一, Корелација између дефиниције крутости и сценарија примене кућних апарата
Крутост опруге (к) је дефинисана као еластична сила створена по јединици деформације, тј. к=Ф/к (где је Ф оптерећење, а к деформација). У области кућних апарата постоје значајне разлике у захтевима за крутост различитих компоненти:
Типови пуфера и апсорпције удара: као што су опруге за вешање бубња машине за прање веша и основне опруге спољашње јединице за климатизацију, захтевају дизајн ниске крутости да апсорбују енергију удара и смањују брзину преноса вибрација. На пример, одређени бренд машине за прање веша са бубњем користи компресијску опругу са к=12Н/мм, у комбинацији са пригушивачем да формира композитни систем пригушења, смањујући убрзање вибрација на испод 0,3 г.
Класа контроле ресетовања: Опруга шарке врата фрижидера и тампон опруга врата микроталасне пећнице захтевају умерену крутост да би се постигла прецизна контрола положаја. Одређени модел шарке врата фрижидера има торзиону опругу са к=85Н/мм како би се осигурало да тело врата одржава стабилан обртни момент у опсегу отварања и затварања од 30 степени -90 степени.
Категорија преноса снаге: Опруге квачила за електрични алат и потпорне опруге мотора усисивача захтевају велику крутост за пренос снаге. Носач мотора ручног усисивача има сет опруга у облику диска- са к=320Н/мм, који обезбеђује силу преднапрезања од 160Н под деформацијом од 0,5 мм, ефикасно потискујући вибрације мотора.
2, систем основних параметара за дизајн крутости
Избор крутости опруге за кућне апарате захтева изградњу вишедимензионалног параметарског модела, који покрива три главна аспекта: својства материјала, геометријску структуру и услове рада:
1. Модул еластичности материјала (Г/Е)
Опруга од угљеничног челика: Г=8000МПа (клавирска жица), погодна за конвенционалне кућне апарате, са односом трошкова од око 35% -40%.
Опруга од нерђајућег челика: Г=7300МПа (304 нерђајући челик), користи се у влажним срединама као што су машине за прање судова и парне пећнице, са повећањем отпорности на корозију од 300%.
Специјални материјал: Највиши{0}}фрижидер одређеног бренда користи меморијске опруге од легуре титанијума никла, које динамички прилагођавају крутост кроз карактеристике фазног прелаза и контролишу грешку силе затварања врата у оквиру ± 2Н.
2. Параметри геометријске структуре
Спирална опруга: к=(Г × д ⁴)/(8 × Д ³ × Нц), где је д пречник жице, Д је средњи пречник, а Нц ефективни број завоја. На пример, одређена потпорна опруга компресора клима уређаја повећала је своју крутост за 2,4 пута повећањем пречника жице са 2,0 мм на 2,5 мм, док је ефективни број обртаја смањена са 8,5 на 6, постижући смањење заузетости простора за 30%.
Опруга обртног момента: к=(Е × д ⁴)/(1167 × Дм × п × Н × Р). Оптимизацијом дужине крака силе (Р подешено од 15 мм до 18 мм), крутост одређене тампон опруге врата микроталасне пећнице је смањена за 22% испод истог материјала, побољшавајући осећај прекидача.
3. Накнада за услове рада
Температурна компензација: Опруга спољне јединице одређеног спољног клима уређаја је направљена од легуре Инвар, са коефицијентом топлотног ширења од само 1,2 × 10 ⁻⁶/ степену у опсегу од -30 степени до 60 степени, а флуктуација крутости се контролише унутар ± 3%.
Компензација замора: Опруга амортизера машине за прање веша је подвргнута третману мјењањем како би се повећао површински тлачни напон на 800 МПа, а животни век замора је повећан са 50000 пута на 200000 пута. Стопа слабљења крутости је смањена са 15% на 5%.
3, Стандарди индустријског дизајна и методе верификације
Дизајн крутости опруга за кућне апарате мора стриктно пратити националне стандарде и индустријске спецификације, а типични процеси укључују:
1. Стандардни систем
ГБ/Т 23935-2009: специфицира метод прорачуна дизајна за цилиндричне спиралне опруге и специфицира опсег толеранције крутости (± 10% за компресионе опруге и ± 15% за затезне опруге).
ЈБ/Т 10417-2004: За техничке услове опруга амортизера мотоцикла, његова метода испитивања је широко референцирана у индустрији кућних апарата, као што је постављање фреквенције испитивања динамичког замора на 5Хз-20Хз.
ИСО 11891: Међународни стандард поставља квантитативне захтеве за испитивање крутости завојних опруга, као што је коришћење ласерских сензора померања за мерење деформације са тачношћу од 0,01 мм.
2. Метода верификације
Статичко испитивање: Опруга шарке врата фрижидера је подвргнута степенастом оптерећењу (0-200Н) коришћењем универзалне машине за испитивање материјала, а крива деформације се бележи да би се потврдило да је одступање између вредности к и пројектоване вредности мање или једнако 8%.
Динамичка симулација: Опруга амортизера машине за прање веша је подвргнута тестирању синусоидног скенирања на вибрационом столу са шест степени слободе, са фреквенцијским опсегом од 5Хз-100Хз, како би се проверила стабилност крутости у зони резонанције.
Убрзано старење: Опруга мотора одређене марке усисивача пролази кроз 168-часовни тест влажне топлоте у окружењу од 85 степени /85% РХ, а стопа слабљења крутости мора бити мања или једнака 12%.
4, Анализа типичних случајева
Случај 1: Оптимизација система за апсорпцију удара за машину за прање веша
Одређена марка машине за прање веша је првобитно користила компресијску опругу са к=15Н/мм, а померај вибрације је достигао 8мм током-фазе дехидратације велике брзине (1400 о/мин). Подешавањем крутости опруге на к=12Н/мм и додавањем помоћних пригушивача, померање вибрација је смањено на 5 мм, а бука је смањена за 4 дБ (А). Дизајнерски тим је оптимизовао пречник опруге (Д повећан са 45 мм на 50 мм) кроз анализу коначних елемената (ФЕА), постигавши прецизно смањење крутости док је пречник жице (д=6мм) остао непромењен.
Случај 2: Лагани дизајн шарки врата фрижидера
Опруга шарке одређеног модела врата фрижидера је првобитно била израђена од угљеничног челика (густине 7,85г/цм³), тежине 120г. Коришћењем легуре титанијума (густина 4,51г/цм³), тежина је смањена на 65г уз одржавање к=85Н/мм, а отпорност на корозију је повећана за 5 пута. Дизајнерски тим смањује материјале који не носе оптерећење кроз оптимизацију топологије како би се постигао оптимални баланс између крутости и тежине.
хттпс://ввв.спринг-супплиер.цом/стампинг/прогрессиве-стампинг/баттери-контакт-стампинг.хтмл