Торсионная пружина — это спиральная пружина, также известная как винтовая пружина. Они предназначены для радиального приложения крутящего момента. Они противоположны пружинам сжатия, используемым для удержания механизма в отдельном положении. Торсионная пружина фиксирует два механизма вместе, а ее герметичность пропорциональна энергии, хранящейся внутри. Напряжение должно быть устранено для того, чтобы пружина могла высвободить накопленную энергию.

Используйте торсионные пружины, когда требуется крутящий момент. Существует две конструкции торсионных пружин - одинарные крутильные пружины и двойные торсионные пружины, причем наиболее распространенным типом являются одинарные торсионные пружины. При сборке торсионной пружины на вал необходимо учесть, что при вращении пружины в нормальном направлении внутренний диаметр будет уменьшаться, что может привести к застреванию пружины с валом и созданию ненужного напряжения на пружине; Необходимо учитывать внутренний диаметр пружины и размер вала, на который она воздействует. Обычно, когда для скручивания ножек пружины требуется малый радиус изгиба, используются более пластичные пружинные материалы, такие как стальная проволока рояльной ASTM A228, стальная проволока из закаленной в масле ASTM A229 и нержавеющая сталь 302 ASTM A313. Конфигурация ножек и большой радиус изгиба на любом изогнутом участке помогают предотвратить поломку используемого материала пружины.

Витые пружины имеют множество преимуществ, что делает их популярным выбором в различных приложениях.
Долговечность: Рессоры с крутящим моментом рассчитаны на высокие нагрузки и высокую скорость использования и, как правило, имеют более длительный срок службы, чем другие типы пружин. Его прочная конструкция позволяет ему выдерживать большее количество циклов, тем самым снижая частоту замены и технического обслуживания.
Конструкция: Конструкция торсионной пружины позволяет равномерно распределять вес, что делает ее идеальным выбором для применений, требующих стабильного и контролируемого движения. Такая сбалансированная конструкция также помогает повысить его надежность и эффективность в долгосрочной перспективе.
Плавная работа: торсионная пружина обеспечивает плавное и контролируемое движение, что особенно полезно в тех случаях, когда требуется постепенное равномерное приложение силы. Такая плавная работа позволяет снизить нагрузку на соединительные компоненты, тем самым продлевая срок службы всей системы.

Виды торсионных пружин
Одинарная торсионная пружина: одновитковая пружина, подходящая для применений, требующих среднего и высокого вращательного усилия.
Двойная торсионная пружина: двойная винтовая пружина наматывается в противоположных направлениях, что может выдерживать более высокие нагрузки и обеспечивает более высокую стабильность. Они являются идеальным выбором для тяжелых условий эксплуатации.
Типы изгибов
Радиальный изгиб: катушка изгибается по радиусу, что очень подходит для применений, требующих вертикальной силы, таких как автомобильные компоненты.
Осевая гибка: катушка изгибается вдоль оси, подходит для применений, где сила параллельна оси пружины, например, для электронных устройств.
Спиральный изгиб: Непрерывный спиральный изгиб обеспечивает плавное и постоянное усилие, что делает его идеальным для прецизионных инструментов и специализированного оборудования.
Тангенциальный изгиб: катушка изгибается по касательной вдоль центральной оси, обеспечивая уникальные силовые характеристики.

Конструкция торсионной пружины
Проектирование торсионной пружины — это систематический процесс, требующий тщательного рассмотрения требований к применению, свойств материала и механических принципов. В следующем пошаговом руководстве представлен структурированный метод создания эффективных конструкций торсионных пружин.
Пошаговое руководство
1. Определите требования к приложениям
Требуемый крутящий момент (M): Определите крутящий момент, необходимый для выполнения ожидаемой функции.
Угловое отклонение (θ): Рассчитайте угол, на который пружина должна вращаться.
Условия окружающей среды: Оцените такие факторы, как температура, коррозия и воздействие химических веществ.
2. Определите ограничения по пространству
Внутренний диаметр (ID): должен подходить для любого вала или стержня, на котором установлена пружина. Внутренний диаметр торсионной пружины всегда должен быть не менее чем на 15% больше вала или стержня, на котором установлена торсионная пружина. Почему? Потому что при движении ножки торсионной пружины внутренний диаметр будет уменьшаться, и вы не хотите, чтобы торсионная пружина застряла на валу. Если торсионная пружина застрянет на стержне или валу, торсионная пружина потеряет весь крутящий момент и не сможет функционировать.
Внешний диаметр (OD): Он не должен мешать окружающим компонентам или оболочкам.
Длина корпуса: Убедитесь, что длина пружины подходит для имеющегося пространства.
Длина и ориентация ног: Подумайте, как ножки подключены к приложению.
3. Выберите материалы
Требования к эксплуатационным характеристикам: Выбирайте материалы, которые соответствуют требованиям к прочности, гибкости и окружающей среде.
Соображения по стоимости: Сбалансируйте производительность с затратами на материалы и производство.
4. Рассчитайте ключевые размеры
Средний диаметр (MD): MD=OD − d
Диаметр проволоки (d): Оцените значение на основе крутящего момента и пространственных ограничений.
Индекс пружины: Индекс пружины = MD ÷ d
Целевое значение находится в диапазоне от 5 до 12.
5. Определите количество эффективных катушек (Н)
Расчет углового прогиба:
Оцените N, используя требуемый угловой прогиб и свойства материала.
Равновесие:
Убедитесь, что количество витков позволяет обеспечить требуемый прогиб и не превышает предел напряжения.
6. Проектирование конфигурации ножек
Функция: Ножки должны эффективно передавать крутящий момент на приложение.
Простота: Сохраняйте простую конструкцию ножек, чтобы снизить сложность производства.
Угол и изгиб: Укажите точные углы и длины в соответствии с областью применения.
7. Рассчитайте жесткость пружины (k)
Используя формулу жесткости пружины: Rt=Ed ^ 4/10,8 DN S = 10,2 M/d ^ 3
Регулировка:
Измените d, D или N, чтобы получить желаемое k.
8. Прототип и тестирование
Пример сборки: создание прототипа на основе рассчитанных размеров.
Тестирование:
Установите актуальные приложения или проверьте настройки.
Измеряйте крутящий момент, прогиб и наблюдайте за производительностью.
Итерация:
Корректируйте параметры конструкции на основе результатов испытаний.