Un resorte de torsión es un resorte mecánico que funciona aplicando torque o fuerza de torsión cuando se retuerce a lo largo de su eje. El resorte está hecho de alambre metálico enrollado en forma de espiral, con un extremo del cable conectado a un punto fijo y el otro extremo conectado a un punto giratorio. Cuando el punto de rotación gira, el resorte almacena energía girando, y cuando se libera la fuerza de rotación, el resorte liberará y liberará la energía almacenada. Aunque el nombre implica otros significados, los resortes de torsión soportan la tensión de flexión en lugar de la tensión de torsión. Pueden almacenar y liberar energía angular, o fijar estáticamente el mecanismo en su lugar haciendo que las patas se desvíen alrededor del eje central del cuerpo.
Los resortes de torsión generalmente están bien enrollados, pero pueden tener un paso para reducir la fricción entre las bobinas. Un resorte de torsión puede resistir la fuerza ejercida por torsión o rotación. Dependiendo de la aplicación, el resorte de torsión puede diseñarse para girar en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj, lo que determinará la dirección del viento.

La estructura del resorte de torsión está diseñada para almacenar y liberar energía angular, o para fijar estáticamente el mecanismo haciendo que las patas se desvíen alrededor del eje central del cuerpo. Cuando este tipo de resorte se desvía en la dirección preferida del viento de fabricación, el diámetro del cuerpo principal disminuirá y la longitud del cuerpo principal aumentará ligeramente.

Los resortes de torsión tienen una amplia gama de aplicaciones y son esenciales en diversas industrias. Ejemplos de aplicación comunes de resortes de torsión incluyen:
Industria automotriz: Los resortes de torque se utilizan para las bisagras de las puertas y las suspensiones de los vehículos, lo que ayuda a garantizar el buen funcionamiento de estos componentes
Hogar: Estos resortes son adecuados para puertas de garaje, pinzas de ropa y portaclips, lo que les ayuda a funcionar sin problemas.
Industria electrónica: Los resortes de par juegan un papel crucial en el funcionamiento de interruptores y cámaras, lo que los convierte en un componente esencial en los dispositivos electrónicos.
Juguetes y bienes de consumo: Se utilizan para juguetes, relojes y otros bienes de consumo que requieren fuerza de rotación.
Mecánico: Los resortes de torsión se usan comúnmente en varios tipos de maquinaria para facilitar el buen funcionamiento de las palancas y otros componentes.
Industria naval y de deportes al aire libre: Los resortes retorcidos se utilizan en dispositivos que salvan vidas, como los escalones de embarque de barcos personales, y su durabilidad y resistencia a la corrosión son cruciales.

Al diseñar un resorte de torsión, es importante tener en cuenta su aplicación y si necesita cables circulares, rectangulares o irregulares (como cables cuadrados). El diseño de resorte de torsión más simple y común es un resorte de torsión monolítico hecho de alambre rectangular, con extremos rectos en ambos extremos, pero este formato de diseño se puede modificar mediante flexión y conformado.
Debido al hecho de que la posición de los cojinetes/conectores de las patas debe estar en el lado izquierdo o derecho durante el montaje, la dirección del viento de fabricación también es importante para las aplicaciones de resortes de torsión. Un resorte de torsión generalmente está soportado por una varilla (mandril) que está alineada con la línea de bisagra teórica del producto final. El diseño de resortes de doble torsión es más complejo y requiere considerar los métodos de fabricación. Los resortes de torsión dobles se enrollan desde el centro, mientras que los resortes de torsión simples se enrollan desde ambos extremos.

La estructura del resorte de torsión tiene como objetivo almacenar y liberar energía o fijar el mecanismo en su lugar desviando el eje alrededor de la línea central del cuerpo principal. Cuando se desvían en la dirección correcta, reducen el diámetro del cuerpo y aumentan su longitud.
La dirección de bobinado del resorte de torsión debe cumplir con los requisitos específicos de su aplicación. Al ensamblar, las patas de soporte de carga deben ubicarse en el lado correcto (izquierdo o derecho) para garantizar una alineación adecuada. El resorte de torsión está soportado por un husillo correspondiente a la línea de bisagra de la aplicación.
Diámetro interior
El diámetro interior de un muelle de torsión es la anchura interior de la hélice helicoidal, medida perpendicularmente al eje central. Este tamaño determina el diámetro exterior del eje o mandril que se puede cargar suavemente en el resorte. Para un funcionamiento óptimo, se recomienda incluir un espacio del 10% en el diámetro interior para permitir que los componentes insertados se muevan libremente.
Diámetro exterior
El diámetro exterior de un resorte de torsión es el ancho fuera de la hélice helicoidal, medido perpendicularmente a la línea central. Este tamaño define el diámetro del orificio de inserción del resorte, teniendo en cuenta todas las holguras necesarias para garantizar el libre funcionamiento del resorte.
Diámetro del alambre
El diámetro del alambre se refiere al grosor del alambre utilizado para enrollar y formar resortes de torsión.
El diámetro promedio se calcula restando el diámetro del alambre del diámetro exterior y se utiliza para los cálculos de tensión y tasa de resorte.
Longitud del cuerpo
La longitud principal de un resorte de torsión se mide cuando el resorte está en un estado descargado y se determina midiendo la superficie exterior de la bobina final. A medida que se aplica el par, la longitud del cuerpo principal aumenta mientras que el diámetro del resorte disminuye.
Longitud de la pierna
La longitud de la pata de un resorte de torsión se refiere a la distancia desde el extremo de la pata del resorte hasta el eje central de la bobina. Afectará la carga o el par requerido para almacenar energía en el resorte. Cuanto más corta sea la pata, mayor será el par necesario para doblar la bobina. Además, las patas del resorte de torsión pueden tener diferentes longitudes.
Círculo de autobuses
El número total de bobinas en un resorte de torsión se refiere al número efectivo de bobinas en la bobina. Una bobina efectiva es una bobina que se retuerce o se desvía bajo carga y libera energía cuando se suelta el resorte. Debido a las bobinas no activas ocupadas por las patas, el número total de bobinas en el bus es ligeramente menor que el número total de bobinas. Para un resorte de torsión con un ángulo de pata de 0 ° en la posición libre, el valor total de la bobina es un número entero.
Dimensiones del muelle de torsión
betún
El paso de un resorte de torsión es la distancia de la línea central entre dos bobinas efectivas adyacentes. En un resorte fuertemente enrollado, el paso es aproximadamente igual al diámetro del alambre. Sin embargo, los resortes bobinados densos generan fuerzas de fricción significativas durante el proceso de deflexión. Por lo general, se recomienda especificar el número total de vueltas y la longitud del cuerpo del resorte de torsión, en lugar del paso.
Dirección de bobinado
La dirección de bobinado de un resorte de torsión es específica, puede ser diestro o zurdo. Cuando se enrolla hacia la derecha, la bobina gira en el sentido de las agujas del reloj, y cuando se enrolla hacia la izquierda, la bobina gira en sentido contrario a las agujas del reloj. Al observar la parte superior del resorte de torsión, la dirección del bobinado se puede identificar fácilmente.
El diseño de los resortes de torsión debe garantizar que la carga y la dirección del devanado sean consistentes. Si la carga y la dirección del devanado deben ser opuestas, se deben reducir la carga y la deflexión angular.
Comprender la dirección del devanado es crucial para el funcionamiento normal de un resorte de torsión, ya que determina la dirección de la deflexión. La ubicación de los resortes de torsión en las aplicaciones depende de la dirección del bobinado, lo que puede afectar el posicionamiento y el movimiento de las patas delanteras y traseras.
Para los resortes de torsión diestros, las patas traseras se girarán en el sentido de las agujas del reloj, mientras que las patas delanteras se torcerán en el sentido contrario a las agujas del reloj. En el caso de los muelles de torsión a la izquierda, la situación es exactamente la contraria: las patas traseras se moverán en sentido contrario a las agujas del reloj, mientras que las delanteras se moverán en el sentido de las agujas del reloj.
La dirección de bobinado del resorte de torsión
Ángulo de la pierna
El ángulo de la pata de un resorte de torsión es el ángulo entre las patas cuando el resorte no está cargado, que va de 0 ° a 360 °. Los ángulos de pata de resorte de torsión estándar comunes en las tiendas son 90 °, 180 °, 270 ° y 360 °. Además, los fabricantes pueden personalizar los ángulos de las patas para cumplir con los requisitos específicos del cliente.
Ángulo de la pierna
El ángulo de la pierna afectará el número total de vueltas del resorte de torsión. Como se mencionó anteriormente, el número de bobinas de bus es ligeramente menor que el número total de bobinas en el devanado. La siguiente fórmula describe la relación entre el ángulo de la pierna y el número de vueltas del autobús.
Ángulo de la pierna en posición libre = número de bobinas inactivas (valor fraccionario) x 360 °
Dirección de la pierna
La dirección de la pata de un resorte de torsión se refiere a la forma en que la pata se dobla en relación con el diámetro del resorte. La flexión brusca de las patas de apoyo puede limitar la capacidad de carga del resorte, ya que la tensión a menudo se concentra en el área de flexión. Los tipos comunes de direcciones de pierna incluyen axial, tangencial, radial y radial tangencial. Entre ellos, la configuración tangencial de la pierna soporta la tensión mínima.
Dirección de la pierna
Estilo de pierna
Las patas de un resorte de torsión se pueden torcer, doblar, enganchar o enrollar para facilitar la instalación y operación. Los siguientes son estilos de patas comunes para resortes de torsión, pero se pueden proporcionar estilos de patas personalizados de acuerdo con los requisitos del cliente.
Pierna recta
Pata recta desplazada
Extremo de gancho corto
Extremo abatible
Extremo circular
Estilo de pierna
El rendimiento de un resorte de torsión está determinado por las siguientes características y parámetros:
Índice de primavera
El índice de resorte es la relación entre el diámetro promedio y el diámetro del alambre de un resorte de torsión. Proporciona información sobre la estanqueidad, la resistencia y la capacidad de fabricación de las bobinas de resorte. Al reducir el índice del resorte, la resistencia del resorte se puede aumentar aumentando el diámetro del alambre o reduciendo el diámetro exterior del resorte. En comparación con los resortes de alambre delgado, los resortes de alambre grueso tienen mayor resistencia. Bajar el índice del resorte apretará la bobina y aumentará la fuerza, pero también aumentará la tensión de compresión en la bobina. Debido al mayor desgaste del molde y al procesamiento adicional requerido para prolongar la vida útil, la fabricación de resortes con índices más bajos es más desafiante. No se pueden fabricar muelles con un índice inferior a 4 o superior a 25, y el rango ideal suele estar entre 6 y 12.
Deflexión angular
La deflexión angular es la distancia angular a la que una pata de un resorte de torsión se mueve de una posición libre a un estado cargado.
Desplazamiento angular
Deflexión máxima
La deflexión máxima permitida es la deflexión angular máxima que el resorte de torsión puede alcanzar bajo carga, sin flexión ni tensión excesiva. Si el resorte excede esta deflexión, es posible que la bobina no pueda volver a su posición original después de que se retire la carga debido a la cesión del material.
La deflexión angular máxima es el grado en que un resorte de torsión puede torcerse bajo carga, más allá del cual se doblará debido a una tensión excesiva. Generalmente, los resortes de torsión con diámetros más grandes y más bobinas tienen una mayor capacidad de deflexión. Por ejemplo, los resortes de puertas de garaje pueden soportar múltiples rotaciones sin doblarse debido a su gran cantidad de bobinas y baja tensión de diseño.
Carga máxima
La carga máxima es el par máximo que el resorte de torsión puede aplicar a la pata del resorte antes de doblarse. La capacidad de carga de un resorte de torsión está limitada por la deflexión máxima o la carga máxima (lo que ocurra primero).
Rigidez elástica
La rigidez del resorte es una medida de la fuerza de rotación aplicada a un resorte de torsión por unidad de desplazamiento angular. La siguiente fórmula se puede utilizar para calcular la rigidez del resorte de un resorte de torsión en espiral circular:
Tasa de resorte por grado (libras pulgadas/grado)=. PL/Θ = E xd^4 / 3888 x D x Na
En esta ecuación, P representa la carga, L representa el brazo de fuerza, Θ representa el desplazamiento angular, d representa el diámetro del alambre, D representa el diámetro promedio, Na representa el número efectivo de bobinas y E representa el módulo elástico del material. La constante 3888 es un coeficiente teórico utilizado para ajustar la fricción entre bobinas adyacentes y entre el cuerpo del resorte y los componentes conectados.
La siguiente tabla proporciona el módulo elástico de diferentes tipos de alambres de resorte de torsión, que es crucial para calcular la rigidez del resorte:
Módulo elástico del alambre de resorte
Módulo elástico del alambre de resorte (psi x 10 6)
Línea de Música 30
Acero inoxidable 302, 304 y 316 grados 28
17-7 acero inoxidable 29.5
Cromo Vanadio Thirty
Cromo silicio treinta
Bronce fosforado 15
La constante del resorte está relacionada con el par y el desplazamiento angular, como se muestra en la siguiente ecuación. Esta relación ayuda a determinar la cantidad de par requerido para un desplazamiento angular específico o la cantidad de desplazamiento angular requerido para generar una determinada fuerza.
Desplazamiento angular = par / rigidez del resorte
Par = rigidez del muelle x desplazamiento angular
presión
La tensión de flexión de un resorte de torsión helicoidal se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
Esfuerzo de flexión (psi)=32 PLK/π d ³
Aquí, K representa el coeficiente de corrección de la tensión de flexión. Cuando se aplica torque al resorte de torsión, tanto el diámetro interior como el exterior aumentan debido a la mayor tensión de flexión en la superficie interior en comparación con la superficie exterior. Para los muelles de torsión circulares en espiral, el factor de corrección de la tensión de flexión para el diámetro interior se calcula utilizando la siguiente fórmula desarrollada por Wahl:
ID de información clave=[4C ² - C-1]/[4C (C-1)]
Aquí\ (C \) representa el índice de resorte. La tensión de flexión en los diámetros interior y exterior se puede calcular aproximadamente utilizando la siguiente fórmula:
ID de información clave=[4C-1]/[4C-4]
KOD = [4C + 1] / [4C + 4]
El resorte de torsión debe cargarse en la dirección que hace que el diámetro del resorte disminuya, ya que la aplicación de tensión de formación residual en esta dirección es beneficiosa.