Torsione: cosa si intende per torsione

Esistono molti tipi diversi di carichi meccanici che interessano un oggetto. Uno di questi è la torsione. In questo articolo del blog esamineremo i principi base della torsione ed esploreremo alcuni esempi.

Cos’è la torsione?

La torsione è un tipo di carico che agisce su un oggetto quando viene esercitata una forza di torsione su di esso. La torsione si verifica quando un oggetto viene ruotato in modo da causare una deformazione irregolare dell’oggetto.

Le parti di montaggio tipiche dell’ingegneria meccanica che sono soggette alla torsione sono alberi di rotazione, alberi di trasmissione e alberi motore, in quanto devono assorbire costantemente le coppie.

Questi elementi sono realizzati spesso in acciaio o alluminio. In condizioni operative speciali vengono utilizzati anche plastica rinforzata con fibre di carbonio o altri materiali ad alte prestazioni.

I materiali utilizzati devono avere una buona rigidità e offrire una resistenza elevata alla torsione.

Esempio di torsione

Un esempio comune di torsione si presenta nei verricelli a cavo (per es. una gru solleva un carico). Ruotando, il verricello a cavo tira il cavo ma quest’ultimo contrasta la trazione esercitata dalla forza peso.

Poiché la fune è avvolta su un tamburo, viene creata una distanza tra la fune e il centro dell’assale, che, insieme alla forza peso che tira la fune, determina un momento torcente. Il momento torcente risultante agisce sull’albero e questo è soggetto a torsione. La rigidità dell’albero deve contrastare questo momento.

Teoria della torsione

La teoria della torsione afferma che un oggetto sottoposto a una forza di torsione si deformerà in modo proporzionale alla forza di torsione. Ciò significa che la deformazione di un oggetto è direttamente proporzionale alla dimensione della forza di rotazione.

Momento torcente

Il momento torcente è una misura della forza di rotazione di un oggetto. Viene specificato come prodotto dal raggio dell’oggetto e dalla forza di rotazione. Può essere calcolato in molti modi, ma il metodo più comune è l’utilizzo dei bracci di reazione della coppia. Il braccio di reazione della coppia è un valore misurato che indica in che misura la coppia agisce su un oggetto.

Il momento torcente T viene calcolato moltiplicando la forza F che agisce sulla leva per la lunghezza r della leva.

Angolo di torsione

Il carico porta a una torsione della barra, che è specificata come angolo di torsione (θ_t)

Vibrazioni torsionali

Le vibrazioni torsionali sono un tipo di vibrazione meccanica innescata dalla rotazione di un corpo solido intorno al suo asse longitudinale. Queste vibrazioni possono presentarsi in molte applicazioni meccaniche come motori, unità a ingranaggi e cacciaviti. Sono indesiderabili perché queste vibrazioni possono portare alla distruzione completa di un’applicazione.

Aspetta un secondo! Come si può usare la torsione nelle applicazioni meccaniche?

Un uso tipico delle forze di torsione sono le molle di torsione.

Le molle di torsione sono molle sollecitate dalla coppia. Sono utilizzate spesso in applicazioni in cui è richiesta una coppia o una forza rotazionale.

Le molle a gambo sono un tipo di molle di torsione. Sono costituite da un filo con un’area con sezione trasversale circolare e possono essere avvolte verso destra o verso sinistra.

Il carico massimo di una molla a gambo dipende dal materiale, dalla sezione trasversale del materiale e dalla lunghezza del gambo.

Una forza della molla maggiore può essere ottenuta con le molle a gambo utilizzando diverse molle a gambo su un assale.

Altri tipi di molle di torsione sono molle a barra di torsione, molle di torsione a spirale e molle a rullo.

Un esempio di un campo di applicazione delle molle di torsione è l’uso come cerniera a molla negli elementi a porta autochiudente o come elemento di pretensionamento per le maniglie di una porta a cricchetto.