La giusta molla in metalloScegliere 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, abbiamo compilato i parametri più importanti per selezionare la molla metallica giusta qui sotto.

Per cominciare, una breve panoramica dei diversi tipi di piume:

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.

Determinazione della curva caratteristica della molla

Caratteristiche primaverili
Caratteristiche primaverili

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.

Figura d: curva caratteristica della molla combinata
Figura d: curva caratteristica della molla combinata

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:

  1. 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.
  1. Temperatura di esercizio
Processo di rilassamento grafico
Processo di rilassamento

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.

  1. 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.

  1. Forze della molla e deflessioni della molla richieste

Forza della molla precaricata F1 a s1 o L1

Forza della molla tesa F2 a s2 o L2

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.

Diagramma vibrazionale molla a compressione dinamica

  1. 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.

  1. Situazione dell’installazione
Molle in acciaio a ciclo di isteresi
Ciclo di isteresi

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.

Cuscinetti a molla

  1. 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.

Video

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 compressioneMolla di tensioneMolla di torsioneSistema a molla

Caratteristica della primavera

lineare – progressivo – degressivo – combinato

Tipo di carico e durata utile

statico – dinamico

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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