Muelle helicoidal - Coil spring

Un resorte helicoidal es un dispositivo mecánico que se usa típicamente para almacenar energía y luego liberarla, para absorber golpes o para mantener una fuerza entre las superficies en contacto. Están hechos de un material elástico con forma de hélice que vuelve a su longitud natural cuando se descarga.

Bajo tensión o compresión, el material (alambre) de un resorte helicoidal sufre una torsión. Por lo tanto, las características del resorte dependen del módulo de corte , no del módulo de Young .

También se puede utilizar un muelle helicoidal como muelle de torsión : en este caso, el muelle en su conjunto se somete a torsión alrededor de su eje helicoidal. De este modo, el material del resorte está sometido a un momento de flexión , ya sea reduciendo o aumentando el radio helicoidal. En este modo, es el módulo de Young del material el que determina las características del resorte.

Los resortes helicoidales de metal se fabrican enrollando un cable alrededor de un formador con forma; se usa un cilindro para formar resortes helicoidales cilíndricos.

Los muelles helicoidales para vehículos suelen estar hechos de acero endurecido . Una máquina llamada bobinadora automática toma un alambre de resorte que se ha calentado para que se le pueda dar forma fácilmente. Luego se alimenta a un torno que tiene una varilla de metal con el tamaño de resorte helicoidal deseado. La máquina toma el alambre y lo guía sobre la varilla giratoria y lo empuja a través de la varilla para formar múltiples bobinas. Luego, el resorte se expulsa de la máquina y un operador lo pondrá en aceite para que se enfríe. Luego, el resorte se templa para que pierda la fragilidad al enfriarse. El tamaño y la resistencia de la bobina se pueden controlar mediante el tamaño de la varilla del torno y el material utilizado. Se utilizan diferentes aleaciones para obtener ciertas características del resorte, como rigidez, amortiguación y resistencia.

Tasa de primavera

La velocidad del resorte es la medida de cuánto puede contener un resorte helicoidal hasta que se comprime 1 pulgada (2.54 cm). La tasa de resorte normalmente la especifica el fabricante. Si un resorte tiene una tasa de 100, entonces el resorte se comprimiría 1 pulgada con 100 libras (45 kg) de carga.

Variantes

Los tipos de resortes helicoidales son:

• Resortes helicoidales de tensión / extensión, diseñados para resistir el estiramiento. Por lo general, tienen una forma de gancho o de ojo en cada extremo para sujetarlos.
• Muelles helicoidales de compresión, diseñados para resistir la compresión. Un uso típico de los resortes helicoidales de compresión es en los sistemas de suspensión de automóviles .
  • Los resortes de voluta se utilizan como resortes de compresión de carga pesada. Una tira de placa se enrolla en forma de hélice y espiral. Cuando se comprime, la tira es más rígida de borde que una bobina de alambre, pero la disposición en espiral permite que las vueltas se superpongan en lugar de tocar fondo entre sí.
  • Los resortes de arco (
  resortes de arco) son una forma especial de resorte helicoidal que se desarrolló originalmente para su uso en el volante de inercia de doble masa de los trenes de transmisión de motores de combustión interna . La fuerza se aplica a través de los extremos del resorte. Se puede transmitir un par alrededor de un eje a través de la fuerza dirigida a lo largo de este eje helicoidal y el brazo de palanca al punto central del sistema .${\ Displaystyle M = F \ cdot r}$${\ Displaystyle F}$${\ Displaystyle r}$

Resortes de torsión, diseñados para resistir acciones de torsión. A menudo asociado a pinzas para la ropa o puertas basculantes de garaje.

Aplicaciones

Los resortes helicoidales tienen muchas aplicaciones; los notables incluyen:

• Muelles de pandeo en teclados de computadora
• Bobinas de colchón en colchones de muelles internos
• Muelles helicoidales para tapicería en tapicería
• Muelles helicoidales en suspensión de coche

Los resortes helicoidales se utilizan comúnmente en la suspensión de vehículos . Estos resortes son resortes de compresión y pueden diferir mucho en resistencia y tamaño dependiendo de la aplicación. Una suspensión de muelles helicoidales puede ser rígida a blanda dependiendo del vehículo en el que se utilice. El resorte helicoidal puede montarse con un amortiguador o montarse por separado. Los resortes helicoidales en los camiones les permiten viajar sin problemas cuando están descargados y, una vez cargados, el resorte se comprime y se vuelve rígido. Esto permite que el vehículo rebote menos cuando está cargado. La suspensión de muelles helicoidales también se utiliza en automóviles de alto rendimiento para que el automóvil pueda absorber golpes y tener un balanceo bajo de la carrocería. En vehículos todoterreno se utilizan por su rango de recorrido que permiten al volante.

• Muelles helicoidales en el motor

Los resortes helicoidales se utilizan en el motor. Estos resortes son resortes de compresión y juegan un papel importante en el cierre de las válvulas que alimentan el aire y dejan salir los gases de escape de la cámara de combustión. El resorte está unido a un balancín que está conectado a la válvula.

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  Muelle helicoidal en tren de válvulas

Los resortes helicoidales de tensión y extensión de un material, diámetro de alambre y diámetro de bobina determinados ejercen la misma fuerza cuando están completamente cargados; un mayor número de bobinas simplemente aumenta (linealmente) la longitud libre y la longitud comprimida / extendida.

Ver también

• Carretón
• Ballesta
• Amortiguador
• Primavera (dispositivo)
• Sistema Timmis , una forma temprana de resorte helicoidal utilizado en ejes ferroviarios.

Referencias

enlaces externos

• Helical Spring de Sándor Kabai en The Wolfram Demonstrations Project .
• Instituto de Tecnología de Primavera
• Spring Manufacturers Institute Archivado el 28 de septiembre de 2020 en la Wayback Machine.
• [1] , tutorial de Dave Silberstein.
• "Usted salta de la mañana a la noche" , abril de 1949, artículo de Popular Science sobre los conceptos básicos de la fabricación de resortes helicoidales de acero.