Molle a torsione

Una molla a torsione è un tipo di molla meccanica che funziona esercitando una coppia o una forza di torsione quando viene ruotata lungo il proprio asse. La molla è costituita da un filo metallico avvolto a spirale, con le estremità del filo attaccate a un punto fermo da un lato e a un punto rotante dall'altro. Quando il punto di rotazione viene girato, la molla si torce accumulando energia; quando la forza di rotazione viene rilasciata, la molla si svolge e rilascia l'energia accumulata. Anche se il nome implica il contrario, le molle a torsione sono soggette a sollecitazioni di flessione piuttosto che di torsione. Possono immagazzinare e rilasciare energia angolare o mantenere staticamente un meccanismo in posizione deflettendo le gambe attorno all'asse centrale del corpo.

Una molla a torsione è normalmente caratterizzata da un avvolgimento stretto, ma può avere un passo per ridurre l'attrito che si crea tra le spire. Le molle a torsione resistono alla torsione o alla forza di rotazione applicata. A seconda dell'utilizzo cui è destinata, una molla a torsione può essere progettata per funzionare con una rotazione in senso orario o antiorario, cosa che determina la direzione dell'avvolgimento.

Utilizzi delle molle a torsione

Le molle a torsione sono comunemente utilizzate, ad esempio, nelle cerniere delle porte, nelle porte di garage, nelle leve e in vari tipi di macchinari. Sono utilizzate anche in giocattoli, orologi e altri prodotti di consumo in cui è richiesta una forza rotante. Le dimensioni variano da quelle miniaturizzate, utilizzate nei dispositivi elettronici, a quelle delle grandi molle a torsione utilizzate nelle unità di controllo delle sedie. Le molle a torsione possono essere realizzate in diversi materiali, tra cui acciaio, acciaio inox e altre leghe, a seconda dei requisiti specifici determinati dall'utilizzo. Sono apprezzate per la loro capacità di fornire una coppia elevata e per la loro resistenza e lunga durata.

Configurazioni della molla a torsione

Esistono numerose opzioni per la configurazione delle gambe della molla a torsione, per cui la molla a torsione può essere fissata in modi diversi. Per una molla a torsione, le specifiche delle gambe da considerare includono: l'angolo della gamba, la lunghezza della gamba e lo stile della gamba. Le molle diritte o parallele sullo stesso lato sono considerate con un angolo della gamba pari a 0°, e l'angolo crescente è nella direzione dello svolgimento. Tra i modelli più comuni di molle a torsione vi sono: molla a torsione diritta, molla a torsione diritta disassata, molla a torsione incernierata, con estremità a gancio corto e con estremità a gancio. Le estremità delle molle a torsione possono essere progettate con piegature personalizzate, torsioni, a gancio o ad anello per soddisfare le esigenze del progetto. Le molle a torsione stock di Lee Spring sono disponibili a 90°, 120°, 180°, 210°, 270°, 300° e 360° con le gambe dritte in posizione libera. Le molle a torsione doppie personalizzate sono costituite da un gruppo di spire avvolte a destra e da un gruppo di spire avvolte a sinistra. Queste spire sono collegate, di solito, con una sezione priva di avvolgimenti, e lavorano in parallelo. Le sezioni sono progettate separatamente e la coppia totale è la somma delle due.

Cosa rende uniche le molle a torsione?

Una delle caratteristiche uniche di una molla a torsione risiede nel fatto che può immagazzinare e rilasciare energia attraverso il movimento di torsione, a differenza del più comune movimento di compressione ed estensione di altri tipi di molle. Questo movimento di torsione consente alla molla di generare un'elevata coppia, rendendola adatta ad applicazioni in cui è richiesta una forza di rotazione, come ad esempio nelle cerniere delle porte, nelle porte dei garage e in vari tipi di macchinari.

Un altro aspetto unico delle molle a torsione sta nel fatto che le loro proprietà possono essere regolate variando i parametri di progettazione, come il diametro del filo, il diametro esterno e il numero di spire. Questo le rende altamente personalizzabili e molto versatili, consentendo di adattarle alle esigenze specifiche dei diversi utilizzi. Inoltre, le molle a torsione sono note per la loro lunga durata e per la loro capacità di resistere a ripetute torsioni e srotolamenti senza che si verifichino rotture a causa dello sforzo ripetuto. Questo le rende una scelta affidabile ed economica per molti utilizzi a livello industriale e consumer.
 

Molle di torsione stock

Le molle a torsione stock di Lee Spring sono state accuratamente progettate per rappresentare le specifiche più comunemente utilizzate, sia in pollici che in misure metriche. Le molle a torsione stock sono offerte con un'ampia gamma di opzioni e configurazioni e sono disponibili per la consegna immediata dal nostro vasto inventario. È possibile scegliere tra migliaia di opzioni di design, angoli e lunghezze delle gambe, oltre a molle avvolte a destra e a sinistra. Le molle a torsione stock sono offerte in una varietà di materiali per molle, tra cui il filo armonico, l'acciaio inox 302 e l'acciaio inox 316. Le molle in filo armonico Lee Spring includono la placcatura e le molle a torsione in acciaio inox, ideali per la resistenza alla corrosione, includono la passivazione. 

Angoli liberi delle molle a torsione stock

Molla di torsione a 90°

Molla di torsione a 120° gradi

Molla di torsione a 180° gradi

Molla di torsione a 210° gradi

Lee Spring offre la spedizione standard gratuita via terra sugli ordini di molle a torsione stock, la placcatura gratuita, l'assistenza tecnica di esperti, il servizio di assistenza clienti live e molto altro ancora. Le molle a torsione Lee Spring sono offerte con gambe di uguale lunghezza orientate secondo diversi angoli di scarico.
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Molle di torsione personalizzate

Lee Spring può produrre molle a torsione personalizzate per soddisfare le tue esatte specifiche per tutti i tuoi progetti. Offriamo un supporto ingegneristico esperto dalla progettazione alla produzione. Scegli tra un'ampia selezione di materiali e finiture quelle ideali per l'applicazione all'interno della quale vuoi utilizzare le molle a torsione. Inoltre, possiamo contribuire al tuo progetto con la progettazione di molle a torsione assistita da CAD, la nostra competenza in materia di normative governative e industriali e la realizzazione da prototipi fino grandi lotti di produzione. Lee Spring offre capacità produttive avanzate e un'ampia varietà di opzioni per le tue esigenze di produzione di molle a torsione, come ad esempio: sistemi avanzati di controllo della qualità, competenze normative - tra cui RoHS, REACH e DFARS - progettazione di prodotti assistita da CAD, servizi di produzione di prototipi in-house e una rete globale di supply chain. Richiedi un preventivo oggi stesso o contatta un ingegnere Lee Spring per ricevere assistenza nella progettazione o per ricevere una risposta a qualsiasi domanda e dare il via al tuo progetto di creazione di una molla personalizzata.

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Considerazioni sulla progettazione delle molle a torsione

Quando si lavora con una molla a torsione, è necessario tenere conto di una serie di elementi progettuali. Di seguito ti elenchiamo le principali considerazioni progettuali da fare quando utilizzi le molle a torsione nelle tue applicazioni:

• I carichi delle molle a torsione devono essere specificati a una posizione angolare fissa e non a una deflessione fissa dalla posizione libera.
• Il test della molla a torsione non è facile da eseguire. La coppia delle molle a torsione può essere misurata, ma le misure possono risultare incoerenti.
• Nella tua applicazione dovrai considerare la riduzione del diametro interno delle molle a torsione e il potenziale blocco.
• Per le applicazioni con molle a torsione che richiedono un'isteresi minima (perdita di carico), le molle a torsione devono essere progettate con uno spazio tra le spire adiacenti per ridurre le perdite per attrito.
• Una molla a torsione deve sempre essere caricata in una direzione che ne faccia diminuire il diametro del corpo. Le sollecitazioni di formatura residue sono favorevoli in questa direzione, ma sfavorevoli quando la molla viene caricata in una direzione che aumenta il diametro del corpo.
• È necessario mantenere sempre un certo spazio tra il mandrino e la molla a torsione per evitare il blocco. La dimensione ideale del mandrino è pari o leggermente inferiore al 90% del diametro interno. quando la molla è completamente deflessa (diametro minimo). I mandrini di dimensioni significativamente inferiori al 90% dovrebbero essere evitati per prevenire la deformazione durante le grosse deflessioni.
• La maggior parte delle molle a torsione sono ad avvolgimento stretto; pertanto, la lunghezza del corpo della molla a torsione aumenta quando la molla viene deflessa nella direzione che riduce il diametro della bobina. Nei progetti che prevedono alloggiamenti ristretti, questo aumento deve essere preso in considerazione.
• La direzione di avvolgimento di una molla a torsione deve essere sempre specificata.

Per determinare la direzione di avvolgimento di una molla a torsione è sufficiente tenerla in mano con le dita poste intorno alla parte esterna del corpo e il pollice rivolto verso l'alto. Se l'ultima spira termina nella stessa direzione in cui sono rivolte le dita, quella è la mano (direzione dell'avvolgimento) della molla. L'avvolgimento della molla a torsione può essere verso destra, verso sinistra o a doppia torsione. Una buona progettazione impone di utilizzare le molle a torsione nella direzione di avvolgimento della spira.
 

Configurazioni comuni delle gambe di una molla a torsione

Le molle a torsione possono essere progettate e prodotte in un'ampia gamma di configurazioni di estremità e gambe. Su richiesta, sono disponibili configurazioni speciali delle gambe della molla a torsione. Quando si progettano le estremità delle molle a torsione, è importante tener presente che le curve, caricate per diminuire il loro raggio di curvatura, presentano tensioni residue favorevoli. Possono operare a livelli di sollecitazione applicata più elevati rispetto alle curve che aumentano il raggio con il carico. Spesso le prestazioni delle molle a torsione risultano limitate perché le estremità piegate in modo netto sono sottoposte a sollecitazioni maggiori rispetto al corpo.

Configurazioni assiali delle gambe della molla a torsione

0 gradi

90 gradi

180 gradi

315 gradi

 

Configurazioni tangenziali delle gambe della molla a torsione

0 gradi

90 gradi

180 gradi

315 gradi

 

Configurazioni radiali delle gambe della molla a torsione

0 gradi

90 gradi

180 gradi

315 gradi

 

Centro radiale su molla a torsione tangenziale

0 gradi

90 gradi

180 gradi

315 gradi

 

Molle di torsione doppie

Tra i tipi speciali di molle a torsione vi sono le molle a torsione doppie e le molle con uno spazio tra le spire per ridurre al minimo l'attrito. Le molle a torsione doppie sono composte da una serie di spire avvolte a destra e da una serie di spire avvolte a sinistra. Queste spire sono collegate, di solito, con una sezione priva di avvolgimenti, e lavorano in parallelo. Le sezioni sono progettate separatamente e la coppia totale è la somma delle due.

Terminologia delle molle a torsione

Spire attive: il numero di spire della molla che vengono compresse o estese quando la molla è sotto carico.

Deflessione angolare: l'angolo di rotazione misurato dalla posizione libera alle posizioni installate, intermedie o finali.

Angolo libero: l'angolo esistente tra i bracci di una molla a torsione quando la molla si trova in posizione di scarico.

Diametro interno: il diametro interno della molla, che è il diametro del cerchio che il filo compie quando la molla non è sottoposta ad alcun carico.

Lunghezza delle gambe: la lunghezza dei tratti rettilinei a ciascuna estremità della molla, che vengono utilizzati per fissare la molla ad altri componenti.

Mandrino: una barra o un albero su cui agisce una molla a torsione.

Tipo di materiale: il tipo di materiale utilizzato per la fabbricazione della molla, che può influenzare la sua resistenza, la durata e altre sue proprietà.

Deflessione massima: la tensione massima cui la molla può essere sottoposta prima che raggiunga il suo limite elastico e inizi a deformarsi permanentemente.

Diametro esterno: il diametro esterno della molla, che è il diametro del cerchio che il filo compie quando è avvolto a spirale.

Raggio: raggio di curvatura a cui viene applicato un carico a una gamba. Il raggio viene solitamente assunto pari a ½ della lunghezza della gamba.

Costante o tasso di elasticità: la quantità di coppia che la molla esercita per un dato angolo di torsione, misurata di solito in unità di coppia per unità di angolo (come Nm/grado o lb-in/radiante).

Coppia: azione di torsione nelle molle a torsione che produce una rotazione, pari al carico moltiplicato per la distanza tra il carico e l'asse del corpo della molla.

Spire totali: il numero di spire della molla quando non è sottoposta a carico.

Diametro del filo: il diametro del filo utilizzato per la fabbricazione della molla, tipicamente indicato in pollici o millimetri.