Kako se pomoću spiralne torzijske opruge smanjuje gubitak energije

Energetska učinkovitost je sada pretekla izvan ekološke skrbi i postala nužnost za konkurentnost. Od automobilske industrije do industrijskih strojeva i elektroničkih uređaja, rad cijelog sustava ovisi o potrošnji energije i gubitku energije svakog elementa, čak i mehaničkih sustava. Kada su pravilno dizajnirane, spiralne torzijske opruge mogu smanjiti gubitak energije smanjenjem trenja, histereze i parazitskih opterećenja. Evo četiri glavna načina na koje su spiralne torzijske opruge dizajnirane za smanjenje gubitka energije u mehaničkim sustavima.

1. za Izravni prijenos obrtnog momenta bez gubitka trenja

Većina mehaničkih sustava, bilo da se koriste za prevod linearnog kretanja u rotaciju putem kam, povezivanja ili zupčanika, uključuju mnoge prelaske. Svaki od tih prijelaza uključuje gubitak trenja; čak i učinkovit mehanički sustav će izgubiti oko 3-5% svoje energije s svakom interfejsom. Ako je u sastavu više komponenti, ukupan gubitak energije može biti 20-30%.

"Sredstva za obrtanje" su: Ako je jedna noga pričvršćena za okvir, a druga za rotirajuću komponentu, opruga jednostavno koristi elastičnost žice za pohranu i vraćanje energije. Nema klizanja, nema zupčanika i nema veza. Drugim riječima, ne gubi se energija od trenja. Ako je primjena koja je predmet interesa zahtijeva energetski prihvatljive komponente kao što su električni pokretači za vozila, pokretači na sunčevu energiju i slično, svaka veza mora biti što učinkovitija, a pravac obrtnog momenta koji nude spiralne torzijske opruge doista su jedna od najboljih dostupnih metoda

2. - Što? Optimizirana geometrija zavojnice smanjuje unutarnje trenje

Mehanički sustavi ne gube energiju samo zbog trenja s susjednim dijelovima; proljeće samo može također generirati unutarnje trenje. Svaka od opruge je spojeve mogu kliznuti i trljati na drugu. To pretvara pohranjenu mehaničku energiju u toplinu. To smanjuje količinu energije koju može pohraniti i vratiti proljeće kada se ukloni teret.

U Hongsheng Spring, mi dizajniramo spiralne torzijske opruge s nagibom i prostorom koji sprečavaju trljanje za vrijeme rada opruge. Ako je u pitanju veliko pomicanje rotacije (preko 180 stupnjeva), može se koristiti optimiziran ili stepeniran ton za održavanje razmak tijekom svega okretanja. U dobro dizajniranim spiralnim torzijskim oprugama moguće je postići učinkovitost povratne energije od 85-92% u usporedbi s 60-70% koja se može primijetiti s oprugama u kojima se kotlovi dodiruju.

3. Slijedi sljedeće: Precizna selekcija materijala za stalnu elastičnost

U samoj opruni također postoji gubitak energije od histereze; razlika između karakteristika utovarenja i istovarenja rezultira povratom ostataka energije koji, poput trenja, dovodi do gubitka energije. Različiti oprugni materijali se ponašaju drugačije i tako daju različite razine histereze.

U spiralnim torzijskim oprugama, izbor materijala opruge značajno utječe na povrat energije. Muzička žica nudi visoke svojstva umora, ali umjerenu histerezu. Nehrđajući čelik je jeftinija opcija koja nema dovoljno visoku otpornost na koroziju, ali ima umjereni stupanj histereze. Ako je za visoko precizno korištenje potrebno proljeće s niskim gubitkom, kao što je mjerni uređaj ili satelitski pokretač, najbolji materijali su vjerojatno krom-silicij ili krom-vanadijum legure. U slučaju da se primjenjuje primjena ovog standarda, ispitni materijal se može upotrijebiti za ispitivanje. U slučaju da se u slučaju stresa ne radi o toplini, tretman uzgajivača uklanja napone i stoga tendenciju materijala da se blago "deforma, smanjujući histerezu i poboljšavajući učinkovitost.

4. - Što? Smanjena masa i količina parazita

Konačni izvor gubitka energije u mehaničkim sustavima je kinetička energija - teži sustav zahtijeva više sile (i stoga energije) kako bi postigao iste razine ugla, ili će se kretati s većim zamahom nego što je potrebno. Ako se težina opruge znatno poveća iznad onoga što je strogo zahtijevano od strane sustava, to dodaje još jedan sloj gubitku energije zbog neželjenog momenta.

Helikalni torzijski opruge mogu biti izuzetno učinkoviti tako što imaju minimalni prečnik za svoju snagu i kompaktni oblik. U Hongsheng Spring koristimo FEA analizu da utvrdimo najuspješniji prečnik žice i broj zavojnica potrebnih za svaki sustav, minimizirajući nepotrebnu masu. Za lažne energetski osjetljive aplikacije kao što je električni pokretač za ručicu vrata automobila ili opruga koja se koristi za pokretanje punjača električnih vozila, težina je ključna, a minimiziranje mase rezultirat će značajnom uštedom energije i poboljšanjem trajanja baterija. Za sustave koji rade neprekidno ili tijekom milijuna ciklusa, ušteda samo nekoliko vatova korištenjem svjetlosne mase spiralne torzijske opruge bit će vrijedna mnogih kilovatnih sati uštedjenih tijekom životnog vijeka proizvoda.

Zaključak

Hongsheng Spring dizajnira spiralne torzijske opruge na optimiziran način kako bi smanjio gubitak energije. To se radi na četiri glavna načina: direktan prijenos obrtnog momenta eliminira trenje između opruge i sustava, pružajući jednostavnu vezu bez zupčanika; geometrija zavojnice je optimizirana kako bi se spriječilo trenje unutar zavojnice; pažljivo odabrani materijali koji smanjuju histerezu; Hongsheng Spring proizvodi uključuju spiralne torzijske opruge za automobilske sustave, električna vozila, industrijske strojeve i precizne instrumente, a mi pozdravljamo upite za raspravu o ovim energetski učinkovitim oprugama i kako mogu koristiti vašoj primjeni.