So bestimmen Sie die Wickelrichtung (links oder rechts) von Edelstahl-Torsionsfedern entsprechend den Anwendungsanforderungen

Als feinmechanisches Bauteil ist die Wickelrichtung eines Torsionsfeder aus Edelstahl ist nicht willkürlich; Es wird durch strenge technische Mechanik und Anwendungsanforderungen bestimmt. Die richtige Auswahl der Links- oder Rechtswicklung ist entscheidend für die Sicherstellung der Federleistung, die Verlängerung der Ermüdungslebensdauer und die Vermeidung von Ausfällen. Aus professioneller Sicht besteht das Grundprinzip bei der Auswahl der Windungsrichtung einer Torsionsfeder darin, dass die Spannungs-Drehmoment-Richtung während des Betriebs dazu führen muss, dass sich die Federwindungen festziehen (Verringerung des Innendurchmessers) und nicht ausdehnen (Vergrößerung des Innendurchmessers).

Definition und Beurteilung der Windungsrichtung

Bevor wir uns mit dem Auswahlmechanismus befassen, ist es wichtig, die Definitionen von Links- und Rechtsaufzug zu klären.

Rechtswicklung (RH): Aus der Sicht des Beobachters gilt die Feder als rechtswicklung, wenn sich der Enddraht der Feder weiter im Uhrzeigersinn ausdehnt.

Linkswicklung (LH): Aus der Sicht des Beobachters gilt die Feder als linkswicklung, wenn sich der Enddraht der Feder weiter gegen den Uhrzeigersinn ausdehnt.

In der Praxis kann die Feder aufrecht gehalten werden, wobei der Daumen nach oben zeigt und die Finger gebeugt sind. Wenn die Spulenrichtung mit der Beugerichtung der Finger der rechten Hand übereinstimmt, handelt es sich um Rechtshänder; Wenn es mit der Beugerichtung der Finger der linken Hand übereinstimmt, handelt es sich um Linkshänder. Diese Bestimmung bildet die Grundlage für alle nachfolgenden Torsionsanwendungsanalysen.

Grundprinzipien der Auswahl basierend auf Stressmerkmalen

Die Hauptfunktion einer Torsionsfeder aus rostfreiem Stahl besteht darin, Winkelenergie zu speichern und abzugeben, wodurch die Spule einer Biegespannung ausgesetzt wird. Die Wahl der Wickelrichtung wirkt sich direkt auf den kombinierten Effekt der Bildung von Restspannung und Arbeitsspannung aus, der für die Ermüdungslebensdauer der Feder von entscheidender Bedeutung ist.

Symmetrische Auswirkungen von Rest- und Arbeitsspannung:

Beim Herstellungs- und Wickelvorgang einer Torsionsfeder entstehen Eigenspannungen im Draht. Diese Restspannung wirkt auf der Außenseite des Drahtes auf Druck und auf der Innenseite auf Zug.

Die ideale Konstruktion besteht darin, sicherzustellen, dass die durch das Arbeitsdrehmoment erzeugte Biegespannung und die durch den Wickelvorgang erzeugte Restspannung gegenläufig sind, sich dadurch gegenseitig ausgleichen und die maximale Belastung der Federoberfläche effektiv reduzieren.

Steuern der Änderung des Spulendurchmessers:

Wenn eine Feder einer Torsionsbelastung ausgesetzt wird, verändert sich ihr Innendurchmesser.

Wenn die Belastungsrichtung die Spule enger macht (den Innendurchmesser verringert), nimmt die Zugspannung an der Innenseite des Drahtes ab, was zur Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit beiträgt.

Wenn die Belastungsrichtung die Spule ausdehnt (den Innendurchmesser vergrößert), erhöht sich die Zugspannung im Inneren des Drahtes, was die Spannungskonzentration verschärft und leicht zu einem frühen Ausfall führt.

Abschließendes Prinzip: Rechtsdrehende Federn sollten ein Drehmoment im Uhrzeigersinn ausüben; Linksdrehende Federn sollten ein Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn ausüben. Mit anderen Worten: Die Feder muss in die Richtung belastet werden, die den Spulendurchmesser verringert.

Bestimmung der Richtung in typischen Anwendungsszenarien

In komplexen mechanischen Systemen lassen sich die Anwendungsanforderungen von Drehmomentfedern in die folgenden Kategorien zusammenfassen, die ihre Wickelrichtung bestimmen:

Unidirektionale Antriebs- und Rückstellsysteme:

Voraussetzung: Soll mit der Feder ein Drehmoment in eine Richtung bereitgestellt werden (z. B. zum Schließen einer Tür oder zum Zurücksetzen eines Hebels), muss zunächst die Drehrichtung des Antriebselements ermittelt werden.

Auswahl: Wenn die Anwendung ein Rückstellmoment der Feder im Uhrzeigersinn erfordert, muss sich die Feder bei Belastung gegen den Uhrzeigersinn drehen (um Energie zu speichern), daher sollte eine linksdrehende Feder ausgewählt werden. Wenn umgekehrt ein Rückstellmoment gegen den Uhrzeigersinn erforderlich ist, sollte eine rechte Feder gewählt werden.

Dual-Feder-System (z. B. Garagentor):

Anforderung: In ausgewuchteten Schwerlastsystemen wie Garagentoren werden typischerweise zwei Drehmomentfedern verwendet, die an beiden Enden des Drehmomentrohrs montiert sind. Sie müssen entgegengesetzte Drehmomente bereitstellen, um das Türgewicht auszugleichen und eine Durchbiegung der Welle zu verhindern.

Auswahl: Bei Blick auf ein Garagentor ist die Feder auf der linken Seite normalerweise rechtsdrehend (dreht im Uhrzeigersinn), während die Feder auf der rechten Seite normalerweise linksdrehend ist (Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn), um ein synchrones Aufwickeln und Lösen des Kabels auf beiden Seiten zu gewährleisten. Diese symmetrische Konfiguration ist eine technische Voraussetzung für den Kraftausgleich.

Platzbeschränkungen und Installationskomfort:

Bei einigen kompakten Geräten können die Federbeine die umliegenden Komponenten beeinträchtigen. Die Anfangs- und Endposition der Beine bestimmen den erforderlichen Drehwinkel, während die Wickelrichtung den Platzbedarf der Beine beeinflusst.

Professionelle Konstruktionen erfordern eine 3D-CAD-Modellierung, um sicherzustellen, dass die Feder und ihre Schenkel im vollständig ausgelenkten Zustand keine anderen Komponenten berühren, was den Zusammenbau erleichtert.

Vermeidungsmaßnahmen im professionellen Design

Vermeiden Sie eine umgekehrte Belastung: Vermeiden Sie unter allen Umständen unbedingt eine Belastung der Feder in eine Richtung, die zum Abwickeln der Windungen führt. Dies führt nicht nur zu einem starken Spannungsanstieg, sondern kann auch zu einem Tonhöhenverlust führen, die Reibung zwischen den Spulen erhöhen und den Verschleiß verschlechtern.

Dornpassung: Egal ob Links- oder Rechtswicklung, der Innendurchmesser verringert sich bei Belastung. Bei der Auslegung des Dorndurchmessers muss der minimale Innendurchmesser im vollständig ausgelenkten Zustand als Referenz verwendet werden, um ausreichend Spiel zu lassen, um ein Festklemmen oder übermäßige Reibung zu verhindern.