Selectarea arcurilor de tensionare și a arcurilor de compresie – Prezentare generală/utilizări/exemple de aplicații
Arcurile de tensionare și arcurile de compresie sunt componente mecanice care pot fi utilizate în diverse industrii.
Acest articol este dedicat arcurilor de tensionare și arcurilor de compresie, oferind o prezentare generală și ilustrarea diferitelor utilizări ale acestora în ingineria mecanică și construcția de utilaje personalizate. Calculul pentru arcuri nu este discutat in acest blog.
Prezentare generală a arcurilor de tensionare și a arcurilor de compresie
- 1 - Arc de compresie conic
- 2 - Arcuri de compresie
- 3 - Arc de tensionare lung cu cârlig și multe bobinaje
- 4 - Arc de tensionare lung cu cârlig și câteva bobinaje
- 5 - Arc de tensionare scurt cu cârlig
- 6 - Arcuri de torsiune
Descrierea arcului de tensionare
Arcurile de tensionare sunt elemente mecanice concepute pentru a genera forțe de întindere atunci când sunt desfăcute.
De obicei, acestea constau dintr-un fir spiralat și pot fi construite pentru a stoca energie și pentru a elibera energie, după caz. Arcurile de tensionare sunt capabile să exercite forțe liniare în direcția de tensionare și, prin urmare, sunt extrem de utile în aplicații în care sunt necesare mișcarea, forța arcului și controlul.
Pentru o fixare ușoară, există arcuri de tensionare cu cârlige sau arcuri de tensionare cu ochi.
Aplicațiile suplimentare în ingineria mecanică includ utilizarea arcurilor de tensionare în întrerupătoarele de siguranță și circuitele electrice. Pentru întrerupătoarele de siguranță, arcul de tensionare menține comutatorul în poziția oprit până când este resetat manual. Arcurile de tensionare pot fi utilizate ca elemente de contact sau ca elemente de conectare în circuitele și dispozitivele electrice.
Descrierea arcurilor de compresie
Arcurile de compresie sunt utile în anumite mecanisme pentru controlul mișcării sau menținerea componentelor pe poziție. De exemplu, la butoanele sau întrerupătoarele de comandă, arcurile de compresie sunt utilizate pentru a readuce întrerupătorul în poziția inițială. La supapele de siguranță, acestea asigură faptul că supapa se deschide numai la o anumită presiune.
O aplicație frecventă în ingineria mecanică pentru arcurile de compresie se găsește în sistemele automate. Aici, acestea permit mișcări sau poziționarea precisă a componentelor. Există, de asemenea, arcuri conice de compresie unde diametrul bobinei este mai mare la un capăt decât la celălalt - numite arcuri conice - sau pe care diametrul bobinei în mijlocul arcului este mai mare decât la ambele capete - arcuri conice duble. Acestea oferă o curbă caracteristică forței arcului neliniar, pe măsură ce forța crește atunci când sunt presate împreună.
Arcurile de compresie sunt standardizate în DIN 2098.
Avantajele arcurilor de compresie și ale arcurilor de tensionare
Arcurile au o durată lungă de viață, cu condiția să fie proiectate corespunzător pentru sarcini statice și dinamice. În plus, arcurile sunt caracterizate ca neavând nevoie de întreținere. Acestea își pot ajusta lungimea și, prin urmare, nu trebuie să fie reajustate. Alte beneficii pot include:
- Absorbția șocurilor
- Control precis
- Design simplu
- Greutate scăzută
- Rezistență relativ ridicată la influențele mediului exterior
Materialul arcului în sine poate servi, de asemenea, unui scop. De exemplu, arcurile din plastic sunt deosebit de ușoare în comparație cu arcurile din oțel, iar arcurile fabricate din oțel inoxidabil sau titan sunt mai rezistente la coroziune.
Materialul influențează proprietățile principale ale arcului. Masele plastice sunt ușoare și adecvate pentru medii umede, iar arcurile din titan sunt adecvate deoarece au rate ridicate de spiralare la o greutate mai mică. Arcurile din oțel inoxidabil sunt rezistente la coroziune, dar nu la fel de ușoare ca cele din plastic, însă pot absorbi o sarcină mai mare.
Designul și caracteristicile arcurilor de compresie și ale arcurilor de tensionare
Arcurile sunt proiectate în principal pe baza forței maxime de acționare, a cursei arcurilor, a materialului și a constantei arcurilor. În plus, factori precum spațiul de instalare disponibil sau curba caracteristică forței arcului joacă un rol în aplicațiile speciale. La selectarea arcurilor de tensionare și a arcurilor de compresie, pot fi luați în considerare următorii parametri:
Construcția arcului
Construcția unui arc depinde de cerințe și se bazează pe forța necesară a arcului, direcția de deplasare și condițiile ambientale.
Arcurile de tensionare și arcurile de compresie trebuie proiectate pentru a îndeplini sarcinile așteptate și durata de viață dorită. Selecția materialului joacă, de asemenea, un rol important aici. De exemplu, arcurile de tensionare fabricate din oțel inoxidabil sunt utilizate atunci când rezistența la coroziune este importantă.
Diametrul exterior al bobinei arcului
Diametrul exterior pentru arcuri este diametrul exterior al bobinajului arcului sau al corpului arcului. Aceasta afectează în principal spațiul pe care îl ocupă arcul. Cu cât arcul este mai mare, cu atât este mai puțin adecvat pentru aplicații cu spațiu limitat, cum ar fi electronicele. Factorul de formă trebuie, de asemenea, observat, astfel încât componentele adiacente să nu fie supraîncărcate. Diametrul exterior influențează, de asemenea, constanta arcului. Cu cât diametrul exterior este mai mare, cu atât sarcina pe care arcul o poate absorbi la aceeași cursă și cu același diametru al bobinajului este mai mare.
Arcurile conice de compresie diferă de arcurile elicoidale cilindrice convenționale, de exemplu, din cauza formei conice a bobinajului arcului și au o caracteristică progresivă a arcului.
Diametrul firului de înfășurare
Diametrul firului este diametrul materialului firului. Pe lângă factorii care influențează și diametrul exterior, diametrul firului are și o influență directă asupra cursei arcului. Cursa arcului reprezintă diferența dintre lungimea liberă și lungimea comprimată sau întinsă a arcului aflat sub sarcină.
Arcurile cu un diametru mai mare al firului au în general o cursă mai mică a arcului, în timp ce arcurile cu un diametru mai mic al firului permit o cursă mai mare a arcului.
Lungimea liberă a arcului
Lungimea liberă indică lungimea pe care arcul o are la cele două capete, fără sarcină. Este partea din zona de sarcină în care arcul poate funcționa eficient. Lungimea liberă este punctul de pornire pentru calcularea cursei arcului.
Lungimea maximă de tensionare a unui arc de tensionare
Pentru un arc de tensionare, lungimea maximă de tensionare este lungimea maximă care poate fi obținută la ambele capete atunci când se exercită forță. Lungimea maximă de tensionare limitează cursa arcului. Cu cât lungimea maximă de întindere cu același material, diametru și rezistență a firului este mai mare, cu atât sarcina absorbabilă este mai mare.
Lungimea maximă comprimată a arcului de compresie
Lungimea maximă comprimată este cea mai scurtă lungime posibilă a unui arc de compresie, care este posibilă atunci când este comprimat sub o anumită sarcină de compresie, fără ca arcul de compresie să se deformeze permanent sau să se defecteze. Arcul nu trebuie să atingă lungimea blocului - lungimea la care bobinele arcului se ating între ele. Designul arcului ia în considerare o zonă tampon pentru lungimea blocului, pentru a preveni coborârea.
Constantă de arc pentru calcularea arcurilor elicoidale
Constanta arcului (sau rata arcului sau rigiditatea arcului) descrie cât de mult se deformează un arc elicoidal atunci când este exercitată o forță specifică asupra acestuia. Se măsoară în unitatea Newton per metru (N/m).
Cu cât constanta arcului este mai mare în condiții stabile, cu atât:
- este mai mare încărcătura absorbabilă
- este mai scăzută cursa arcului
- frecvența de rezonanță este mai mare
- efectul de amortizare este mai mare
În funcție de aplicație, poate fi necesar un grad ridicat de rigiditate, de exemplu, pentru a controla forțele sau mișcările precise. Dacă se preferă o suspensie mai moale sau o absorbție mai bună a șocurilor, acest lucru poate fi obținut cu o rigiditate mai scăzută.
Doriți să aflați mai multe despre calcularea arcurilor de tensionare și a arcurilor de compresie? Atunci vă rugăm să citiți articolul Calcularea pentru proiectarea arcurilor.
Tensiunea relaxată a arcurilor cu bobină elicoidală
Tensiunea relaxată este reprezentată de stresul intern al unui arc elicoidal în poziția sa neutră sau relaxată, înainte de a se exercita o forță externă asupra acestuia. O tensiune relaxată mai mare are ca rezultat un arc mai rigid, în timp ce o tensiune relaxată mai mică are ca rezultat un arc mai flexibil.
Exemple de aplicații pentru arcurile de compresie și arcurile de tensionare
Exemple de aplicații pentru arcurile de tensionare ar fi, de exemplu, ingineria mecanică, unde arcurile de tensionare sunt utilizate pentru a aduce piesele mobile înapoi în poziția inițială. Acest lucru le permite să fie utilizate la ridicarea sau poziționarea sistemelor, pentru a menține un echilibru sau o tensiune constantă.
Industria textilă utilizează arcuri de tensiune la mașinile de centrifugare și de țesut. Acolo, acestea mențin filetele sub tensiune și asigură tensionarea corectă a filetului și trasarea uniformă în timpul procesului de producție.
La MISUMI, veți găsi o gamă largă de arcuri de tensionare și arcuri de compresie pentru multe aplicații diferite.
