Težave pri načrtovanju zavijalnih vzmeti

Za razliko od strižnega napetostnega stanja vlečnih/tlakalnih vzmeti torzijske vzmeti med obratovanjem prenašajo upogibno napetost, pri čemer se točka koncentracije napetosti nahaja na notranji strani navitja. Pri izračunu je treba dodatno upoštevati popravni faktor ukrivljenosti ter dovoljeno upogibno napetost materiala, kar pomeni bolj zapletene formule. V primerih visokega navora je zelo verjetno, da bo napetost na notranji strani presegla mejno vrednost, kar predstavlja območje z visoko pojavnostjo utrujitvenih lomov.

Teoretično je zavijalni kot sorazmeren zavijalnemu momentu. Vendar pa pri dejanskih velikih zavijalnih kotih premer navitja vzmeti zmanjša, število učinkovitih navitij pa se spremeni, kar povzroči odstopanje zavijalnega momenta od teoretične vrednosti. Za visoko natančne aplikacije, kot so natančni instrumenti in regulacijski ventili, je potrebna večkratna iterativna korekcija premera žice in parametrov navitja, kar pomeni visoke stroške nastavljanja.

Zavijalne vzmeti so razdeljene na levo- in desnorotne. Delovna smer zavijanja mora biti skladna z ročico navitja vzmeti (ko se smer zavijanja ujema z ročico navitja, se vzmet tesno prilega mandrelu in zavijalni moment ostane stabilen). Napačna izbira ročice navitja neposredno povzroči razširitev premera navitja, ostro zmanjšanje zavijalnega momenta in celo odpadanjem zavijalnega kraka ter odpovedjo.

Koren, ki povezuje torzijsko ročko in navitje, je drugo glavno območje koncentracije napetosti, ki je podvrženo prelomu pri dolgoročnem ponovnem torziji. Potrebno je optimirati prehodni zaokrožitev, dolžino torzijske ročke in kot podpore, da se uravnoteži učinkovitost prenosa sile in življenjska doba pri utrujanju. Stroški simulacije in preverjanja napetosti za torzijske ročke posebne oblike so višji.

Večina aplikacijskih scenarijev ima omejen prostor za namestitev. V omejenem notranjem premeru, zunanjem premeru in osni dolžini je potrebno hkrati izpolniti zahteve glede navora, torzijskega kota in življenjske dobe. Pogosto je potrebnih več iteracij parametrov premera žice, števila navitij in premera navitja, da se uravnotežijo zmogljivost in dimenzije namestitve.