Molle a forza costante sono dispositivi meccanici utilizzati in applicazioni che in genere richiedono un qualche tipo di equilibrio o meccanismo di retrazione. Nel design e nella funzione, le molle a forza costante differiscono dai tipi più comuni di molle elicoidali. Applicano una forza lineare o una coppia costante che rimane costante su un'ampia gamma di movimenti.
Quando una molla elicoidale è sotto forza, indipendentemente dal fatto che sia allungata, compressa o ruotata, produce una forza proporzionale al suo allungamento. Il modo in cui una molla risponde quando viene applicata o rilasciata una forza è chiamato deflessione della molla. Anni di esperienza ci dicono cosa succede quando una molla viene rilasciata dal suo stato temporaneo. Sappiamo che la molla tornerà nella sua posizione originale, ma sarà proporzionale alla forza esercitata su di essa prima del rilascio. Una molla ha una forza di ripristino che consente al materiale elastico di tornare al suo stato originale: la posizione di equilibrio dopo che la forza applicata è stata rimossa.
Allungando, schiacciando o torcendosi, ciò che rende una molla elicoidale una molla è la sua forza di ripristino proporzionale. Prende il nome dal fisico britannico del XVII secolo Robert Hooke che fece la scoperta, secondo la legge di Hooke. In sostanza, questa legge descrive una relazione lineare in cui la quantità di sollecitazione applicata a una molla è proporzionale alla forza applicata ad essa.
Determina la lunghezza della molla a forza costante
Le molle a forza costante differiscono dalle tradizionali molle elicoidali avvolte. In primo luogo, sono costituiti da sottili strisce di acciaio inossidabile prestirato ad alto volume che vengono avvolte in spirali piatte. Al contrario, le molle elicoidali non sono strisce di acciaio piatte e sottili, ma sono fatte di filo per molle. Il design piatto elicoidale della molla a forza costante consente un'ampia deflessione angolare di più rotazioni, consentendo di utilizzare solo una piccola parte dell'intero tratto.
Sebbene classificata come molle di estensione, il tipo più comune di molla a forza costante è la molla di torsione avvolta elicoidalmente, che può essere progettata per produrre una forza costante nel movimento lineare o fabbricata per applicare una coppia costante. Una molla a forza costante non ha la stessa forza di ripristino proporzionale di una molla regolata dalla legge di Hooke. Invece di una forza proporzionale, una molla esercita una forza lineare costante sul suo raggio di movimento.
Quando la striscia appiattita si dispiega, la sua energia viene immagazzinata all'interno della striscia. Quando è richiesta una forza per il movimento lineare, la striscia si estende lungo un percorso lineare. Se è necessaria una coppia per fornire il movimento rotatorio, la striscia può avvolgersi da sola o spostarsi nella direzione opposta su un'altra bobina. In che modo i progettisti e gli ingegneri devono determinare la lunghezza complessiva di una molla a forza costante quando lavorano a un progetto. La regola generale afferma che una volta che il coefficiente di pieno carico della molla si estende per una lunghezza pari a 1,25 volte il suo diametro, si sviluppa una forza quasi costante. Da quel momento in poi, mantiene una forza relativamente costante indipendentemente dalla lunghezza dell'estensione. Il carico è determinato dalla larghezza e dallo spessore del materiale e dal diametro della bobina.
Vantaggi delle molle a forza costante
Le molle sono estremamente durevoli, con cicli di vita a fatica che vanno da 2.500 cicli a 1.000.000 di cicli, a seconda delle dimensioni della molla e dei carichi che è progettata per supportare. Si trovano in dispositivi meccanici con capacità di movimento lungo. Ciò includerà contrappesi, chiudiporta e meccanismi di alimentazione per distributori da pavimento e macchinari automatizzati; anche tubi retrattili, cordini, ritorni per testine portautensili, cinture di sicurezza e attrezzature per esercizi; così come asciugacapelli, giocattoli, motori, elettrodomestici Aspetta. Le molle a forza costante sono molle versatili con una varietà di applicazioni in cui è richiesto un carico costante per bilanciare, fornire tensione, ritrarre o erogare oggetti.
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