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扭力彈簧先容

 
 
 
 
 
扭力彈簧是一種機械蓄力結構,主要用於古代弩炮和其他弩類。扭力彈簧通過對材質柔軟、韌度較大的彈性材料的扭曲或旋轉進行蓄力、利用,使被發射物具有一定的機械能。
1 設計參數
扭力彈簧(Torsion Spring)是變體彈簧之極致,由單扭簧至雙扭簧、異形扭簧,乃至各種扭杆的變形,都依照設計成型。
扭簧(Torsion Spring)是所有彈簧種別中設計原理較為複雜的一種,型式的變化也很活潑,故設計時所涉及的理論也最繁瑣,因此設計時也比較難把握。
扭簧的必要資料:
(1) 自由長度
(2) 控製直徑
(a)外徑 (b)內徑 (c)所套管之內徑 (d)所穿越圓杆之外徑
(3) 鋼絲尺寸“線徑”
(4) 材料(種類及等級)
(5) 圈數:(a)總圈數(b)右旋或左旋
(6) 扭轉力:偏轉至某一角度之磅數
(7) 最大撓度(自由位置算起的角度)。
(8) 末真個形式。
2 扭轉度計算
彈簧扭轉的時候材料是拉伸或者剪切狀態,因此這個可扭轉的角度限製最後是由於材料的失效而造成的。當材料發生塑性變形時無法恢複原來狀態,因此最後歸結為材料的抗拉強度跟抗剪強度,當然用第四強度理論計算得到的Von Mises 應力為材料可承受的最大強度,結合彈簧的長度,便可以計算出最大答應扭轉角度。
3 結構原理
跟著甲胄的發展和工事築壘的泛起,東方發展出了以獸角、筋、角、硬木、絲等材料製作的複合弓,這是一種片簧結構,綜合了多種生物材料的長處,使複合弓威力很大。國外的實驗表明,拉力小十幾倍的複合弓射出箭的能量比740磅拉力的鋼弩威力高出一倍多(這是由於鋼的蓄能率很差,不到筋角材料的十幾分之一,鋼弓本身很重,大量的能量被消耗在弓身而不是被傳遞到箭上)。不像東方,希臘缺少單兵弓弩,所謂的希臘腹弓除了曆史上一個人的口述外,沒有任何證據印證存在,而且腹弓根據Hero的描述,是羊角做的弓身,威力和東方弩不可同日而語,狄俄尼索斯的工匠們發明的弩炮首次采用扭力彈簧,即利用兩束張緊的馬鬃、皮繩或動物肌腱產生的扭力作為動力,驅動弩臂帶動弓弦拋射彈丸或箭石。希臘人設計的弩炮帶有堅固的支架,主梁置於支架之上,其前端兩側裝有兩具扭力彈簧組,每個彈簧組帶動一隻弩臂,弩臂末端連接弓弦,弓弦正中是容納拋射物的編製網袋。
4 曆史
扭力彈簧的泛起是從依賴弩臂彈性形變演變為利用杠杆原理的扭力彈簧產生發射氣力,使得弩的威力大大增加,但是無法和複合弓弩比,由於結構過於複雜和粗笨,即使是野戰用的輕型弩炮,也要兩三個人操縱,如一個羅馬軍團5000人左右,裝備弩炮隻有40-50門,比例不到1%,弩炮的發射速度很慢,在野戰中並不會有太大作用。在卡萊之戰中,羅馬人對波斯人密集的弓箭束手無策,弩炮根本沒有起到任何作用。發射石彈的重型弩炮,也在由東方傳入杠杆式投石機後被迅速淘汰了。在弓材料的題目上,歐洲一直沒有解決,後來的西方的十字弓使用蓄力能力很差的鋼材,740磅拉力下卻連拉力小了十幾倍的複合弓威力的一半都達不到。所以中國弩曾經領先世界2000年,終極歐洲的鋼弩連中國弓的水平都趕不上。
羅馬的弩炮國外有人做過實驗:
“普魯士將軍Schramm在1916年複原後的希臘式巨弩。這台第二次布匿戰役時期的巨弩和公元一世紀使用的車弩比擬在機構上沒有什麽不同。後者中的一部門開始使用了鐵弩架。這樣在壽命上要長良多。這台巨弩在1979年的一次試驗中將一支箭射出了285米遠”
“Schramm用他的複原品取得了很不錯的成績。他的一種三倍寬巨弩可以將27英寸(70CM)的箭射出370米。他的最大的投石車可以將1.8kg的石塊拋射到300米開外。可惜的是這兩件複原品都毀於二戰。”
可見,射70厘米的普通箭,其射程甚至無法達到東方單兵弩的水平。
5 出產設備
扭力彈簧是一款比較高精密的彈簧配件,出產扭力彈簧用普通的彈簧機不能知足1800度加工,一般出產扭力彈簧海內外都采用萬能彈簧機出產,精度比較高,萬能彈簧性能實現不同角度不同外形的成型定位,是一款比較通用的電腦數控萬能機,全自動出產設備。
萬能彈簧機的主要功能:
彈簧是電子行業中廣泛使用的一種彈性元件,彈簧在受載時能產生較大的彈性變形,把機械功或動能轉化為變形能,而卸載後彈簧的變形消失並回複原狀,將變形能轉化為機械功或動能。
①萬能彈簧機中彈簧控製機械的運動,如內燃機中的閥門彈簧、離合器中的控製彈簧等。
②萬能彈簧機中彈簧吸收振動和衝擊能量,萬能彈簧機如汽車、火車車廂下的緩衝彈簧、聯軸器中的吸振彈簧等。
③萬能彈簧機中彈簧儲存及輸出能量作為動力,如鍾表彈簧、槍械中的彈簧等。
④萬能彈簧機中彈簧用作測力元件,如測力器、彈簧秤中的彈簧等,彈簧的載荷與變形之比稱為彈簧剛度,剛度越大,則彈簧越硬。
6應用
現代的扭力彈簧扭力杆多用彈性極好的鋼材製造,形式也有很大變化,有機械表裏麵的遊絲,有玩具陀螺槍裏的動力彈簧,也有坦克、汽車裏的扭力杆。扭力杆體積小,扭力大,作為交通運輸工具的避震工具再好不外。
 
 
 
 
閱讀來源:扭力彈簧  www.yinxings.com
 
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點擊次數:  更新時間:2017-04-28 17:41:27
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