Спирална опруга је посебна врста спиралне опруге, обликована као планарна архимедова спирала или концентрична спирала. Користи високо еластичну металну траку (обично опружни челик или нерђајући челик) за складиштење потенцијалне енергије током намотавања. Основни принцип рада је заснован на Хуковом закону еластичне деформације, али се манифестује јединствено: када је један крај опруге фиксиран, а други крај подвргнут ротационом моменту, метална трака се стеже или олабави око своје централне осе, претварајући механичку енергију у ускладиштену енергију еластичне деформације и ослобађајући енергију када је првобитни облик, обртни момент се враћа у првобитни облик.
Ова структура избегава заузимање аксијалног простора традиционалних спиралних опруга, чувајући енергију унутар компактног планарног или цилиндричног простора. Његов обртни момент и угао ротације обично показују добар линеарни однос. Кључ његовог дизајна лежи у прецизној контроли-димензија попречног пресека траке, чврстоће материјала и губитака од трења између спирала како би се обезбедила ефикасна конверзија енергије и дуг радни век.
Прецизан процес складиштења и ослобађања енергије
Густина складиштења енергије је кључни индикатор перформанси спиралне опруге. У поређењу са другим типовима опруга, њихова равномерна дистрибуција напрезања омогућава складиштење више енергије унутар ограничене запремине. Када се спољна сила примени на покретни крајњи крак, метална трака се равномерно намотава споља ка унутра или изнутра ка споља, стварајући континуирано, глатко напрезање савијања унутар материјала. Овај процес захтева да материјал поседује изузетно високе границе замора и уједначене механичке особине; било који микроскопски дефект може довести до концентрације стреса и прераног отказа.
Процес ослобађања је обрнут од процеса складиштења, али није једноставан опоравак. Опруга мора да обезбеди стабилан и контролисан излазни обртни момент при одскоку, што је кључно за динамичку глаткоћу механизама за навијање{1}}. Инжењери оптимизују модул еластичности материјала и отпорност на релаксацију кроз процесе топлотне обраде и смањују међуслојно трење кроз површинске третмане, постижући ефикасност ослобађања енергије од преко 90% уз одржавање поузданости за милионе циклуса.
