Что такое волновые пружины и зачем их использовать?

Дэн Карни | 12 февраля 2021 г.

Мы попросили инженера по маркетингу компании Smalley Юстину Рапач рассказать нам о конструкции волновых пружин и их полезности для инженеров, разрабатывающих продукцию. Мы обратились к Смолли как к изобретателю волновой пружины с краевой намоткой, чтобы он предоставил нам авторитетное объяснение преимуществ пружин этого типа.

Новости дизайна: Что такое волновая пружина?

Связанный: Основы производства зубчатых колес

Юстина Рапач: Волновая пружина — это тип пружины сжатия, изготовленной из плоской проволоки с уникальной конструкцией «несколько волн на один оборот». Благодаря этой инновационной конструкции волновая пружина может обеспечивать ту же силу пружины, что и традиционная спиральная пружина с круглой проволокой, но при 50 процентах ее рабочей высоты.

ДН: Каковы основные области применения волновых пружин?

Связанный: Основы аддитивного производства металлов

Юстина Рапач: Волнистые пружины — от малого до большого диаметра, от легких до тяжелых нагрузок, от углеродистой стали до экзотических материалов — являются надежным и компактным решением для десятков тысяч применений. От повседневных потребительских товаров, таких как умные часы на вашем запястье, до жизненно важных медицинских устройств, таких как роботизированные хирургические инструменты, до экстремальных условий, таких как нефтяные скважины глубоко под поверхностью Земли и до таких высоких территорий, как Марс, — для волновых пружин практически нет предела.

Одним из распространенных применений, в которых используются преимущества волновой пружины, является проточный клапан. Хотя многие пружинные системы могут быть превращены в клапаны, инженеры часто выбирают волнистые пружины из-за их компактности и линейного сжатия в пределах 80 процентов диапазона сжатия. Эти уникальные функции позволяют более точно и воспроизводимо контролировать поток и давление.

По мере увеличения давления жидкости волновая пружина между гребнями точно контролирует линейное смещение поршня.

ДН: Каковы преимущества использования волновых пружин?

Юстина Рапач: Если у вас есть ограничения по пространству, вам нужна большая гибкость конструкции или вы хотите удовлетворить определенные требования к нагрузке, добавление волновой пружины в ваш набор инструментов для проектирования может открыть мир новых возможностей проектирования. Волнистые пружины оптимизируют пространство в вашей сборке, обеспечивая ту же силу пружины, что и обычная пружина сжатия, но при уменьшенной рабочей высоте.

К главным преимуществам волновых пружин относятся:

Обычная винтовая пружина (r) в сравнении с волновой пружиной (l).

ДН: Каковы компромиссы, если таковые имеются? Расходы?

Юстина Рапач: Волнистые пружины — это идеальные пружины сжатия, когда пространство ограничено; однако они не являются идеальным решением для применений с большим ходом и/или с относительно высокими требованиями к нагрузке. Волнистые пружины предназначены только для сжатия, поэтому в случаях, когда требуется растяжение или кручение, следует использовать альтернативную пружину.

С точки зрения затрат, волновые пружины могут сэкономить вам деньги, если рассматривать всю сборку. Волнистые пружины могут оптимизировать пространство в сборке, обеспечивая ту же силу пружины в меньшем пространстве, что приводит к общему уменьшению размера сборки, веса, времени производства и стоимости материалов. Хотя волновые пружины потенциально могут иметь более высокую цену за штуку, чем винтовые пружины, при проектировании волновой пружины для вашего применения можно увидеть общую экономию средств.

ДН: Как выбор материала влияет на работу пружины?

Юстина Рапач: Выбор правильного материала имеет решающее значение для оптимальной работы пружины. При выборе материала пружины следует учитывать несколько факторов, таких как условия эксплуатации, срок службы и бюджет. Стандартные волновые пружины доступны из углеродистой стали и нержавеющей стали 17-7.

Инженер по маркетингу Смолли Юстина Рапач.

ДН: Каков ваш прогноз относительно более широкого использования волновых пружин в будущем?