Selezione di molle di tensione e molle a compressione - panoramica/usi/esempi di applicazione
Le molle di tensione e le molle a compressione sono componenti meccanici che possono essere utilizzati in una varietà di settori.
Questo articolo è dedicato alle molle di tensione e a compressione: fornisce una panoramica e illustra i loro vari usi nell’ingegneria meccanica e nella costruzione di macchine personalizzate. Il calcolo delle molle non è trattato in questo blog.
Panoramica delle molle di tensione e a compressione
- 1 - Molla a compressione coniche
- 2 - Molle a compressione
- 3 - Molla di tensione lunga con gancio e molti avvolgimenti
- 4 - Molla di tensione lunga con gancio e pochi avvolgimenti
- 5 - Molla di tensione corta con gancio
- 6 - Molle di torsione
Descrizione della molle di tensione
Le molle di tensione sono elementi meccanici progettati per generare forze di trazione quando vengono tirate in direzioni diverse.
Di solito sono costituite da un filo avvolto a spirale e possono essere costruite per immagazzinare e rilasciare energia secondo necessità. Le molle di tensione sono in grado di esercitare forze lineari nella direzione della tensione e sono pertanto estremamente utili nelle applicazioni in cui sono necessari movimento, forza della molla e controllo.
Per un fissaggio facile, esistono molle di tensione con ganci o con occhiello.
Altre applicazioni di ingegneria meccanica includono l’uso di molle di tensione negli interruttori di sicurezza e nei circuiti elettrici. Per gli interruttori di sicurezza, la molla di tensione mantiene l’interruttore in posizione “off” fino al ripristino manuale. Le molle di tensione possono essere utilizzate come elementi di contatto o di collegamento in circuiti e dispositivi elettrici.
Descrizione delle molle a compressione
Le molle a compressione sono utili in alcuni meccanismi per controllare il movimento o mantenere i componenti in posizione. Ad esempio, nei pulsanti o negli interruttori di controllo, le molle a compressione vengono utilizzate per riportare l’interruttore alla sua posizione iniziale. Nelle valvole di sicurezza, assicurano che la valvola si apra solo a una certa pressione.
Un’applicazione frequente delle molle a compressione nell’ingegneria meccanica si trova nei sistemi automatizzati. Qui, consentono movimenti precisi o il posizionamento dei componenti. Esistono anche molle a compressione coniche dove il diametro della bobina è maggiore a un’estremità rispetto all’altra (sono chiamate semplicemente molle coniche) o dove il diametro della bobina al centro della molla è maggiore rispetto a entrambe le estremità (molle coniche doppie). Offrono una curva caratteristica della forza della molla non lineare, man mano che la forza aumenta quando vengono premute insieme.
Le molle a compressione sono standardizzate in DIN 2098.
Vantaggi delle molle a compressione e di tensione
Le molle hanno una lunga durata, a condizione che siano progettate correttamente per carichi statici e dinamici. Inoltre, le molle sono caratterizzate come prive di manutenzione. Possono regolarsi in lunghezza e quindi non devono essere regolate nuovamente. Altri vantaggi possono includere:
- Assorbimento degli urti
- Controllo preciso
- Design semplice
- Basso peso
- Resistenza relativamente elevata alle influenze ambientali
Il materiale stesso della molla può anche servire a uno scopo. Ad esempio, le molle in plastica sono particolarmente leggere rispetto alle molle in acciaio e le molle in acciaio inox o titanio sono più resistenti alla corrosione.
Il materiale influenza le proprietà principali della molla. Le materie plastiche sono leggere e adatte per ambienti umidi, mentre le molle in titanio sono adatte per elevate velocità di molla a un peso inferiore. Le molle in acciaio inox sono resistenti alla corrosione, ma non leggere come la plastica; però, possono assorbire un carico più elevato.
Design e caratteristiche delle molle a compressione e delle molle di tensione
Le molle sono progettate principalmente in base alla forza massima d’azione, alla corsa della molla, al materiale e alla costante elastica. Inoltre, fattori come lo spazio di installazione disponibile o la curva caratteristica della forza della molla svolgono un ruolo in applicazioni speciali. Quando si selezionano molle di tensione e molle a compressione, è possibile tenere conto dei seguenti parametri:
Costruzione della molla
La costruzione di una molla dipende dai requisiti ed è basata sulla forza della molla richiesta, sulla direzione di movimento e sulle condizioni ambientali.
Le molle di tensione e le molle a compressione devono essere progettate per soddisfare i carichi previsti e la vita utile desiderata. Anche la selezione del materiale svolge un ruolo importante in questo caso. Ad esempio, vengono utilizzate molle di tensione in acciaio inox dove la resistenza alla corrosione è importante.
Diametro esterno avvolgimento molla
Il diametro esterno delle molle è il diametro esterno dell’avvolgimento o del corpo della molla. Influisce principalmente sullo spazio occupato dalla molla. Più grande è, meno idonea è la molla per applicazioni con spazio limitato, come l’elettronica. Il fattore di forma deve essere osservato anche in modo che i componenti adiacenti non siano sovraccaricati. Il diametro esterno influenza anche la costante elastica. Maggiore è il diametro esterno, maggiore è il carico, la molla può assorbire alla stessa corsa e allo stesso diametro del filo.
Le molle a compressione coniche differiscono dalle convenzionali molle cilindriche elicoidali, per esempio per via della forma conica dell’avvolgimento della molla, e hanno una caratteristica a molla progressiva.
Diametro del filo dell’avvolgimento
Il diametro del filo è il diametro del materiale del filo. Oltre ai fattori che influenzano anche il diametro esterno, il diametro del filo ha anche un’influenza diretta sulla corsa della molla. La corsa della molla è la differenza tra la lunghezza libera e la lunghezza compressa o allungata della molla sotto carico.
Le molle con un diametro del filo maggiore hanno generalmente una corsa della molla minore, mentre le molle con un diametro del filo minore consentono una corsa della molla maggiore.
Lunghezza libera della molla
La lunghezza libera indica la lunghezza che la molla ha alle due estremità senza carico. È la parte dell’area di carico dove la molla può funzionare efficacemente. La lunghezza libera è il punto di partenza per calcolare la corsa della molla.
Lunghezza massima della tensione di una molla di tensione
Per una molla di tensione, la lunghezza di tensione massima è la lunghezza massima che può essere ottenuta a entrambe le estremità quando si esercita una forza. La lunghezza massima della tensione limita la corsa della molla. Maggiore è la lunghezza massima di trazione con lo stesso materiale, diametro e resistenza del filo, maggiore è il carico assorbibile.
Lunghezza massima compressa di una molla a compressione
La lunghezza massima compressa è la lunghezza più breve possibile di una molla a compressione che è possibile quando compressa sotto un determinato carico a compressione senza che la molla a compressione si deformi o si guasti in modo permanente. La molla non deve raggiungere la lunghezza del blocco - la lunghezza quando le bobine della molla si toccano. Il design a molla prende in considerazione un buffer per la lunghezza del blocco per evitare il fondo.
Costante elastica per il calcolo delle molle elicoidali
La costante elastica (o velocità o rigidità di molla) descrive quanto una molla elicoidale si deforma quando viene esercitata una forza specifica su di essa. Viene misurata nell’unità Newton per metro (N/m).
Maggiore è la costante elastica in condizioni costanti,…:
- maggiore il carico assorbibile
- minore la corsa della molla
- maggiore la frequenza di risonanza
- maggiore l’effetto smorzante
A seconda dell’applicazione, può essere necessario un elevato grado di rigidità, ad esempio, al fine di controllare forze o movimenti precisi. Se si preferisce una sospensione più morbida o un migliore assorbimento degli urti, ciò può essere ottenuto con una minore rigidità.
Vuoi saperne di più sul calcolo delle molle di tensione e a compressione? Leggi l’articolo Calcolo per la progettazione delle molle.
Tensione rilassata delle molle elicoidali
La tensione rilassata è lo stress interno di una molla elicoidale nella sua posizione neutra o rilassata prima che venga esercitata una forza esterna su di essa. Una tensione più elevata e rilassata si traduce in una molla più rigida, mentre una tensione più bassa e rilassata si traduce in una molla più flessibile.
Esempi di applicazione per molle a compressione e molle di tensione
Esempi di applicazione per le molle di tensione possono essere, per esempio, l’ingegneria meccanica, dove le molle di tensione vengono usate per riportare le parti mobili nella posizione iniziale. Ciò consente di utilizzarle nei sistemi di sollevamento o posizionamento per mantenere un equilibrio o una tensione costante.
L’industria tessile utilizza molle di tensione nelle macchine per la filatura e la tessitura. Queste mantengono i filetti sotto tensione e assicurano che il filetto abbia la tensione corretta e sia tirato uniformemente durante il processo di produzione.
MISUMI offre un’ampia gamma di molle di tensione e a compressione per molte applicazioni diverse.
