Scegliere la molla metallica giusta per l’ applicazione desiderata non è sempre facile. In molti libri tecnici con basi costruttive, l’argomento delle molle è trattato in modo molto generale.
Se state cercando una molla standard, troverete una vasta gamma di molle nel nostro programma di stock con 12.600 misure in acciaio dolce e acciaio inossidabile. In caso contrario, inviate i parametri della molla desiderata per la progettazione e la quotazione tramite la richiesta di molle. Per chiarezza, abbiamo compilato i parametri più importanti per determinare la molla metallica adatta qui sotto:
Molle a compressione
Lemolle a compressione sono di gran lunga le più usate. Questo non è solo dovuto alla direzione dell’applicazione della forza, ma soprattutto alle migliori caratteristiche di carico della molla a compressione. Questo perché le molle a compressione sono meglio in grado di gestire forze maggiori e, per le applicazioni a fatica, variazioni di carico superiori a 107. Oltre all’ampia scelta di materiali per le varie applicazioni, la varietà di usi della molla di compressione può essere facilmente estesa con una vasta gamma di trattamenti superficiali. A causa dei dati di prestazione della molla di compressione, in alcuni casi ha persino più senso convertire un’applicazione di molla di tensione in una molla di compressione.
Molle a trazione
Lemolle di tensione sono le seconde più usate. Ovunque la forza debba essere applicata per tensione piuttosto che per compressione, non c’è modo di evitare la molla di tensione. In particolare, il design speciale con gli occhielli su entrambi i lati pone alcuni rischi che devono essere presi in considerazione nella progettazione della molla di tensione. Il fatto che la molla di tensione perde completamente la sua forza elastica in caso di rottura della molla deve anche essere preso in considerazione quando si usa una molla di tensione. Con la scelta del materiale, la varietà di applicazioni della molla di tensione è già ampiamente esaurita, poiché le spire adiacenti fanno sì che l’applicazione di un trattamento superficiale sia possibile solo con uno sforzo maggiore.
Schenkelfedern
Lemolle di torsione sono utilizzate per i movimenti rotatori, cioè ovunque si verifichi una sollecitazione di flessione. Non ci sono disegni speciali per le molle di torsione, cioè il corpo di una molla di torsione è sempre cilindrico con una caratteristica di molla lineare. Con le molle delle gambe, è più una questione di forma individuale della gamba, che è modellata in modo ottimale per introdurre la forza del movimento rotatorio. Come per la molla di estensione, è anche difficile applicare ulteriori proprietà alla molla di torsione per mezzo di un successivo trattamento superficiale a causa delle spire adiacenti.
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Determinazione della curva caratteristica della molla
Fondamentalmente, le molle metalliche vengono giudicate in base alla loro curva caratteristica. La caratteristica della molla è il carattere delle molle metalliche. Questo rappresenta il rapporto tra la forza della molla “F” e la corsa della molla “s”. A seconda del tipo di molla, del design della molla, della distanza tra le bobine e del sistema di molle, si possono generare caratteristiche lineari, progressive, degressive o combinate. Nel caso di una caratteristica lineare della molla (Fig. b: molla cilindrica), la forza viene erogata in modo uniforme, nel caso di una caratteristica progressiva (Fig. a: molla conica), lo sviluppo della forza aumenta con l’aumento del carico e nel caso di una caratteristica degressiva (Fig. c: molla a disco), lo sviluppo della forza diminuisce con il carico.
Nel caso della curva caratteristica combinata della molla (Fig. d: curva caratteristica 5), diversi stati di forza sono mappati lungo la curva caratteristica della molla. Questa caratteristica combinata della molla può essere generata con l’aiuto di sistemi a molla.
Requisiti per la molla di metallo
Una volta deciso il carattere della molla metallica con la curva caratteristica della molla o la curva di forza, i seguenti requisiti devono essere chiariti e specificati per la progettazione ottimale della molla metallica:
- Tipo di carico e durata utile
- Carico statico o quasi-statico con un carico temporalmente costante (statico) o temporalmente variabile con meno di 10.000 cicli di carico in totale o sollecitazione della corsa fino a 0,1 x forza della corsa continua.
- Carico dinamico con un carico variabile nel tempo con più di 10.000 cicli di carico in totale e sollecitazioni di sollevamento superiori a 0,1 x forza di sollevamento continua. In questo processo, la molla metallica viene solitamente installata pretesa e sottoposta a un carico periodico di rigonfiamento con una curva sinusoidale, che si verifica in modo casuale, come nel caso delle sospensioni delle automobili, per esempio. Questo può anche portare a bruschi cambiamenti di forze. Per i carichi dinamici, sono adatte soprattutto le molle a compressione e occasionalmente le molle a trazione con estremità avvitate.
- Temperatura di esercizio
La temperatura di funzionamento ha un’influenza decisiva sulla scelta del materiale appropriato. Per questo motivo, ci sono acciai per molle preferiti per le applicazioni a bassa temperatura e per quelle ad alta temperatura. Specialmente per le applicazioni ad alta temperatura, il rilassamento del materiale della molla deve essere preso in considerazione quando si progettano le forze. Una perdita di forza si verifica sotto tensione permanente e temperature più alte, che aumenta con l’aumentare della temperatura e della durata del carico.
- Medio ambiente
In quale ambiente si usa la molla di metallo? La molla deve essere resistente alla corrosione o agli acidi aggressivi? Si usa nell’industria alimentare o deve essere pura dal punto di vista medico? Tutti questi aspetti influenzano la scelta del filo d’acciaio per molle e un eventuale trattamento superficiale finale.
- Forze della molla e deflessioni della molla richieste
Quali forze elastiche dovrebbe generare la molla metallica a certe corse della molla? Nella maggior parte dei casi, le molle sono installate pretensionate, cioè la molla genera già una certa forza di pretensionamento a riposo. Questa forza è descritta come forza della molla precaricata “F1”. A questo scopo, si deve nominare la forza della molla richiesta, che la molla deve raggiungere nello stato di tensione. Questa forza della molla è descritta come forza della molla tesa “F2”. Oltre a queste due forze della molla, devono essere determinate le rispettive deflessioni della molla “s1” e “s2” o le lunghezze della molla “L1” e “L2”. Specialmente con carichi dinamici, è importante la corsa della molla “sh”, che descrive la corsa della molla tra “s1” e “s2”, o tra “L1” e “L2”. Più piccola è la corsa della molla, migliore è la capacità di carico dinamico della molla metallica.
- Spazio di installazione esistente
Quali sono le dimensioni dello spazio di installazione in cui deve essere utilizzata la molla? Che diametro e che lunghezza può o deve avere la molla metallica per poterla installare? Queste dimensioni di costruzione sono un prerequisito per la progettazione delle molle appropriate. Devono essere presi in considerazione anche i valori di tolleranza delle rispettive dimensioni nello stato di riposo e di carico.
- Situazione dell’installazione
A tal fine, è necessario verificare la situazione di installazione, a seconda della molla di compressione, di tensione o di torsione. Se, per esempio, la molla di compressione è guidata da un mandrino o all’interno di un manicotto, l’attrito durante il lavoro della molla deve essere preso in considerazione in un ciclo di isteresi. Se la molla di compressione viene installata senza guida, bisogna tenere conto dei diversi limiti di instabilità dei vari cuscinetti di estremità della molla. Con le molle di trazione, invece, è importante la posizione in cui si agganciano gli occhielli. Così, l’applicazione ottimale della forza per le molle di trazione è centrata su entrambi gli occhielli lungo l’asse longitudinale della molla. Molto spesso, gli occhielli sono disposti anche sul lato. Questo deve essere preso in considerazione di conseguenza nella progettazione della molla. E con la molla della gamba, la forma della gamba e la direzione di avvolgimento devono essere adattate alla situazione di installazione. Inoltre, è importante che le molle di torsione siano sempre caricate solo nella direzione della bobina.
- Campo di tolleranza
Infine, si deve tener conto della zona di tolleranza del rispettivo tipo di molla. Questo perché ogni molla di metallo è fabbricata entro un certo intervallo di tolleranza durante la produzione, in modo che la molla sia prodotta in modo ottimale per l’applicazione. Questa zona di tolleranza è indicata per le molle metalliche dei gradi 1, 2 e 3. Normalmente, le molle metalliche sono prodotte nel grado 2, che corrisponde a un campo di tolleranza fino al dieci per cento, soprattutto per le dimensioni più piccole della molla. Il campo di tolleranza è più piccolo per il grado 1, con costi di produzione più alti, e più grande per il grado 3, con costi di produzione più bassi.
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I parametri più importanti della molla in un colpo d’occhio
In sintesi, tutti i parametri importanti della molla per una selezione ottimale della molla e la progettazione della molla metallica:
Tipo di molla
Molla di compressione– Molla di tensione – Molla di torsione – Sistema a molla
Caratteristica della primavera
► lineare – progressivo – degressivo – combinato
Tipo di carico e durata utile
Vita
► Cambio di carico totale (corse della molla)
Temperatura di esercizio
► Temperatura ambiente in cui viene utilizzata la molla
Medio ambiente
► Liquidi, gas … in cui è inserita la molla
Forze della molla a certe corse o lunghezze della molla
► forza della molla precaricata = F1 a s1 o L1
► forza della molla tesa = F2 a s2 o L2
F1 forza della molla precaricata in N
s1 Corsa della molla precaricata o L1 Lunghezza della molla precaricata
F2 forza della molla tesa in N
s2 corsa della molla in tensione o L2 lunghezza della molla in tensione
Spazio di installazione esistente
Lunghezza e larghezza dello spazio diinstallazione
Lunghezza della molla tra i punti di applicazione dellaforza
Situazione dell’installazione
per molle di compressione
Guida tramite mandrino e/omanicotto
► Senza guida, osservare il limite di instabilità del cuscinetto dell’estremità della molla
per molle di tensione
► Applicazione della forza centralizzata o decentralizzata
Posizione degli occhielli (angolo di torsione degli occhielli tra loro) e posizione degli occhielli (centrica/laterale)
per molle di torsione
► Forma della gamba per un assorbimento ottimale della forza
► Direzione di avvolgimento del carico
Le molle metalliche con caratteristica di molla lineare, nei materiali delle molle in acciaio normale EN 10270-1 e in acciaio inossidabile EN 10270-3-1.4310, si trovano in 12.600 dimensioni di molla nel catalogo delle molle Gutekunst. Per tutte le applicazioni di molle non lineari, è sufficiente inviare i parametri della molla richiesti a order@gutekunst-co.com o utilizzare il modulo di richiesta Gutekunst.
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