비틀림 스프링은 축을 따라 비틀 때 토크 또는 비틀림 힘을 가하여 작동하는 기계식 스프링입니다. 스프링은 나선형 모양으로 감긴 금속 와이어로 만들어지며 와이어의 한쪽 끝은 고정 점에 연결되고 다른 쪽 끝은 회전 점에 연결됩니다. 회전점이 회전하면 스프링이 비틀어 에너지를 저장하고, 회전력이 해제되면 스프링이 저장된 에너지를 방출합니다. 이름은 다른 의미를 내포하고 있지만 비틀림 스프링은 비틀림 응력보다는 굽힘 응력을 견뎌냅니다. 그들은 각도 에너지를 저장 및 방출하거나 다리가 신체의 중심축 주위로 편향되도록 하여 메커니즘을 제자리에 정적으로 고정할 수 있습니다.
토크 스프링은 일반적으로 단단히 감겨 있지만 코일 사이의 마찰을 줄이기 위해 피치를 가질 수 있습니다. 비틀림 스프링은 비틀림 또는 회전에 의해 가해지는 힘에 저항할 수 있습니다. 응용 프로그램에 따라 비틀림 스프링은 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 설계할 수 있으며, 이는 바람의 방향을 결정합니다.

비틀림 스프링 구조는 각도 에너지를 저장 및 방출하거나 다리가 몸체의 중심축 주위를 휘게 하여 메커니즘을 정적으로 고정하도록 설계되었습니다. 이러한 유형의 스프링이 제조 바람의 바람직한 방향으로 편향되면 본체의 직경이 감소하고 본체의 길이가 약간 증가합니다.

토크 스프링은 광범위한 응용 분야를 가지고 있으며 다양한 산업 분야에서 필수적입니다. 비틀림 스프링의 일반적인 적용 사례는 다음과 같습니다.
자동차 산업: 토크 스프링은 도어 힌지 및 차량 서스펜션에 사용되어 이러한 구성 요소의 원활한 작동을 보장합니다
집: 이 스프링은 차고 문, 빨래집게 및 클립보드에 적합하여 원활하게 작동할 수 있습니다.
전자 산업: 토크 스프링은 스위치 및 카메라의 작동에 중요한 역할을 하여 전자 장치의 필수 구성 요소입니다.
장난감 및 소비재: 장난감, 시계 및 회전력이 필요한 기타 소비재에 사용됩니다.
기계적: 비틀림 스프링은 레버 및 기타 구성 요소의 원활한 작동을 용이하게 하기 위해 다양한 유형의 기계에 일반적으로 사용됩니다.
선박 및 야외 스포츠 산업: 트위스트 스프링은 개인 선박 탑승 계단과 같은 인명 구조 장치에 사용되며 내구성과 내식성이 중요합니다.

비틀림 스프링을 설계할 때 응용 분야와 원형, 직사각형 또는 불규칙 와이어(예: 정사각형 와이어)가 필요한지 여부를 고려하는 것이 중요합니다. 가장 간단하고 일반적인 비틀림 스프링 설계는 양쪽 끝이 직선인 직사각형 와이어로 만들어진 모놀리식 비틀림 스프링이지만 이 디자인 형식은 굽힘 및 성형을 통해 수정할 수 있습니다.
조립하는 동안 레그 베어링/커넥터의 위치가 왼쪽 또는 오른쪽에 있어야 하기 때문에 제조 바람의 방향도 비틀림 스프링 응용 분야에 중요합니다. 비틀림 스프링은 일반적으로 최종 제품의 이론적인 힌지 라인과 정렬된 막대(맨드릴)에 의해 지지됩니다. 이중 비틀림 스프링의 설계는 더 복잡하며 제조 방법을 고려해야 합니다. 이중 비틀림 스프링은 중앙에서 감겨 있고 단일 비틀림 스프링은 양쪽 끝에서 감겨 있습니다.

비틀림 스프링 구조는 에너지를 저장 및 방출하거나 본체의 중심선 주위로 축을 편향시켜 메커니즘을 제자리에 고정하는 것을 목표로 합니다. 올바른 방향으로 편향되면 몸의 직경이 줄어들고 길이가 늘어납니다.
비틀림 스프링의 권선 방향은 응용 분야의 특정 요구 사항을 충족해야 합니다. 조립할 때 적절한 정렬을 보장하기 위해 하중을 견디는 다리가 올바른 쪽(왼쪽 또는 오른쪽)에 위치해야 합니다. 비틀림 스프링은 응용 프로그램의 힌지 라인에 해당하는 스핀들에 의해 지지됩니다.
내경
비틀림 스프링의 내경은 중심축에 수직으로 측정된 코일 나선 내부의 너비입니다. 이 크기는 스프링에 부드럽게 하중을 가할 수 있는 샤프트 또는 맨드릴의 외경을 결정합니다. 최적의 작동을 위해서는 삽입된 부품이 자유롭게 움직일 수 있도록 내경에 10%의 간격을 포함하는 것이 좋습니다.
외경
비틀림 스프링의 외경은 중심선에 수직으로 측정된 코일 나선 외부의 너비입니다. 이 크기는 스프링 삽입 구멍의 지름을 정의하며, 스프링의 자유로운 작동을 보장하는 데 필요한 모든 여유 공간을 고려합니다.
와이어 직경
와이어 직경은 비틀림 스프링을 감고 형성하는 데 사용되는 와이어의 두께를 나타냅니다.
평균 지름은 외부 지름에서 와이어 지름을 빼서 계산되며 응력 및 스프링 속도 계산에 사용됩니다.
본체 길이
비틀림 스프링의 주 길이는 스프링이 무부하 상태일 때 측정되며, 엔드 코일의 외부 표면을 측정하여 결정됩니다. 토크가 가해지면 본체의 길이는 증가하고 스프링의 직경은 감소합니다.
다리 길이
비틀림 스프링의 다리 길이는 스프링 다리의 끝에서 코일의 중심축까지의 거리를 나타냅니다. 스프링에 에너지를 저장하는 데 필요한 하중 또는 토크에 영향을 미칩니다. 다리가 짧을수록 코일을 구부리는 데 필요한 토크가 커집니다. 또한 비틀림 스프링의 다리는 길이가 다를 수 있습니다.
버스 서클
비틀림 스프링의 총 코일 수는 코일에 있는 코일의 유효 수를 나타냅니다. 효과적인 코일은 하중에 따라 비틀리거나 편향되고 스프링이 해제될 때 에너지를 방출하는 코일입니다. 다리가 차지하는 비활성 코일로 인해 버스의 총 코일 수는 총 코일 수보다 약간 적습니다. 자유 위치에서 다리 각도가 0 °인 비틀림 스프링의 경우 총 코일 값은 정수입니다.
비틀림 스프링의 치수
가 연 광물
비틀림 스프링의 피치는 인접한 두 유효 코일 사이의 중심선 거리입니다. 단단히 감긴 스프링에서 피치는 와이어 직경과 거의 같습니다. 그러나 조밀한 상처 스프링은 편향 과정에서 상당한 마찰력을 생성합니다. 일반적으로 피치보다는 비틀림 스프링의 총 회전 수와 몸체 길이를 지정하는 것이 좋습니다.
감기 방향
비틀림 스프링의 감기 방향은 구체적이며 오른손잡이 또는 왼손잡이가 될 수 있습니다. 오른쪽으로 감으면 코일이 시계 방향으로 회전하고 왼쪽으로 감으면 코일이 시계 반대 방향으로 회전합니다. 비틀림 스프링의 상단을 관찰하면 감기 방향을 쉽게 식별할 수 있습니다.
비틀림 스프링의 설계는 하중과 권선 방향이 일정하도록 보장해야 합니다. 하중과 권선 방향이 반대여야 하는 경우 하중과 각도 변형을 줄여야 합니다.
와인딩 방향을 이해하는 것은 비틀림 스프링의 정상적인 기능에 매우 중요하며, 이는 편향 방향을 결정하기 때문입니다. 응용 분야에서 비틀림 스프링의 배치는 감기 방향에 따라 달라지며, 이는 앞다리와 뒷다리의 위치와 움직임에 영향을 줄 수 있습니다.
오른손잡이 토션 스프링의 경우 뒷다리는 시계 방향으로 비틀고 앞다리는 시계 반대 방향으로 비틀립니다. 왼쪽 비틀림 스프링의 경우 상황은 정확히 반대입니다: 뒷다리는 시계 반대 방향으로 움직이고 앞다리는 시계 방향으로 움직입니다.
비틀림 스프링의 감기 방향
다리 각도
비틀림 스프링의 다리 각도는 스프링이 하중을 받지 않았을 때 다리 사이의 각도이며 범위는 0 °에서 360 °입니다. 매장의 일반적인 표준 비틀림 스프링 다리 각도는 90 °, 180 °, 270 ° 및 360 °입니다. 또한 제조업체는 특정 고객 요구 사항을 충족하도록 다리 각도를 사용자 정의할 수 있습니다.
다리 각도
다리 각도는 비틀림 스프링의 총 회전 수에 영향을 미칩니다. 앞서 언급했듯이 버스 코일의 수는 권선의 총 코일 수보다 약간 적습니다. 다음 공식은 다리 각도와 버스 회전 수 간의 관계를 설명합니다.
자유 위치의 다리 각도 = 비활성 코일 수(분수 값) x 360°
다리 방향
비틀림 스프링의 다리 방향은 다리가 스프링의 지름에 비해 구부러지는 방식을 나타냅니다. 지지 다리의 날카로운 구부러짐은 응력이 종종 굽힘 영역에 집중되기 때문에 스프링의 하중 지지 능력을 제한할 수 있습니다. 다리 방향의 일반적인 유형에는 축방향, 접선, 방사형 및 방사형 접선이 포함됩니다. 그 중 접선 다리 구성은 최소한의 응력을 견뎌냅니다.
다리 방향
레그 스타일
비틀림 스프링의 다리는 쉽게 설치하고 작동할 수 있도록 비틀거나, 구부리거나, 구부리거나, 고리를 만들 수 있습니다. 다음은 비틀림 스프링의 일반적인 다리 스타일이지만 고객 요구 사항에 따라 맞춤형 다리 스타일을 제공할 수 있습니다.
스트레이트 레그
스트레이트 오프셋 레그
짧은 훅 끝
힌지 엔드
원형 끝
레그 스타일
비틀림 스프링의 성능은 다음과 같은 특성과 매개변수에 의해 결정됩니다.
스프링 인덱스
스프링 지수는 비틀림 스프링의 와이어 지름에 대한 평균 지름의 비율입니다. 스프링 코일의 견고성, 강도 및 제조 가능성에 대한 통찰력을 제공합니다. 스프링 지수를 줄임으로써 와이어 직경을 늘리거나 스프링의 외경을 줄여 스프링 강도를 높일 수 있습니다. 얇은 와이어 스프링에 비해 두꺼운 와이어 스프링은 강도가 더 큽니다. 스프링 인덱스를 낮추면 코일이 조여지고 힘이 증가하지만 코일에 가해지는 압축 응력도 증가합니다. 서비스 수명을 연장하기 위해 금형 마모가 증가하고 추가 가공이 필요하기 때문에 지수가 낮은 스프링을 제조하는 것이 더 어렵습니다. 지수가 4보다 낮거나 25보다 높은 스프링은 제조할 수 없으며 이상적인 범위는 일반적으로 6에서 12 사이입니다.
각도 편향
각도 처짐은 비틀림 스프링의 한쪽 다리가 자유 위치에서 하중 상태로 이동하는 각도 거리입니다.
각도 변위
최대 편향
최대 허용 처짐은 비틀림 스프링이 굽힘이나 과도한 응력 없이 하중 하에서 달성할 수 있는 최대 각도 처짐입니다. 스프링이 이 처짐을 초과하면 재료 항복으로 인해 하중이 제거된 후 코일이 원래 위치로 돌아가지 못할 수 있습니다.
최대 각도 변형은 비틀림 스프링이 하중을 받을 때 비틀릴 수 있는 정도이며, 그 이상은 과도한 응력으로 인해 구부러집니다. 일반적으로 직경이 크고 코일이 많은 비틀림 스프링은 편향 능력이 더 높습니다. 예를 들어, 차고 도어 스프링은 코일 수가 많고 설계 응력이 낮기 때문에 구부리지 않고 여러 회전을 견딜 수 있습니다.
최대 하중
최대 하중은 비틀림 스프링이 구부리기 전에 스프링 다리에 적용할 수 있는 최대 토크입니다. 비틀림 스프링의 하중 지지 능력은 최대 처짐 또는 최대 하중(둘 중 먼저 도달하는 것)에 의해 제한됩니다.
스프링 강성
스프링 강성은 단위 각도 변위당 비틀림 스프링에 적용되는 회전력을 측정한 것입니다. 다음 공식을 사용하여 원형 나선형 비틀림 스프링의 스프링 강성을 계산할 수 있습니다.
각도당 스프링 속도(파운드, 인치/도)=. PL/Θ = E xd^4 / 3888 x D x 나
이 방정식에서 P는 하중, L은 힘, Θ는 각 변위, d는 와이어 지름, D는 평균 지름, Na는 유효 코일 수, E는 재료의 탄성 계수를 나타냅니다. 상수 3888은 인접한 코일 사이 및 스프링 본체와 연결된 구성 요소 사이의 마찰을 조정하는 데 사용되는 이론적 계수입니다.
다음 표는 다양한 유형의 비틀림 스프링 와이어의 탄성 계수를 제공하며, 이는 스프링 강성을 계산하는 데 중요합니다.
스프링 와이어의 탄성 계수
스프링 와이어의 탄성 계수 (psi x 10 6)
뮤직 라인 30
302, 304 및 316 스테인리스강 등급 28
17-7 스테인레스 스틸 29.5
크롬 바나듐 30
크롬 실리콘 30
인청동 15
스프링 상수는 다음 방정식에 표시된 것처럼 토크 및 각도 변위와 관련이 있습니다. 이 관계는 특정 각도 변위에 필요한 토크의 양 또는 특정 힘을 생성하는 데 필요한 각도 변위의 양을 결정하는 데 도움이 됩니다.
각도 변위=토크/스프링 강성
토크=스프링 강성 x 각도 변위
압력
나선형 비틀림 스프링의 굽힘 응력은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
굽힘 응력(psi)=32 PLK/π d ³
여기서, K는 굽힘 응력 보정 계수를 나타낸다. 비틀림 스프링에 토크가 가해지면 외부 표면에 비해 내부 표면의 굽힘 응력이 더 높기 때문에 내경과 외경이 모두 증가합니다. 원형 나선형 비틀림 스프링의 경우 내경에 대한 굽힘 응력 보정 계수는 Wahl에서 개발한 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.
주요 정보 ID=[4C ² - C-1]/[4C (C-1)]
여기서 \ (C \)는 스프링 인덱스를 나타냅니다. 내경 및 외경에서의 굽힘 응력은 다음 공식을 사용하여 대략적으로 계산할 수 있습니다.
키 정보 ID=[4C-1]/[4C-4]
KOD = [4C + 1] / [4C + 4]
비틀림 스프링은 스프링 직경을 감소시키는 방향으로 하중을 가해야 하며, 이 방향으로 잔류 성형 응력을 가하는 것이 좋습니다.