Strumento di ingegneria gratuito #064
Calcolatore per la progettazione di molle a compressione elicoidali
Progetta molle a compressione elicoidali. Inserisci il diametro del filo, il diametro della spira, la lunghezza libera, le spire attive e il modulo di taglio per calcolare la rigidità della molla, il carico massimo, lo sforzo di taglio e l'altezza del solido.
Risultati
Tasso della molla
Sollecitazione di taglio con correzione di Wahl
Fattore Wahl
dove C = D/d è l'indice della molla.
Altezza solida
| Materiale | G (GPa) | Utilizzo tipico |
|---|---|---|
| Filo musicale (A228) | 79.3 | Uso generale, elevata durata a fatica |
| Cromo-vanadio | 77.2 | Carichi d'urto ad alto stress |
| Acciaio inossidabile 302 | 69.0 | Resistenza alla corrosione |
| Bronzo fosforoso | 41.4 | Elettrico, non magnetico |
| Rame berillio | 44.8 | Non scintillante, conduttivo |
Dato: d = 4 mm, D = 30 mm, L₀ = 80 mm, n = 10, G = 79 300 MPa
C = 30/4 = 7,5
k = 79300 × 4⁴ / (8 × 30³ × 10) = 79300 × 256 / 2.160.000 = 9,39 N/mm
Altezza solida = (10+2) × 4 = 48 mm → Corsa = 80 − 48 = 32 mm
Fsolido = 9,39 × 32 = 300,5 N
⚠️ Nota: Non comprimere mai una molla fino all'altezza di blocco in servizio. Progettare la corsa di lavoro a ≤80% di deflessione disponibile. Verificare l'eventuale svergolamento se la lunghezza libera/diametro medio è > 4.
La rigidezza della molla è k = Gd⁴/(8D³n), dove G è il modulo di taglio, d è il diametro del filo, D è il diametro medio della spira e n è il numero di spire attive. Questa formula presuppone filo a sezione circolare e angolo di passo trascurabile.
Il fattore di Wahl Kw = (4C−1)/(4C−4) + 0.615/C tiene conto della curvatura e del taglio diretto. C = D/d è l'indice di avvolgimento della molla. Aumenta la tensione tangenziale calcolata, specialmente per le molle molto strette (basso C).
Un valore C da 4 a 12 è tipico. C < 4 è difficile da produrre e comporta sollecitazioni elevate. C > 12 porta ad aggrovigliamento e instabilità laterale (carico di punta). C = 6–10 è ottimale.
Altezza a pacco = spire totali × diametro del filo. È la lunghezza della molla completamente compressa. Non comprimere mai la molla a pacco in esercizio — limitare la freccia di lavoro all'80% della corsa disponibile.
Filo armonico (Music wire): 79,3 GPa, Inox 302: 69 GPa, Cromo-vanadio: 77,2 GPa, Bronzo fosforoso: 41,4 GPa. G varia leggermente con la temperatura.
Le procedure descritte in questa pagina sono state sviluppate e collaudate sul campo dal team Vibromera utilizzando il Balanset-1A, un bilanciatore portatile a due canali e analizzatore di vibrazioni per l'equilibratura dei rotori in loco.
Strumenti e software professionali per il bilanciamento sul campo. Utilizzati in oltre 50 paesi.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko è ingegnere di analisi delle vibrazioni nonché fondatore e amministratore delegato di Vibromera. Da più di 15 anni bilancia macchine rotanti sul campo anziché al banco di prova: pacciamatrici, ventilatori industriali, frantoi, centrifughe, alberi e mandrini. È da questo lavoro che sono nati gli strumenti Balanset — sono stati progettati come uno strumento che il tecnico può portare fino alla macchina e usare da solo, in loco, e non come apparecchiatura da laboratorio. Vibromera è stata fondata nel 2017 e dal 2023 ha sede a Porto, in Portogallo. Qui avvengono lo sviluppo, l'assemblaggio e l'assistenza della linea Balanset. Lo strumento di punta è il Balanset-1A, un analizzatore portatile per il bilanciamento su uno e due piani e per la diagnostica delle vibrazioni. Nikolai segue personalmente l'assistenza ai clienti, la risoluzione dei casi di bilanciamento più difficili e lo sviluppo del software. Lavora con clienti in tutto il mondo, in qualsiasi lingua.
