El resorte de compresión, a veces también conocido como resorte helicoidal, es un dispositivo mecánico que se utiliza para almacenar energía potencial durante la compresión y liberar esa energía cuando se elimina la fuerza de compresión. Los muelles suelen estar hechos de materiales como el acero o el acero inoxidable y forman una espiral. El espaciado de la bobina del resorte es muy estrecho, por lo que cuando se aplica una fuerza externa, se comprimirán, y cuando se elimine la fuerza, se expandirán.
Aplicación de resorte de compresión
La gama de aplicación de los resortes de compresión es muy amplia, desde motores de automóviles y grandes máquinas de estampado hasta grandes electrodomésticos y cortadoras de césped, así como equipos médicos, teléfonos móviles, productos electrónicos y dispositivos de instrumentos sensibles. La instalación más básica es en cualquier lugar donde se necesite un botón. Los resortes cónicos se usan comúnmente en aplicaciones que requieren una baja altura sólida y una mayor resistencia a las olas.
Método de diseño del resorte de compresión
Todos los resortes almacenan y liberan energía, por lo que los ingenieros y diseñadores deben tener un conocimiento profundo de la física de los resortes. Un resorte es un mecanismo simple cuyo comportamiento es predecible. Un principio fundamental en el diseño de resortes es la Ley de Hooke, que establece que la fuerza requerida para deformar un resorte es proporcional a la cantidad de deformación. Cuando se comprime el resorte de compresión, la fuerza requerida para el resorte de compresión aumentará.
La constante del resorte, medida en newtons por metro (unidad SI) o libras por pulgada, determina la fuerza requerida para la deformación del resorte. Cuanto mayor sea la constante del resorte, mayor será la rigidez del resorte. Los factores que afectan la constante del resorte incluyen el diámetro del alambre, el diámetro de la bobina, la longitud libre y el número efectivo de bobinas. La energía almacenada en un resorte comprimido depende de las propiedades del material, el diámetro del alambre y el número de bobinas del resorte. La velocidad o rigidez de un resorte depende del diámetro del alambre y del número de bobinas. La velocidad de un resorte es el cambio en la fuerza por unidad de longitud, medido en libras por pulgada o newtons por milímetro. La velocidad del resorte se puede ajustar cambiando el diámetro del alambre o el número de bobinas.
Consideraciones físicas para resortes de compresión
Diámetro exterior (OD): Al insertar un resorte de compresión en un orificio, se debe considerar su diámetro exterior. Si el resorte va a estar rodeado por cualquier componente interno del dispositivo, también se deben medir sus dimensiones. El diámetro exterior (OD) de un resorte se expandirá durante la compresión, lo cual es crucial si el resorte se usa en un tubo o orificio. El diámetro exterior se mide desde el borde exterior de una bobina hasta el borde exterior de la otra bobina.
El proceso de fabricación tiene limitaciones en el diámetro exterior del resorte, lo que puede afectar el tamaño de la carcasa requerido para el ensamblaje. Los fabricantes de resortes generalmente proporcionan el diámetro del orificio de trabajo en función de la expansión esperada del diámetro exterior y las tolerancias de fabricación. Esta información es crucial para especificar sus necesidades al pedir resortes personalizados o seleccionar de los catálogos de inventario.
Diámetro interior (ID): Al instalar un resorte de compresión en un eje o husillo, se debe considerar su diámetro interior. Para evitar la fricción, se debe mantener un pequeño espacio de al menos una diezmilésima de pulgada entre el eje y el resorte. El diámetro interior se determina restando el doble del diámetro del alambre del diámetro exterior.
Diámetro interior del muelle de compresión
Longitud libre: Para garantizar que el muelle de compresión mantenga su estado y posición precargados, se recomienda que la longitud libre sea ligeramente superior al espacio disponible. La longitud libre se refiere a la longitud de un resorte de compresión cuando no está comprimido, cargado o sometido a ninguna fuerza. Se mide de un extremo del muelle al otro o de punta a punta.
Longitud libre de resorte de compresión y altura sólida
Altura física: La altura física del resorte está determinada por el diámetro del alambre y el número total de bobinas. Asegúrese de que la altura de carga del resorte no exceda ni caiga por debajo de su altura física.
El entorno de trabajo de un resorte, incluidos factores como la temperatura y la humedad, puede afectar su rendimiento. Aunque los materiales más caros pueden soportar temperaturas más altas, también aumentan el costo total del resorte.
Paso de resorte: El paso de resorte se refiere al espacio entre bobinas adyacentes, medido desde el centro de un cable hasta el centro de otro cable. Para determinar el paso, mida el espacio entre las bobinas y agregue el grosor del alambre.
Mida el paso del resorte de compresión
Bobina activa: En un resorte de compresión, una bobina activa se refiere a una bobina que se comprime y se desvía cuando se aplica una carga al resorte. Estas bobinas son responsables del movimiento y la función del resorte.
Número de bobinas de bus: El número de bobinas de bus en un resorte de compresión incluye las bobinas efectivas y las bobinas cerradas sin paso, que no participan en la deflexión.
Al elegir un resorte de compresión, es importante comprender el número total de bobinas y el número efectivo de bobinas. El resorte de extremo cerrado o de extremo rectificado tiene bobinas no efectivas en el extremo, mientras que todas las bobinas del resorte de compresión de extremo abierto son efectivas y participan en el transporte de la carga.
Comprender la constante del resorte es crucial para que los fabricantes garanticen un rendimiento adecuado del resorte. Si la constante del resorte es demasiado alta o el alambre del resorte es demasiado delgado, el resorte puede fallar. Los resortes grandes deben fabricarse con precisión para evitar inestabilidad y posibles daños. La máquina bobinadora de resortes se calibra cuidadosamente a través de cálculos precisos para garantizar que los resortes producidos cumplan con las especificaciones requeridas.