EN
Energiatehokkuus ei ole enää pelkästään ympäristöongelma, vaan se on tullut kilpailukyvyn edellytys. Autoteollisuudesta teollisuuskoneisiin ja elektronisiin laitteisiin koko järjestelmän suorituskyky riippuu jokaisen elementin energiankulutuksesta ja -häviöistä, myös mekaanisista järjestelmistä huolimatta. Oikein suunniteltuna kierrejouset vähentävät energiahäviöitä vähentämällä kitkaa, hystereesiä ja sivukuormia. Tässä ovat neljä pääasiallista tapaa, joilla kierrejouset on suunniteltu vähentämään energiahäviöitä mekaanisissa järjestelmissä.
1. Suora momentin siirto ilman kitkahäviöitä
Useimmat mekaaniset järjestelmät, joita käytetään esimerkiksi lineaarisen liikkeen muuttamiseen pyörimisliikkeeksi kamman, vipujen tai vaihteiden avulla, sisältävät useita siirtymiä. Jokainen näistä siirtymistä aiheuttaa kitkahäviön; jopa tehokas mekaaninen järjestelmä menettää noin 3–5 % energiastaan jokaisessa liitoksessa. Jos kokoonpanossa on useita komponentteja, kokonaishäviö voi olla 20–30 %.
Kierteiset kiertovetokäytävät siirtävät pyörivän energian kierrejousen rungon läpi suoraan sen varsiin ilman välillisiä komponentteja. Jos yksi jousen varresta on kiinnitetty kehikkoon ja toinen pyörivään osaan, jousi hyödyntää langan kimmoisuutta energian varastointiin ja palauttamiseen. Liukumista, hammaspyöriä tai liitoksia ei ole mukana. Toisin sanoen kitkasta ei syntyvä energiahäviöitä. Jos kyseessä olevassa sovelluksessa vaaditaan energiansäästökomponentteja, kuten sähköisiä toimilaitteita ajoneuvoihin, aurinkoenergialla toimivia toimilaitteita ja vastaavia, jokaisen linkin on oltava mahdollisimman tehokas, ja kiertovetokäytävien tarjoama suora momenttitieli on todellakin yksi parhaista saatavilla olevista menetelmistä pyörivän palautusvoiman saamiseksi.
2. Optimoidut kierukkageometriat vähentävät sisäistä kitkaa
Mekaaniset järjestelmät eivät menetä energiaa ainoastaan kitkalla naapurikomponentteihin; myös jousi itse voi tuottaa sisäistä kitkaa. Jousen kierrokset voivat liukua ja kitkaa toisiaan. Tämä muuttaa varattua mekaanista energiaa lämmöksi. Tämä vähentää määrää, joka voidaan varastoida ja palauttaa jousen avautuessa kuorman poistuessa.
Hongsheng Spring -yrityksessä suunnittelemme kierrejousia niin, että niiden kierre ja väli estävät kierrosten kitkautumisen toisiinsa jousen toiminnan aikana. Jos pyörähdysliike on suuri (yli 180 astetta), optimoitu tai vaihteleva kierre voi säilyttää riittävän välin koko kierroksen ajan. Hyvin suunnitelluissa kierrejousissa energian palautustehokkuus voi olla 85–92 %, kun taas jousissa, joiden kierrokset koskettavat toisiaan, tehokkuus voi olla vain 60–70 %.
3. Tarkka materiaalin valinta vakiojäykkyydelle
Syynä on myös jousen itse hystereesihäviö; kuormituksen ja purkamisen ominaisuuksien välinen ero aiheuttaa jäljelle jäävän energian palautumisen, joka kuten kitka johtaa energiahäviöön. Eri jousimateriaalit käyttäytyvät eri tavoin ja aiheuttavat siksi eri tasoja hystereesiä.
Kierrejousissa jousilangan materiaalin valinta vaikuttaa merkittävästi energian palautumiseen. Musiikkilanka tarjoaa korkeat väsymisominaisuudet, mutta kohtalaisen hystereesin. Ruostumaton teräs on edullisempi vaihtoehto, jolla ei kuitenkaan ole riittävää korroosionkestävyyttä, mutta jolla on kohtalaiset hystereesin tasot. Jos erinomainen tarkkuus vaativassa sovelluksessa, kuten mittalaitteessa tai satelliitin aktuaattorissa, tarvitaan todella alhainen häviöjousi, parhaat materiaalit ovat todennäköisesti kromipitoiset silikon- tai vanadiini-seokset. Hystereesihäviö on merkityksetön (alle 5 %), jos käytetään tällaista materiaalia ja se lämpökäsitellään oikein. Jousen jännityksenpoistava lämpökäsittely poistaa jännitykset ja siten materiaalin taipumisen lievästi muovautumaan, mikä vähentää hystereesiä ja parantaa tehokkuutta.
4. Pienennetty massa ja haitallisesti vaikuttavat kuormat
Mekaanisissa järjestelmissä lopullinen energiahäviön lähde on liike-energia: raskaampi järjestelmä vaatii suurempaa voimaa (ja siten energiaa) saavuttaakseen samanlaisen kulmansiirtymän tai se liikkuu tarpeettoman suurella liikemäärällä. Jos jousen painoa lisätään huomattavasti yli sen, mikä järjestelmälle on ehdottoman välttämätöntä, tämä lisää toisen tason energiahäviötä aiheuttaen epätoivottua liikemäärää.
Kierteiset kiertovetokäytävät voidaan valmistaa erinomaisen tehokkaiksi käyttämällä mahdollisimman pientä halkaisijaa suhteessa tehoonsa ja tiukkaan muotoonsa. Hongsheng Spring -yrityksessä käytämme FEA-analyysiä määrittääksemme järjestelmää varten tehokkaimman langanhalkaisijan ja kierrosten määrän, mikä vähentää tarpeetonta massaa. Kevyiden, energiankulutuksesta riippuvaisien sovellusten, kuten sähköisesti toimivan auton ovenkahvan aktuaattorin tai sähköauton latausportin avaamiseen käytetyn jousen, tapauksessa paino on ratkaiseva tekijä, ja massan vähentäminen johtaa merkittäviin tehosäästöihin sekä parantaa akkujen käyttöikää. Järjestelmissä, jotka toimivat jatkuvasti tai miljoonien kierrosten ajan, muutaman watin säästö kierteisen kiertovetokäytävän kevyen massan ansiosta tuottaa tuhansia kilowattitunteja säästöä tuotteen koko elinkaaren aikana.
Yhteenveto
Hongsheng Spring suunnittelee kierrejousia optimaalisella tavalla energiahäviöiden vähentämiseksi. Tämä saavutetaan neljällä pääasiallisella tavalla: suora momentin siirto poistaa kitkan jousen ja järjestelmän välillä tarjoamalla yksinkertaisen liitoksen ilman vaihteita; kierren geometriaa optimoidaan estämään sisäinen kierrekkitka; huolellisesti valitut materiaalit vähentävät hystereesiä; ja kevyet, muodoltaan optimoidut jouset vähentävät haluttomia liike-energiahäviöitä. Hongsheng Springin tuotteisiin kuuluvat kierrejousia autoteollisuuden järjestelmiin, sähköautoihin, teollisuuskoneisiin ja tarkkuuslaitteisiin. Olemme iloisia vastaamaan kyselyihin näistä energiatehokkaista jousista ja siitä, miten ne voivat hyödyttää juuri teidän sovellustanne.