بررسی تاثیر تغییرات درجه حرارت در محدوده دمایی 100- تا 100+ درجه سلسیوس بر روی عملکرد فنرهای پیچشی

امروزه فنرهای پیچشی برای ایجاد گشتاور به طور گسترده در مکانیزم‌های فضایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در اغلب مکانیزم های مربوط به بوم های گرادیان جاذبه و نیز برخی مکانیزم های باز کننده صفحات خورشیدی، از فنرهای پیچشی استفاده میشود. از آنجائیکه این مکانیزمهای بکار رفته در سازه های حساس فضائی بطور مداوم در برابر تغییرات شدید حرارتی در موقع گردش مداری قرار می گیرند، بنابرین شناسایی تاثیر تغییرات درجه حرارت بر روی عملکرد فنرهای مورد استفاده در آنها بسیار مهم می باشد. در این پژوهش تاثیر دما و تغییرات آن بر روی عملکرد فنرهای پیچشی هم به صورت تحلیلی و هم به صورت تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. جهت بررسی رفتار گشتاورزاویه پیچش استاتیکی فنرهای پیجشی، یک زنجیره آزمایش مناسب طراحی و ساخته می شود. این زنجیره شامل سیستم انتقال قدرت ، محفظه های کنترل دمای سرد و گرم، سیستم کنترل دما و سیستم اندازه گیری گشتاور می باشد. جنس فنر پیچشی از خانواده فولاد های سخت کشیده انتخاب شده و فنردر گستره دمایی 100+ تا 100 درجه سانتیگراد مورد آزمایش قرار گرفت. تاثیر تغییر دما بر روی گشتاور اعمالی فنر در زاویه های پیچش مختلف و نیز تغییر ثابت فنر بر حسب دما به دست آمد. با استخراج روابط الاستیسیته حاکم بر تغییر شکل فنردر اثر گشتاور اعمالی، مقادیر حاصل ازآزمایش با روابط تحلیلی مقایسه می گردد.تطابق خوبی بخصوص در درجه حرارتهای پائین بین نتایج آزمایش و تئوری مشاهده می شود. نتایج حاصله بیانگر صحت فرایند آزمایش در پیش بینی عملکرد فنرهای پیچشی می باشد

Investigation of temperature variation effect in -100 C to +100 C on the behavior of torsion springs

Nowadays, torsion springs are used widely in aerospace equipments. In most of gravity gradient booms and some of solar panel extruders, torsion springs plays an important role in expanding these mechanisms. Since these mechanisms are constantly exposed to severe thermal gradients during orbital circulation and because of sensitivity of these mechanisms, it is important to identify the behavior of their elements under temperature variations. Therefore, in this study, the effect of temperature and its variation on these springs and their performance are investigated analytically and experimentally. To investigate the torsional behavior of the spring, an specific test setup is designed and constructed. This test train includes power transmission, temperature control chamber, temperature controller and torque meter. Torsion springs are selected from hard drawn spring steel. At the temperature range of to ,the effect of temperature variation on the produced torque due to different forced torsion angles are investigated. As well as the spring constant variation with temperature is obtained and compared with analytically obtained data. The obtained results validate the consistency and accuracy of the analytical modeling and the applied experimental test train and procedure.