпфирования в системе. ^[5]

Системы дуговых пружин

Как и в случае с пружинами сжатия , пружинные системы также могут использоваться для дуговых пружин. Основными конструкциями являются последовательное и параллельное соединение. С их помощью можно достичь одноступенчатых или многоступенчатых характеристик пружин. Для оптимального использования имеющегося пространства часто используются системы, состоящие из внутренних и внешних дуговых пружин.

Представление гистерезиса трения двухступенчатой ​​дуговой пружины, поддерживаемой скользящей оболочкой, в виде характеристической кривой крутящий момент-угол.

Кроме того, на характеристику пружины могут влиять и другие параметры, такие как геометрия поперечного сечения проволоки, диаметр катушки или количество катушек. Конфигураторы САПР , которые генерируют модель САПР после ввода определенных параметров, могут способствовать оптимальному проектированию. ^[6]

Приложения

Схематическое изображение дуговых пружин в двухмассовом маховике . ^[7]

Дуговая пружина подходит для статических и квазистатических, а также динамических применений. Примеры включают:

• Динамические приложения:
  • Двухмассовый маховик
  • Гидротрансформатор
  • Дуговая пружинная муфта
  • Натяжители ремней, разъединители шкивов

• Статические и квазистатические приложения:
  • Возврат в центральное положение в сочленении робота
  • Упругий элемент в экзоскелетах
  • Сброс задних дверей или спинок

Материалы и их стандартизация 

В принципе, пружинные стали, используемые для обычных спиральных пружин, могут также использоваться для дуговых пружин. Это:

• DIN EN 10270-1 Проволока пружинная нелегированная запатентованная тянутая                       
• DIN EN 10270-2 Проволока стальная пружинная закаленная в масле                                           
• DIN EN 10270-3 Проволока из нержавеющей пружинной стали

Важные параметры

Ссылки

1. Альберс, Альберт (апрель 1994 г.). «Fortschritte beim ZMS – Geräuschkomfort für Moderne Kraftfahrzeuge». ЛюК Коллоквиум. № 5 .
2. "Arc springs - Brandgroup - Веб-сайт". brand-group.com . Получено 2021-02-26 .
3. Клецин, Ульф (2015). Metallfedern Grundlagen, Werkstoffe, Berechnung, Gestaltung und Rechnereinsatz. Манфред Мейснер, Ханс-Юрген Шорхт (изд. 3 августа 2015 г.). Берлин, Гейдельберг: Springer . п. 120. ИСБН 978-3-642-39123-1. OCLC  920444823.
4. Штайнхильпер, Вальдемар; Зауэр, Бернд, ред. (2012). Konstruktionselemente des Maschinenbaus 1. Springer-Lehrbuch. Берлин, Гейдельберг: Springer . п. 204. дои : 10.1007/978-3-642-24301-1. ISBN 978-3-642-24300-4.
5. Клецин, Ульф (2015). Metallfedern Grundlagen, Werkstoffe, Berechnung, Gestaltung und Rechnereinsatz. Манфред Мейснер, Ханс-Юрген Шорхт (изд. 3 августа 2015 г.). Берлин, Гейдельберг: Springer . п. 10. ISBN 978-3-642-39123-1. OCLC  920444823.
6. "Arc spring - configurationator". Архивировано из оригинала 2021-12-21 . Получено 7 апреля 2022 .
7. "Муфты и сцепления > Дуговая пружина" . Получено 1 декабря 2021 г.