Come funziona un file Molla di tensione prodotto, quale influenza hanno i design delle molle a trazione, le forme degli occhielli, le caratteristiche della molla e i materiali delle molle e cosa significano termini tecnici come precarico, rilassamento, resistenza allo snervamento e carico dinamico in una molla a trazione? Questo articolo specialistico di Gutekunst Federn risponde a tutte queste domande con le conoscenze di base per il design della prossima primavera.
Le molle di trazione sono utilizzate come molle di richiamo nella costruzione di veicoli, ad esempio, così come nelle porte del garage, nelle serrature, nei cassetti dei letti e in Relé nella costruzione di impianti e attrezzature. A volte vengono utilizzati anche sistemi di molle a trazione con diverse molle a trazione. Gli esempi di applicazione più comuni sono gli assemblaggi di molle per porte da garage o i meccanismi pieghevoli per box letto in collegamento in parallelo, dove componenti di massa maggiore sono tenuti in posizione con forze e momenti elastici costanti.
Produzione e materiale
Le molle di tensione sono realizzate con fili di acciaio a molla tondi o ovali. Il filo di acciaio per molle viene solitamente portato in qualsiasi forma desiderata nel processo di formatura a freddo, sia dai venti con un sistema Einingers attorno a un mandrino o - in argano a molla completamente automatico - usando più perni guida filo in Zweifinger- o Dreifingersystem. Gli occhielli sono formati direttamente durante l'avvolgimento o impostati in un'operazione successiva. Le molle di tensione sono generalmente prodotte cilindricamente con un occhiello tedesco 1 / 1 sui lati secondo la norma EN 13906-2. Ecco come avviene la produzione di una molla in metallo:
Disegni a molla e forme ad occhiello
Oltre alla Zugfederbauform cilindrica con una caratteristica di molla lineare, vengono prodotte spesso molle di trazione coniche o a forma di barilotto. Si ottiene con le estremità coniche coniche della molla, oltre a una caratteristica della molla progressiva, una vita più lunga. Una curva di forza decrescente non può essere generata tramite il design della molla di tensione. A tale scopo, è necessario un meccanismo a leva della molla di tensione, come in una scatola da letto.
A seconda dell'applicazione, vengono utilizzate diverse forme di occhielli. Oltre alle classiche forme degli occhielli come l'occhiello tedesco 1 / 1 o l'occhiello del gancio, vengono offerti anche terminali a molla ancora più resistenti come il bullone filettato o il tappo filettato avvitato, che prolungano la durata. In generale, le molle di tensione non sono adatte all'uso permanente a causa degli occhielli, poiché la connessione degli occhielli alla curva di transizione è un punto debole importante.
Nel caso degli occhielli con molla di trazione, si verificano tre forze: carico di trazione, carico torsionale e carico di flessione. Pertanto, con le molle di tensione, occorre anche prestare attenzione per garantire che la forza agisca centralmente sull'occhio, altrimenti aumenta il rischio di rottura del paranco. Inoltre, il raggio di transizione (r) dal corpo della molla all'occhio della molla deve essere sempre maggiore dello spessore del filo (d).
Precarico più desiderato
Quando la molla viene prodotta durante la fabbricazione da una torsione contro la svolta successiva, un pregiudizio. Questo errore è ampiamente desiderato perché riduce al minimo la lunghezza operativa richiesta della molla di tensione. Tuttavia, nella produzione di molle di trazione, maggiore è il precarico, maggiore è lo sforzo di produzione. Il precarico dipende anche dal rapporto di avvolgimento "w = D / d" (D = diametro di giro medio, d = spessore del filo) e diminuisce con l'aumentare del rapporto di avvolgimento.
Se non si desidera una molla di tensione, come una molla, questa può essere rimossa quasi completamente da una temperatura di tempra più alta e da un tempo di tempra più lungo. Anche le molle di tensione termoformate non contengono errori. Al fine di garantire le proprietà della molla richieste, quali dimensioni o proprietà della forza, dopo la produzione, il pretensionamento (F0) o il diametro medio dell'avvolgimento (D) è normalmente tollerato come compensazione della produzione.
Rilassamento, stress da taglio e forze elastiche
Se la molla di tensione viene caricata per un periodo di tempo più lungo a temperature più elevate, - come con tutte le molle di metallo - si perde una certa percentuale della forza della molla. Questa perdita di potere si chiama rilassamento. Aumenta con l'aumentare della temperatura e della tensione. Poiché il rilassamento può comportare una perdita di forza fino a 20%, a seconda del materiale e della temperatura, la massima deflessione della molla non deve superare 80% della sollecitazione consentita.
Se la sollecitazione a taglio supera il valore ammissibile della resistenza allo snervamento sotto carico della molla di tensione, si verifica una riduzione permanente del precarico o una deformazione della molla di tensione. Inoltre, si dovrebbe prestare attenzione alla vibrazione di risonanza della molla di tensione. Idealmente, le vibrazioni della frequenza di eccitazione sono dieci volte più piccole della frequenza naturale della molla, altrimenti si possono verificare significativi aumenti di tensione, che portano alla rottura della molla.
La forza della molla / rigidità della molla dipende dal filo di acciaio della molla e dalla velocità della molla o dalla costante della molla. La velocità della molla definisce anche il rapporto tra forza della molla e corsa della molla. Fondamentalmente, il dimensionamento della forza elastica può essere influenzato dalle seguenti misure:
- Diametro del filo (d) maggiore> molla più dura
- Diametro bobina (De) maggiore> molla più morbida
- Numero di spire elastiche (n) maggiore> molla più morbida
Carico dinamico
I carichi dinamici sono carichi variabili nel tempo con più di corse 10.000. A differenza delle molle di compressione, non esistono diagrammi di resistenza alla fatica per le molle di tensione che specificano un potenziale campo di sollecitazione dinamico basato su materiale, diametro del filo e tensione della corsa. La ragione di ciò è la varietà delle forme degli occhielli, che per la maggior parte non hanno resistenza alla fatica a causa della curva di transizione dal corpo della molla all'occhiello. Le forme ad occhiello come il tappo filettato avvitato o il bullone filettato arrotolato hanno proprietà dinamiche migliori. Tuttavia, devono essere eseguiti test di resistenza dinamici reali per ciascun carico di lavoro utilizzato con ciascuna molla di tensione utilizzata dinamicamente.
Materiale e superficie della molla
La scelta del filo di acciaio per molle non influenza solo la forza della molla, ma offre anche le proprietà appropriate per ogni applicazione della molla. Oltre ai normali fili di acciaio per molle non legati, vengono utilizzati acciai per molle inossidabili, fili per molle per valvole in lega di SiCr, leghe di rame per buone proprietà elettriche, leghe di nichel per elevata resistenza al calore e alla corrosione e leghe di titanio per le massime esigenze della tecnologia aeronautica. Inoltre, è possibile applicare vari trattamenti superficiali per ottimizzare la molla. Tuttavia, le molle di tensione sono difficili da affiorare perché le curve sono così vicine tra loro. #
Vantaggi e svantaggi delle molle di trazione
Gli svantaggi della molla di tensione sono le dimensioni dello spazio di installazione, il punto sensibile sull'occhiello e la conseguente perdita totale della forza della molla dopo un Ösenbruch. I principali vantaggi della molla di trazione sono la libertà di piegatura, la possibilità di trasmissione di potenza centrica e la libertà dall'attrito mediante l'eliminazione di elementi di guida come manicotto o mandrino.
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