一, La correlació entre la definició de rigidesa i els escenaris d'aplicació d'electrodomèstics
La rigidesa de la molla (k) es defineix com la força elàstica generada per unitat de deformació, és a dir, k=F/x (on F és la càrrega i x és la deformació). En el camp dels electrodomèstics, hi ha diferències significatives en els requisits de rigidesa dels diferents components:
Tipus d'absorció de cops i amortidors: com ara les molles de suspensió del tambor de la rentadora i les molles de la base de la unitat exterior d'aire condicionat, requereixen un disseny de baixa rigidesa per absorbir l'energia d'impacte i reduir la taxa de transmissió de vibracions. Per exemple, una determinada marca de rentadora de tambor utilitza una molla de compressió amb k=12N/mm, combinada amb un amortidor per formar un sistema d'amortiment compost, que redueix l'acceleració de la vibració per sota de 0,3 g.
Restableix la classe de control: la molla de frontissa de la porta del refrigerador i la molla d'amortiment de la porta del forn de microones requereixen una rigidesa moderada per aconseguir un control precís de la posició. Un determinat model de frontissa de la porta de la nevera adopta una molla de torsió amb k=85N/mm per garantir que el cos de la porta mantingui un parell estable dins del rang d'obertura i tancament de 30 graus -90 graus.
Categoria de transmissió de potència: els ressorts d'embragatge d'eines elèctriques i els ressorts de suport del motor de l'aspiradora requereixen una gran rigidesa per transmetre la potència. El suport del motor d'una aspiradora de mà adopta una molla en forma de disc-conjunta de k=320N/mm, que proporciona una força de precàrrega de 160 N amb una deformació de 0,5 mm, suprimint eficaçment la vibració del motor.
2, sistema de paràmetres bàsics per al disseny de rigidesa
La selecció de la rigidesa de la molla per als electrodomèstics requereix la construcció d'un model de paràmetres multidimensional, que cobreixi tres aspectes principals: propietats del material, estructura geomètrica i condicions de treball:
1. Mòdul elàstic del material (G/E)
Molla d'acer al carboni: G=8000MPa (filferro de piano), adequat per a electrodomèstics convencionals, amb una relació de cost d'uns 35% -40%.
Molla d'acer inoxidable: G=7300MPa (acer inoxidable 304), utilitzat en ambients humits com ara rentavaixelles i forns de vapor, amb un augment del 300% de la resistència a la corrosió.
Material especial: un refrigerador-de gamma alta d'una determinada marca utilitza molles de memòria d'aliatge de níquel titani, que ajusten dinàmicament la rigidesa mitjançant les característiques de transició de fase i controlen l'error de força de tancament de la porta en ± 2N.
2. Paràmetres d'estructura geomètrica
Molla espiral: k=(G × d ⁴)/(8 × D ³ × Nc), on d és el diàmetre del fil, D és el diàmetre central i Nc és el nombre efectiu de voltes. Per exemple, una determinada molla de suport del compressor d'aire condicionat va augmentar la seva rigidesa en 2,4 vegades augmentant el diàmetre del cable de 2,0 mm a 2,5 mm, alhora que va reduir el nombre efectiu de girs de 8,5 a 6, aconseguint una reducció del 30% de l'ocupació de l'espai.
Molla de parell: k=(E × d ⁴)/(1167 × Dm × p × N × R). Mitjançant l'optimització de la longitud del braç de força (R ajustat de 15 mm a 18 mm), la rigidesa d'un determinat moll d'amortiment de la porta del forn de microones es va reduir un 22% amb el mateix material, millorant la sensació de l'interruptor.
3. Indemnització per condicions de treball
Compensació de temperatura: la molla de la unitat exterior d'un determinat aparell d'aire condicionat exterior està feta d'aliatge Invar, amb un coeficient d'expansió tèrmica de només 1,2 × 10 ⁻⁶ / grau en el rang de -30 graus a 60 graus, i la fluctuació de la rigidesa es controla en un ± 3%.
Compensació de la fatiga: la molla amortidor de la rentadora se sotmet a un tractament de granallat per augmentar l'estrès de compressió superficial a 800 MPa i la vida a la fatiga augmenta de 50000 vegades a 200000 vegades. La taxa d'atenuació de la rigidesa es redueix del 15% al 5%.
3, estàndards de disseny de la indústria i mètodes de verificació
El disseny de rigidesa dels ressorts per a electrodomèstics ha de seguir estrictament els estàndards nacionals i les especificacions de la indústria, i els processos típics inclouen:
1. Sistema estàndard
GB/T 23935-2009: especifica el mètode de càlcul de disseny per a molles espirals cilíndriques i especifica el rang de tolerància de rigidesa (± 10% per a molles de compressió i ± 15% per a molles de tensió).
JB/T 10417-2004: per a les condicions tècniques dels ressorts amortidors de motocicletes, la indústria d'electrodomèstics ha fet referència àmplia al seu mètode de prova, com ara establir la freqüència de prova de fatiga dinàmica a 5Hz-20Hz.
ISO 11891: L'estàndard internacional estableix requisits quantitatius per a les proves de rigidesa de molles helicoïdals, com ara l'ús de sensors de desplaçament làser per mesurar la deformació amb una precisió de 0,01 mm.
2. Mètode de verificació
Prova estàtica: la molla de la frontissa d'una porta de nevera està sotmesa a una càrrega esglaonada (0-200N) mitjançant una màquina de prova de material universal i es registra la corba de deformació per verificar que la desviació entre el valor k i el valor de disseny és inferior o igual al 8%.
Simulació dinàmica: la molla amortidor de la rentadora se sotmet a proves d'exploració sinusoïdal en una taula de vibracions de sis graus de llibertat, amb un rang de freqüència de 5 Hz-100 Hz, per verificar l'estabilitat de la rigidesa a la zona de ressonància.
Envelliment accelerat: la molla del motor d'una determinada marca d'aspiradora se sotmet a una prova de calor humida de 168 hores en un entorn de 85 graus / 85% HR, i la taxa d'atenuació de la rigidesa ha de ser inferior o igual al 12%.
4, Anàlisi de casos típics
Cas 1: Optimització del sistema d'absorció de cops per a la rentadora de tambor
Una certa marca de rentadora utilitzava originàriament una molla de compressió amb k=15N/mm, i el desplaçament de la vibració va arribar als 8 mm durant l'etapa de deshidratació d'alta-velocitat (1400 rpm). Ajustant la rigidesa de la molla a k=12N/mm i afegint amortidors auxiliars, el desplaçament de la vibració es va reduir a 5 mm i el soroll es va reduir en 4 dB (A). L'equip de disseny va optimitzar el diàmetre de la molla (D va augmentar de 45 mm a 50 mm) mitjançant l'anàlisi d'elements finits (FEA), aconseguint una reducció precisa de la rigidesa mantenint el diàmetre del fil (d=6mm) sense canvis.
Cas 2: disseny lleuger de frontisses de la porta de la nevera
La molla de la frontissa d'un determinat model de porta de la nevera estava feta originalment d'un material d'acer al carboni (densitat 7,85 g/cm³), amb un pes de 120 g. Mitjançant l'ús d'aliatge de titani (densitat 4,51 g/cm³), el pes es va reduir a 65 g mantenint k=85N/mm, i la resistència a la corrosió es va augmentar 5 vegades. L'equip de disseny redueix els materials de la zona que no suporten càrrega mitjançant l'optimització de la topologia per aconseguir l'equilibri òptim entre rigidesa i pes.
https://www.spring-supplier.com/stamping/progressive-stamping/battery-contacte-stamping.html