Kierrejousi on erityinen kierrejousi, joka on muotoiltu tasomaisen arkhimedoksen spiraalin tai samankeskisen spiraalin tapaan. Se käyttää erittäin elastista metallinauhaa (yleensä jousiterästä tai ruostumatonta terästä) varastoimaan potentiaalienergiaa käämityksen aikana. Ytimen toimintaperiaate perustuu Hooken elastisen muodonmuutoksen lakiin, mutta ilmenee ainutlaatuisesti: kun jousen toinen pää on kiinnitetty ja toinen pää on pyörimismomentin alaisena, metallinauha kiristyy tai löystyy keskiakselinsa ympäri, muuntaa mekaanisen energian varastoituneeksi elastiseksi muodonmuutosenergiaksi ja vapauttaa energian, kun vääntömomentti on kuormittamaton ja palautuu alkuperäiseen muotoonsa.
Tämä rakenne välttää perinteisten kierrejousien aksiaalisen tilan varaamisen ja varastoi energiaa kompaktiin tasomaiseen tai sylinterimäiseen tilaan. Sen vääntömomentilla ja pyörimiskulmalla on tyypillisesti hyvä lineaarinen suhde. Avain sen suunnitteluun on nauhan poikkileikkausmittojen, materiaalin myötörajan ja spiraalien välisten kitkahäviöiden tarkassa hallinnassa tehokkaan energian muuntamisen ja pitkän käyttöiän varmistamiseksi.
Energian varastoinnin ja vapauttamisen tarkka prosessi
Energian varastointitiheys on spiraalijousen keskeinen suorituskykyindikaattori. Verrattuna muihin jousityyppeihin sen tasainen jännitysjakauma mahdollistaa enemmän energian varastoinnin rajoitettuun tilavuuteen. Kun liikkuvaan päätyvarteen kohdistetaan ulkoinen voima, metallinauha kiertyy tasaisesti ulkopuolelta sisään tai sisältä ulos, jolloin materiaaliin syntyy jatkuvaa, tasaista taivutusjännitystä. Tämä prosessi edellyttää, että materiaalilla on erittäin korkeat väsymisrajat ja tasaiset mekaaniset ominaisuudet; kaikki mikroskooppiset viat voivat johtaa stressin keskittymiseen ja ennenaikaiseen epäonnistumiseen.
Vapautusprosessi on käänteinen tallennusprosessille, mutta se ei ole yksinkertainen palautus. Jousen on tarjottava vakaa ja hallittava vääntömomentti pomppiessaan, mikä on ratkaisevan tärkeää käämitysmekanismien dynaamisen{1}}tasaisuuden kannalta. Insinöörit optimoivat materiaalin kimmomoduulin ja relaksaatiovastuksen lämpökäsittelyprosesseilla ja vähentävät kerrosten välistä kitkaa pintakäsittelyillä saavuttaen yli 90 %:n energian vapautumistehokkuuden säilyttäen samalla luotettavuuden miljoonien syklien ajan.
