스테인레스 스틸 스프링 정밀 기계의 중요한 구성 요소이며 "토션 인장 스프링"은 이 제품군 내에서 독특한 디자인을 나타냅니다. 그 가치를 이해하려면 기존의 "인장 스프링" 및 "토션 스프링"과의 비교가 필수적입니다.
1. 핵심 차이점: 로딩 모드 및 작동 원리
1.1 인장 스프링
- 작동 모드: 확장 스프링은 일반적입니다. 축 방향으로 하중이 가해짐 구성 요소. 견디면서 기능합니다. 인장력 축 방향을 따라 늘어납니다.
- 스트레스 상태: 스프링 본체(코일)는 인장 응력 , 물질로부터 발생하는 전단 변형 .
- 에너지 저장: 에너지를 다음과 같은 형태로 저장합니다. 전단 변형 energy .
- 특성: 코일은 일반적으로 단단히 감겨져 있어 중요한 매개변수를 발생시킵니다. 초기 장력 - 외부 힘이 가해지기 전에 에너지를 저장합니다.
1.2 토션 스프링
- 작동 모드: 토션스프링이 대표적이다. 반경방향/원주방향 하중 구성 요소. 견디면서 기능합니다. a 토크 그리고 중심축을 중심으로 회전합니다.
- 스트레스 상태: 스프링 본체(코일)는 굽힘 응력 , 전단 또는 인장 응력이 아닙니다.
- 에너지 저장: 에너지를 다음과 같은 형태로 저장합니다. 굽힘 변형 에너지 .
- 특성: 일반적으로 토크 전달을 위한 암 또는 모양의 끝 부분이 장착되어 있습니다. 성능은 다음에 의해 정의됩니다. 비틀림 강성($k_t$) .
1.3 스테인레스 스틸 비틀림 인장 스프링
- 작동 모드: 토션 인장 스프링은 이중 기능을 지닌 복합 하중 구성 요소입니다. 동시에 또는 별도로 견딜 수 있습니다. 축 인장력 그리고 방사형 토크 .
- 스트레스 상태: 코일은 동시에 적용됩니다. 전단응력 (긴장) 그리고 굽힘 응력 (비틀림).
- 에너지 저장: 둘다 수납가능 전단 변형 energy 그리고 굽힘 변형 에너지 .
- 직업적인 이점: 이 독특한 디자인은 다음을 달성할 수 있게 해줍니다. 두 가지 기능 하나의 단일 구성요소 내에서 기계 설계 및 조립을 크게 단순화합니다.
2. 디자인 및 성능 매개변수의 전문적 차별성
2.1 강성 계산의 차이
| 스프링형 | 주요 강성 매개변수 | 강성 정의 |
| 연장 스프링 | 신장 강성 | 확장 단위당 필요한 힘(N/mm) |
| 비틀림 스프링 | 비틀림 강성 | 토크 required per unit of rotational angle (N·mm/deg) |
| 비틀림 인장 스프링 | 이중 강성 | 신장 및 비틀림 강성 특성을 모두 보유 |
비틀림 인장 스프링의 경우 설계자는 정밀 연결 메커니즘과 같은 복합 운동의 요구 사항을 충족하기 위해 두 강성 값을 독립적으로 계산하고 균형을 맞춰야 합니다.
2.2 응력집중과 피로수명
- 연장 스프링: 응력 집중은 주로 피로 파괴가 발생하는 일반적인 위치인 후크/루프 연결 지점에서 발생합니다.
- 비틀림 스프링: 응력 집중은 엔드 암과 메인 코일 사이의 전이 영역에 나타납니다.
- 비틀림 인장 스프링: 복합 로딩으로 인해 스트레스 분석은 가장 복잡하다 . 인장과 비틀림으로 인한 응력이 가중되므로 고강도 스테인리스강과 고급 응력 완화 공정이 필요합니다.
3. 스테인레스 스틸 소재 및 복잡한 응용 분야
3.1 재료 선택의 동인
- 부식성 환경: 스테인레스 스틸(예: AISI 304, 316)은 탁월한 내식성 , 의료, 해양, 식품 가공 장비에 필수적입니다.
- 온도 안정성: 고온에서도 높은 강도와 탄성률을 유지하여 안정적인 성능을 보장합니다.
- 비자성 요구사항: 특정 스테인리스강 등급(오스테나이트)은 낮은 또는 비자성 특성을 나타내므로 민감한 전자 장치에 적합합니다.
3.2 화합물 적용 가치
스테인레스 스틸 토션 인장 스프링은 높은 통합성과 기능적 다양성이 요구되는 분야에서 없어서는 안 될 요소입니다.
- 정밀 로봇 팔 및 그리퍼: 그립을 위한 인장력과 각도 운동을 위한 토크를 동시에 제공합니다.
- 힌지 메커니즘: 복귀 인장력과 각도 위치 지정 토크가 모두 필요한 시스템.
- 밸브 및 댐핑 시스템: 부품 재설정을 위한 인장 밀봉력과 비틀림 구동력을 모두 제공합니다.
