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扭转弹簧的强扭处理


  扭转弹簧是螺旋弹簧。扭转弹簧的两端固定在其他部件上。当其他部件围绕弹簧中心旋转时,弹簧将它们拉回到原来的位置,从而产生扭矩或旋转力。扭转弹簧可以存储和释放角能,或者通过将力臂围绕弹簧体的中心轴线旋转来静态地固定装置。这些弹簧通常很紧,但线圈之间有一个节距以减少摩擦。它们产生抵抗旋转或旋转外力的能力。根据应用要求,扭转弹簧的旋转方向(顺时针或逆时针)用于确定弹簧的旋转方向。
  
  在规定扭矩作用下,扭杆弹簧会使工作应力和表面固定深度超过屈服极限,但低于强度极限,并保持足够的时间。金属晶格在深部表面附近的滑动保持稳定,从而形成稳定的塑性变形区。
  
  扭杆弹簧受到强烈扭曲,会使杆的表面积变形,产生塑性变形,截面的中心区域仍会发生弹性变形,并试图恢复到原来的状态,但塑性区域的外表面层会阻止其恢复。结果表明,扭杆弹簧径向各层之间存在相互作用,即内层对外层施加反向剪切力。外层对内层施加剪切力。这样,整个圆柱扭杆弹簧由多个理想圆管组成。结果,表层塑性区产生反向压应力。
  
  扭杆弹簧卸荷后,其截面残余应力为表层附近的压应力和中心附近的法向应力,截面残余应力为零。扭杆弹簧加载后,如果工作扭转角不超过扭杆弹簧的强扭转角,则工作应力与此成正比。此时,载荷引起的应力和残余应力相加,接近表面。残余剪应力将抵消部分施加的剪应力,靠近中心的弹性区域将在原始残余法向剪应力的基础上承受施加的剪应力。结果,扭杆弹簧截面上的剪应力近似呈线性分布,截面上的剪应力趋于均匀分布。这样既充分利用了截面内材料的性能,又提高了扭杆的承载能力。
  
  经过强扭处理的扭杆弹簧只会在强扭方向上增加承载力,但会降低反向承载力。因此,强扭杆弹簧只允许在强扭方向工作,不允许在相反方向工作。扭杆弹簧用于提高扭杆弹簧的承载能力。它主要在大于材料屈服极限但小于材料强度极限的扭转应力之间进行。其出发点是改善横截面应力的均匀分布,并允许在整个横截面上使用材料承载力。因此,强力扭转处理只能在一定范围内提高扭杆弹簧的承载能力,而不能提高材料的强度极限。
  
  性能因素:弹簧刚度、最大变形、最大载荷和转动规格。
  
  弹簧刚度是单位角位移产生的角回力矩。
  
  最大变形是弹簧损坏前的最大变形。
  
  扭转弹簧旋向分为向右、向左和左右旋转。

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