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Torsionsfedern

torsion spring

Eine Torsionsfeder ist eine mechanische Feder, die ein Drehmoment oder eine Torsionskraft ausübt, wenn sie um ihre Achse gedreht wird. Die Feder besteht aus Draht, der spiralförmig gewickelt ist, wobei die Drahtenden an einem Ende an einem festen Punkt und am anderen Ende an einem rotierenden Punkt befestigt sind. Wenn der Drehpunkt gedreht wird, speichert die Feder Energie, indem sie sich verdreht, und wenn die Drehkraft aufgehoben wird, wickelt sich die Feder ab und gibt die gespeicherte Energie frei. Obwohl der Name etwas anderes vermuten lässt, sind Torsionsfedern eher einer Biege- als einer Torsionsbeanspruchung ausgesetzt. Sie können Winkelenergie speichern und freisetzen oder einen Mechanismus statisch in Position halten, indem sie die Beine um die Mittelachse des Körpers ablenken.

Eine Torsionsfeder ist normalerweise eng gewickelt, kann aber Zwischenräume aufwesien, um die Reibung zwischen den Wicklungen zu verringern. Torsionsfedern widerstehen einer Verdrehung oder einer drehend wirkenden Kraft. Je nach Anwendung kann eine Torsionsfeder so ausgelegt sein, dass sie im oder gegen den Uhrzeigersinn wirkt, was die Windungsrichtung bestimmt.

torsion spring direction of wind

Anwendungen für Torsionsfedern

Torsionsfedern werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. in Türscharnieren, Garagentoren, Hebeln und verschiedenen Arten von Maschinen. Sie werden auch in Spielzeug, Uhren und anderen Gebrauchsgütern verwendet, bei denen eine Drehkraft erforderlich ist. Die Größen reichen von Miniaturgrößen, die in elektronischen Geräten Verwenung finden, bis hin zu großen Torsionsfedern, die in der Mechanik von Stühlen eingesetzt werden. Torsionsfedern können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, darunter Stahl, Edelstahl und andere Legierungen, je nach den spezifischen Zwecken der Anwendung. Sie werden wegen ihrer Fähigkeit, ein hohes Drehmoment zu liefern, sowie wegen ihrer Haltbarkeit und langen Lebensdauer geschätzt.

Torsionsfeder-Konfigurationen

Es gibt unterschiedliche Optionen für die Schenkelkonfiguration, sodass die Torsionsfeder auf verschiedene Weise befestigt werden kann. Zu den Eigenschaften der Schenkel, die Sie bei einer Torsionsfeder berücksichtigen sollten, gehören der Schenkelwinkel, die Schenkellänge und die Art des Schenkels. Bei Federn, die auf derselben Seite gerade oder parallel verlaufen, wird davon ausgegangen, dass der Schenkelwinkel 0º beträgt und der Winkelin Abwicklungsrichtung zunehmen soll. Gängige Torsionsfederausführungen sind gerade Torsionsfedern, gerade versetzte Torsionsfedern, gelenkte Torsionsfedern, kurzes Hakenende und Hakenendkonstruktionen. Torsionsfederenden können mit individuellen Biegungen, Verdrehungen, Haken- oder Schlaufenenden gestaltet werden, um Ihren Projektanforderungen gerecht zu werden. Torsionsfedern von Lee Spring werden in einer Auswahl von 90 Grad, 120 Grad, 180 Grad, 210 Grad, 270 Grad, 300 Grad und 360 Grad freier Schenkelposition mit geraden Schenkeln angeboten. Kundenspezifische Doppel-Torsionsfedern bestehen aus einem Satz rechts gewickelter Wicklungen und einem Satz links gewickelter Wicklungen. Diese Windungen sind miteinander verbunden, in der Regel mit einem unbewickelten Abschnitt zwischen den Wicklungen, und wirken parallel. Die Abschnitte werden getrennt gestaltet, wobei das Gesamtdrehmoment die Summe der beiden Abschnitte ist.

Was ist das Besondere an Torsionsfedern?

Eines der einzigartigen Merkmale einer Torsionsfeder ist, dass sie Energie durch eine Drehbewegung speichern und wieder abgeben kann, im Gegensatz zu den üblichen Kompressions- und Extensionsbewegungen anderer Federtypen. Durch diese Drehbewegung kann die Torsionsfeder ein hohes Drehmoment oder eine hohe Drehkraft erzeugen. Sie eignet sich daher gut für Anwendungen, bei denen eine Drehkraft erforderlich ist, wie z.B. bei Türscharnieren, Garagentoren und verschiedenen Arten von Maschinen.

Ein weiterer einzigartiger Aspekt von Torsionsfedern ist, dass ihre Eigenschaften durch Variation ihrer Konstruktionsparameter wie Drahtdurchmesser, Außendurchmesser und Anzahl der Wicklungen angepasst werden können. Dadurch sind sie in hohem Maße anpassbar und vielseitig, sodass sie auf die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung zugeschnitten werden können. Darüber hinaus sind Torsionsfedern für ihre hohe Widerstandsfähigkeit und lange Lebensdauer bekannt, da sie wiederholte Verdrehungen und Entdrehungen ohne Ermüdungserscheinungen überstehen können. Dies macht sie zu einer zuverlässigen und kostengünstigen Wahl für viele industrielle und private Anwendungen.
 

Standard-Torsionsfedern

stock torsion spring

Die Torsionsfedern von Lee Spring wurden sorgfältig entwickelt, um die am häufigsten benötigten Spezifikationen sowohl in Zoll als auch in metrischen Größen abzubilden. Standard-Torsionsfedern werden in einer Vielzahl von Optionen und Konfigurationen angeboten und sind aus unserem großen Lagerbestand sofort lieferbar. Wählen Sie aus Tausenden von Designoptionen, Schenkelwinkeln und Schenkellängen sowie links und rechts gewickelten Federn. Schenkelfedern werden in einer Vielzahl von Federwerkstoffen angeboten, darunter Saitendraht, Edelstahl 302 und Edelstahl 316. Zu den Saitendrahtfedern von Lee Spring gehören beschichtete Torsionsfedernund zu denen aus rostfreiem Stahl, die ideal für die Korrosionsbeständigkeit sind, gehört die Passivierung. 

Standard-Torsionsfeder mit freien Winkeln

90 Grad-Torsionsfeder

90°Grad-Torsionsfeder

120 degree Grad-Torsionsfeder

120° Grad-Torsionsfeder

180 Grad-Torsionsfeder

180° Grad-Torsionsfeder

210 Grad-Torsionsfeder

210° Grad-Torsionsfeder

270 Grad-Torsionsfeder

270° Grad-Torsionsfeder

300 Grad-Torsionsfeder

300° Grad-Torsionsfeder

360 Grad-Torsionsfeder

360° Grad-Torsionsfeder

Lee Spring bietet kostenlosen Standardversand auf Lagerbestellungen von Torsionsfedern, kostenlose Beschichtung, fachkundige technische Unterstützung, Live-Kundendienst und vieles mehr. Lee Spring bietet Torsionsfedern mit gleich langen Schenkeln an, die in verschiedenen ungespannten Winkeln ausgerichtet sind.
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Individuelle Torsionsfedern

custom torsion spring

Lee Spring kann individuell konstruierte Torsionsfedern nach Ihren genauen Vorgaben für alle Ihre Projekte herstellen. Wir bieten erfahrene technische Unterstützung vom Entwurf bis zur Produktion. Wählen Sie aus einer umfangreichen Auswahl an Materialien und Oberflächen, die ideal für Ihre Torsionsfederanwendung sind. Darüber hinaus können wir Ihr Projekt mit CAD-gestützter Torsionsfederkonstruktion, Expertise bei behördlichen und industriellen Vorschriften und Prototypen bis hin zu großen Produktionsserien unterstützen. Lee Spring bietet hochmoderne Fertigungskapazitäten und eine Vielzahl von Optionen für die Herstellung von Torsionsfedern an, wie z.B. fortschrittliche Qualitätskontrollsysteme, Expertise in Bezug auf gesetzliche Vorschriften wie RoHS, REACH und DFARS, CAD-gestütztes Produktdesign, hauseigene Prototypenfertigung und ein globales Lieferkettennetzwerk. Fordern Sie noch heute ein Angebot an oder wenden Sie sich an einen Lee Spring-Ingenieur, der Sie bei der Konstruktion unterstützt oder Ihre Fragen beantwortet, um Ihr individuelles Federprojekt zu starten.

Überlegungen zur Konstruktion von Torsionsfedern

Bei der Konstruktion einer Torsionsfeder sind eine Reihe von Elementen zu berücksichtigen. Im Folgenden finden Sie eine Liste der wichtigsten Konstruktionsüberlegungen, wenn Sie in Ihrer Anwendung mit Torsionsfedern arbeiten:

  • Torsionsfederbelastungen sollten für eine feste Winkelposition und nicht für eine feste Ablenkung aus der freien Position angegeben werden.
  • Die Prüfung von Torsionsfedern ist nicht einfach. Drehmomentmessungen für Torsionsfedern können durchgeführt werden, sie können jedoch inkonsistent sein.
  • Die Reduzierung des Innendurchmessers der Torsionsfeder und eine mögliche Bindung sollten bei Ihrer Anwendung berücksichtigt werden.
  • Für Torsionsfederanwendungen, die eine minimale Hysterese (Belastungsverlust) erfordern, sollten Torsionsfedern mit einem Abstand zwischen benachbarten Wicklungen gebaut werden, um Reibungsverluste zu verringern.
  • Eine Torsionsfeder sollte immer in die Richtung belastet werden, in der sich ihr Körperdurchmesser verringert. Die Umformeigenspannungen sind in dieser Richtung günstig. Dagegen sind sie ungünstig, wenn die Feder in einer Richtung belastet wird, die den Körperdurchmesser vergrößert.
  • Zwischen dem Dorn und der Torsionsfeder muss stets ein Abstand eingehalten werden, um ein Verklemmen zu verhindern. Die ideale Dorngröße ist gleich oder etwas kleiner als 90 % des Innendurchmessers. wenn die Feder vollständig eingefedert ist (Mindestdurchmesser). Dorne, die deutlich kleiner als 90 % sind, sollte man vermeiden, um ein Ausknicken bei großen Durchbiegungen zu verhindern.
  • Die meisten Torsionsfedern sind eng gewickelt. Daher vergrößert sich die Länge des Torsionsfederkörpers, wenn eine Feder in die Richtung ausgelenkt wird, die den Wicklungsdurchmesser verringert. Bei beengten Gehäusen sollte dieser Anstieg berücksichtigt werden.
  • Bei einer Torsionsfeder muss die Windungsrichtung immer angegeben werden.

Sie können die Windungsrichtung einer Torsionsfeder bestimmen, indem Sie sie einfach in der Hand halten, wobei Ihre Finger um die Außenseite des Körpers gelegt werden und Ihr Daumen gerade nach oben zeigt. Wenn die letzte Wicklung in der gleichen Richtung endet, in die Ihre Finger zeigen, ist das der Sinn (Windungsrichtung) der Feder. Die Windung der Torsionsfeder kann rechtsgängig, linksgängig oder doppeltgängig sein. Eine gute Konstruktion sieht vor, dass Torsionsfedern in der Richtung eingesetzt werden sollten, in der die Windung gewickelt wird.
 

Übliche Torsionsfederschenkel-Konfigurationen

Torsionsfedern können in einer breiten Palette von End- und Schenkelkonfigurationen entworfen und hergestellt werden. Spezielle Torsionsfederschenkel-Konfigurationen sind auf Anfrage erhältlich. Bei der Konstruktion von Torsionsfederenden ist es wichtig zu berücksichtigen, dass Biegungen, die zur Verringerung ihres Krümmungsradius belastet werden, günstige Restspannungen aufweisen. Sie können bei höheren Belastungen eingesetzt werden als Biegungen, die den Radius durch Belastung vergrößern. Häufig ist die Leistung von Torsionsfedern begrenzt, weil die stark gebogenen Enden stärker belastet werden als der Körper.

Axiale Torsionsfederschenkel-Konfigurationen

axial torsion spring leg 1

0 Grad

axial torsion spring leg 2

90 Grad

axial torsion spring leg 3

180 Grad

axial torsion spring leg 4

315 Grad

 

Tangentiale Torsionsfederschenkel-Konfigurationen

tangential torsion spring 1

0 Grad

tangential torsion spring leg 2

90 Grad

tangential torsion spring leg 3

180 Grad

tangential torsion spring leg 4

315 Grad

 

Radiale Torsionsfederschenkel-Konfigurationen

radial torsion spring 1

0 Grad

radial rorsion spring 2

90 Grad

radial torsion spring 3

180 Grad

radial torsion spring 4

315 Grad

 

Radiales Zentrum über tangentialer Torsionsfeder

radial center over tangential 1

0 Grad

radial center over tangential 2

90 Grad

radial center over tangential 3

180 Grad

radial center over tangential 4

315 Grad

 

Doppel-Torsionsfedern

double torsion spring

Spezielle Arten von Torsionsfedern sind Doppel-Torsionsfedern und Federn mit einem Zwischenraum zwischen den Wicklungen, um die Reibung zu minimieren. Doppel-Torsionsfedern bestehen aus einem Satz rechts gewickelter Windungen und einem Satz links gewickelter Windungen. Diese Windungen sind miteinander verbunden, in der Regel mit einem unbewickelten Abschnitt zwischen den Wicklungen, und wirken parallel. Die Abschnitte werden getrennt ausgelegt, wobei das Gesamtdrehmoment die Summe der beiden Abschnitte ist.
 

Terminologie der Torsionsfeder

Aktive Wicklungen: Die Anzahl der Wicklungen in der Feder, die bei Belastung gestaucht oder gedehnt werden.

Winkelablenkung: Der Drehwinkel, gemessen von der freien Position zu den Einbau-, Zwischen- oder Endpositionen.

Freier Winkel: Der Winkel zwischen den Armen einer Torsionsfeder, wenn sich die Feder in der unbelasteten Position befindet.

Innendurchmesser: Der Innendurchmesser der Feder, das ist der Durchmesser des Kreises, den der Draht bildet, wenn die Feder nicht belastet ist.

Schenkellänge: Die Länge der geraden Abschnitte an jedem Ende der Feder, die zur Befestigung der Feder an anderen Bauteilen dienen.

Dorn: Ein Stab oder ein Schaft, über den eine Torsionsfeder wirkt.

Materialtyp: Die Art des Materials, aus dem die Feder besteht, und das sich auf ihre Festigkeit, Lebensdauer und andere Eigenschaften auswirken kann.

Maximale Durchbiegung: Der maximale Betrag, um den die Feder verdreht werden kann, bevor sie ihre Elastizitätsgrenze erreicht und beginnt, sich dauerhaft zu verformen.

Außendurchmesser: Der Außendurchmesser der Feder, d.h. der Durchmesser des Kreises, den der Draht bildet, wenn er zu einer Spirale gewickelt wird.

Radius: Der Biegeradius, wenn eine Last auf einen Schenkel einwirkt. Für den Radius wird in der Regel die Hälfte der Schenkellänge angesetzt.

Federrate: Der Betrag des Drehmoments, den die Feder für einen bestimmten Verdrehungswinkel ausübt und der normalerweise in Einheiten von Drehmoment pro Winkel (wie Nm/Grad oder lb-in/Radiant) gemessen wird.

Drehmoment: Eine Verdrehung in Torsionsfedern, die eine Drehung erzeugt, die gleich der Last multipliziert mit dem Abstand zwischen der Last und der Achse des Federkörpers ist.

Gesamtanzahl Wicklungen: Die Anzahl der Wicklungen in der Feder, wenn sie nicht belastet ist.

Drahtdurchmesser: Der Durchmesser des zur Herstellung der Feder verwendeten Drahtes, der normalerweise in Zoll oder Millimeter angegeben wird.

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