Ressorts en acier inoxydable sont des composants cruciaux dans les machines de précision, et le « ressort de tension de torsion » représente une conception unique au sein de cette famille. Pour apprécier sa valeur, il est essentiel de le comparer aux classiques « Ressort d'Extension » et « Ressort de Torsion ».
1. Différence fondamentale : mode de chargement et principe de fonctionnement
1.1 Ressort d'extension
- Mode de fonctionnement : Le ressort d'extension est un type typique chargé axialement composant. Il fonctionne en résistant force de traction et s'allongeant le long de sa direction axiale.
- État de contrainte : Le corps principal du ressort (les spires) est soumis à contrainte de traction , découlant de la matière déformation de cisaillement .
- Stockage d'énergie : Stocke l'énergie sous forme de déformation de cisaillement energy .
- Caractéristiques : Les bobines sont généralement étroitement enroulées, ce qui donne lieu à un paramètre critique : Tension initiale -qui stocke l'énergie avant qu'une force externe ne soit appliquée.
1.2 Ressort de torsion
- Mode de fonctionnement : Le ressort de torsion est un type typique chargé radial/circonférentiel composant. Il fonctionne en résistant a Couple et tournant autour de son axe central.
- État de contrainte : Le corps principal du ressort (les spires) est soumis à contrainte de flexion , pas de contrainte de cisaillement ou de traction.
- Stockage d'énergie : Stocke l'énergie sous forme de énergie de déformation en flexion .
- Caractéristiques : Généralement équipé de bras ou d'extrémités profilées pour la transmission du couple. La performance est définie par le Rigidité en torsion ($k_t$) .
1.3 Ressort de tension de torsion en acier inoxydable
- Mode de fonctionnement : Le ressort de tension de torsion est un composant chargé composé, possédant une double fonctionnalité. Il peut résister simultanément ou séparément force de traction axiale et couple radial .
- État de contrainte : Les bobines sont simultanément soumises à contrainte de cisaillement (tension) et contrainte de flexion (torsion).
- Stockage d'énergie : Capable de stocker les deux déformation de cisaillement energy et énergie de déformation en flexion .
- Avantage professionnel : Cette conception unique lui permet d'atteindre le deux fonctions au sein d’un seul composant, simplifiant considérablement la conception mécanique et l’assemblage.
2. Distinction professionnelle dans les paramètres de conception et de performance
2.1 Différences dans le calcul de la rigidité
| Type de ressort | Paramètre clé de rigidité | Définition de la rigidité |
| Ressort d'extension | Rigidité extensionnelle | Force requise par unité d'extension (N/mm) |
| Ressort de torsion | Rigidité en torsion | Couple required per unit of rotational angle (N·mm/deg) |
| Ressort de tension de torsion | Double rigidité | Possède des caractéristiques de rigidité en extension et en torsion |
Pour un ressort de tension de torsion, le concepteur doit calculer et équilibrer indépendamment les deux valeurs de rigidité pour satisfaire aux exigences du mouvement composé, comme dans les mécanismes de liaison de précision.
2.2 Concentration de contrainte et durée de vie en fatigue
- Ressort d'extension : La concentration des contraintes se produit principalement au point de connexion crochet/boucle, un emplacement courant pour la rupture par fatigue.
- Ressort de torsion : Une concentration de contraintes apparaît dans la zone de transition entre le bras d'extrémité et les bobines principales.
- Ressort de tension de torsion : En raison du chargement composé, son l'analyse des contraintes est la plus complexe . Il est confronté à des contraintes superposées de tension et de torsion, exigeant un acier inoxydable à haute résistance et des processus avancés de soulagement des contraintes.
3. Matériau en acier inoxydable et applications complexes
3.1 Facteurs de sélection des matériaux
- Environnements corrosifs : L'acier inoxydable (par exemple AISI 304, 316) offre une excellente résistance à la corrosion , essentiel pour les équipements médicaux, marins et de transformation alimentaire.
- Stabilité de la température : Maintient une résistance et un module d'élasticité élevés à des températures élevées, garantissant des performances stables.
- Exigences non magnétiques : Des nuances spécifiques d'acier inoxydable (austénitique) présentent des propriétés faibles ou non magnétiques, adaptées aux appareils électroniques sensibles.
3.2 Valeur de l'application composée
Le ressort de tension de torsion en acier inoxydable est indispensable dans les domaines nécessitant une forte intégration et une polyvalence fonctionnelle :
- Bras et pinces robotiques de précision : Fournit simultanément une force de traction pour la préhension et un couple pour le mouvement angulaire.
- Mécanismes de charnière : Systèmes nécessitant à la fois une force de traction de retour et un couple de positionnement angulaire.
- Vannes et systèmes d'amortissement : Fournit à la fois une force d'étanchéité en traction et une force motrice de torsion pour la réinitialisation des composants.
