Ruostumattomasta teräksestä valmistetut jouset ovat tärkeitä komponentteja tarkkuuskoneissa, ja "torsion vetojousi" edustaa ainutlaatuista muotoilua tässä perheessä. Sen arvon ymmärtämiseksi on tärkeää verrata sitä tavanomaisiin "jatkejousiin" ja "vääntöjousiin".
1. Ydinero: lataustila ja toimintaperiaate
1.1 Jatkojousi
- Toimintatila: Jatkojousi on tyypillinen aksiaalisesti kuormitettu komponentti. Se toimii kestäen vetovoima ja pitenee sen aksiaalisuunnassa.
- Stressitila: Jousen päärunko (käämit) altistetaan vetojännitys , jotka johtuvat materiaalista leikkausjännitys .
- Energian varastointi: Varastoi energiaa muodossa leikkausjännitys energy .
- Ominaisuudet: Kelat on yleensä kierretty tiukasti, mikä aiheuttaa kriittisen parametrin - Alkujännite -joka varastoi energiaa ennen ulkoisen voiman kohdistamista.
1.2 Vääntöjousi
- Toimintatila: Vääntöjousi on tyypillinen säteittäinen/kehäkuormitettu komponentti. Se toimii kestäen a Vääntömomentti ja pyörii keskiakselinsa ympäri.
- Stressitila: Jousen päärunko (käämit) altistetaan taivutusjännitys , ei leikkaus- tai vetojännitystä.
- Energian varastointi: Varastoi energiaa muodossa taivutusjännitysenergia .
- Ominaisuudet: Tyypillisesti varustettu varrella tai muotoilluilla päillä vääntömomentin siirtoa varten. Suorituskyky määritellään Vääntöjäykkyys ($k_t$) .
1.3 Ruostumattomasta teräksestä valmistettu vääntöjousi
- Toimintatila: Vääntöjousi on yhdistekuormitettu komponentti, jolla on kaksi toimintoa. Se kestää samanaikaisesti tai erikseen aksiaalinen vetovoima ja radiaalinen vääntömomentti .
- Stressitila: Kelat altistetaan samanaikaisesti leikkausjännitys (jännite) ja taivutusjännitys (vääntö).
- Energian varastointi: Pystyy säilyttämään molemmat leikkausjännitys energy ja taivutusjännitysenergia .
- Ammattimainen etu: Tämä ainutlaatuinen muotoilu mahdollistaa sen saavuttamisen kaksi toimintoa yhdessä komponentissa, mikä yksinkertaistaa merkittävästi mekaanista suunnittelua ja kokoonpanoa.
2. Ammattimainen ero suunnittelussa ja suorituskykyparametreissa
2.1 Erot jäykkyyden laskennassa
| Jousen tyyppi | Keskeinen jäykkyysparametri | Jäykkyyden määritelmä |
| Jatkojousi | Laajentuva jäykkyys | Vaadittu voima laajennusyksikköä kohti (N/mm) |
| Vääntöjousi | Vääntöjäykkyys | Vääntömomentti required per unit of rotational angle (N·mm/deg) |
| Vääntöjännitysjousi | Kaksoisjäykkyys | Sillä on sekä venymis- että vääntöjäykkyysominaisuudet |
Vääntöjännitysjousen suunnittelijan on itsenäisesti laskettava ja tasapainotettava kaksi jäykkyysarvoa yhdistelmäliikkeen vaatimusten täyttämiseksi, kuten tarkkuuskytkentämekanismeissa.
2.2 Stressi keskittyminen ja väsymyselämä
- Jatkojousi: Stressi keskittyy ensisijaisesti koukun/silmukan liitoskohtaan, joka on yleinen väsymisvian paikka.
- Vääntöjousi: Jännityskeskittymä näkyy päätyvarren ja pääkäämien välisellä siirtymäalueella.
- Vääntöjännitysjousi: Yhdistelmäkuormituksen vuoksi sen stressianalyysi on monimutkaisin . Se kohtaa päällekkäisiä jännityksiä ja vääntöä, vaativat erittäin lujaa ruostumatonta terästä ja edistyneitä jännityksenpoistoprosesseja.
3. Ruostumaton teräsmateriaali ja monimutkaiset sovellukset
3.1 Materiaalin valinnan ajurit
- Syövyttävät ympäristöt: Ruostumaton teräs (esim. AISI 304, 316) tarjoaa erinomaisen korroosionkestävyys , välttämätön lääketieteellisille, merenkulku- ja elintarvikejalostuslaitteille.
- Lämpötilan vakaus: Säilyttää korkean lujuuden ja kimmomoduulin korkeissa lämpötiloissa varmistaen vakaan suorituskyvyn.
- Ei-magneettiset vaatimukset: Tietyillä ruostumattomilla teräslaaduilla (austeniittisilla) on heikkoja tai ei-magneettisia ominaisuuksia, jotka sopivat herkkiin elektronisiin laitteisiin.
3.2 Yhdistelmäsovellusarvo
Ruostumattomasta teräksestä valmistettu vääntöjännitysjousi on välttämätön aloilla, jotka vaativat suurta integrointia ja toiminnallista monipuolisuutta:
- Tarkkuusrobottiaseet ja tarttujat: Tarjoaa samanaikaisesti vetovoimaa tarttumiseen ja vääntömomenttia kulmaliikkeeseen.
- Saranamekanismit: Järjestelmät, jotka vaativat sekä palautuvan vetovoiman että kulma-asennon vääntömomentin.
- Venttiilit ja vaimennusjärjestelmät: Tarjoaa sekä vetotiivistysvoiman että vääntövoiman komponenttien nollausta varten.
