Kiertyväjousien suunnittelun vaikeudet

Eroavaisuus jousien veto-/puristusjännityksestä on se, että kiertojouren kierrokset kokevat taivutusjännitystä toimiessaan, ja jännityskeskittymäkohta sijaitsee kierroksen sisäpuolella. Laskennassa on otettava huomioon lisäksi kaarevuuskorjaustekijä ja materiaalin taivutukseen sallittu jännitys, mikä tekee kaavat monimutkaisemmiksi. Korkean vääntömomentin tilanteissa sisäpuolen jännitys ylittää todennäköisesti rajan, mikä on yleinen väsymismurtuman alue.

Teoriassa kiertokulma on suoraan verrannollinen vääntömomenttiin. Käytännössä kuitenkin suurissa kiertokulmissa jousikierroksen halkaisija kutistuu ja tehokkaiden kierrosten määrä muuttuu, mikä aiheuttaa poikkeaman teoreettisesta vääntömomenttiarvosta. Korkean tarkkuuden vaativissa sovelluksissa, kuten tarkkuuslaitteissa ja säätöventtiileissä, johdinläpimitan ja kierrosparametrien toistuvaa iteroivaa korjausta vaaditaan, mikä johtaa korkeisiin virheenkorjauskustannuksiin.

Kiertojouset jaetaan vasemmän- ja oikeankätisiksi tyypeiksi. Toimintasuuntaisen kierron on oltava yhtenevä jousen kierrepuolen kanssa (kun kierron suunta vastaa kierrepuolta, jousi kietoutuu tiukentuen akseliin ja vääntömomentti pysyy vakiona). Virheellinen kierrepuolen suunnittelu aiheuttaa suoraan kierroshalkaisijan laajenemisen, vääntömomentin voimakkaan laskun ja jopa kiertoherän irtoamisen ja toimintahäiriön.

Kiertymävarren ja kierukkavuoren yhdistävä juuri on toinen merkittävä jännityskeskittymäalue, joka on altis murtumalle pitkäaikaisen toistuvan kiertymän vaikutuksesta. Siinä on optimoitava siirtokärki, kiertymävarren pituus ja tukikulma, jotta saavutetaan tasapaino voiman siirtohyötysuhteen ja väsymisikään välillä. Epäsäännölmuisia kiertymävarroja koskeva jännityssimulaatio ja varmistus ovat kalliimpia.

Useimmat sovellustilanteet edellyttävät rajoitettua asennustilaa. Torque-, kiertymäkulma- ja käyttöikävaatimukset on täytettävä samanaikaisesti rajoitetun sisähalkaisijan, ulkohalkaisijan ja aksiaalipituuden puitteissa. Usein vaaditaan useita iteraatioita lankaläpimitan, kierukkien lukumäärän ja kierukkien halkaisijan parametreissa, jotta saavutetaan tasapaino suorituskyvyn ja asennusmittojen välillä.