Muelles de torsión
Muelles cargados no en su eje sino alrededor de él: el cuerpo se retuerce y los brazos giran uno respecto al otro.
Por qué el cálculo es distinto
En un muelle de torsión el alambre no se retuerce, flexa. Por eso interviene el módulo de elasticidad y no el de cizalladura, y el resultado no es una fuerza sino un momento.
El sentido de enrollado no es una preferencia sino una regla: el muelle debe cargarse en su sentido de enrollado. De lo contrario el diámetro del cuerpo se abre, las espiras se aflojan sobre el eje y la vida útil cae de forma apreciable.
Formas de brazo
Dos brazos distintos sobre el mismo cuerpo son en la práctica dos muelles distintos: cuanto más largo el brazo, menor el momento necesario para el mismo ángulo. Por eso longitud, ángulo y sentido se piden por separado.
- Brazo recto — la forma más común. El brazo sale tangencial y el extremo queda sin trabajar.
- Brazo axial — el brazo sigue el eje del cuerpo. Para mecanismos montados sobre eje.
- Brazo radial — el brazo sale perpendicular al diámetro del cuerpo.
- Extremo en anilla o doblado — el extremo se dobla en anilla o gancho y se pasa por un pasador o varilla.
- Sentido de enrollado — derecha o izquierda. Sin indicación se lee de la muestra; si no la hay, siempre lo preguntamos.
Muelles de torsión dobles
En un muelle de torsión doble la carga se reparte entre dos cuerpos enrollados con brazos largos. En maquinaria agrícola es la forma dominante — las púas de hileradores y empacadoras funcionan casi siempre así.
El sentido de arrollamiento — el dato que más falta
Un muelle de torsión solo trabaja correctamente en un sentido: el que cierra sus espiras. Cargado al revés, el cuerpo se abre, el diámetro crece, el muelle se agarrota sobre su mandril y la curva deja de cumplirse. Arrollamiento a derechas y a izquierdas no son dos variantes de la misma pieza, sino dos muelles distintos.
El sentido se lee en la pieza antigua: sujetando el muelle con las espiras alejándose del observador, si el alambre asciende en el sentido de las agujas del reloj, el arrollamiento es a derechas. En una consulta sin muestra, este es el dato que más falta y el que más veces conduce a una pieza inservible.
Las medidas que necesitamos para un presupuesto
En el muelle de torsión son los brazos los que cumplen la función; su longitud y su ángulo forman parte por tanto de las medidas imprescindibles.
- Diámetro de alambre d — medido sobre el alambre.
- Diámetro interior Di — se indica el diámetro interior, porque el muelle gira sobre un mandril o un eje y se estrecha al armarse.
- Número de espiras — el número de espiras del cuerpo.
- Longitud y ángulo de los brazos — la longitud de ambos brazos y el ángulo entre ellos en estado libre.
- Sentido de arrollamiento — a derechas o a izquierdas. Sin este dato el muelle no puede definirse sin ambigüedad.
Preguntas frecuentes
¿Por qué el cálculo es distinto en un muelle de torsión?
Porque aquí el alambre trabaja a flexión y no a torsión como en los muelles de compresión y tracción. En el cálculo interviene por tanto el módulo de elasticidad E y no el módulo de cizalladura G. Con el mismo alambre resulta una curva diferente.
¿Qué significa arrollamiento a derechas o a izquierdas?
El sentido en que el alambre gira alrededor del cuerpo. El muelle debe cargarse en el sentido que cierra sus espiras; de lo contrario el cuerpo se abre y el muelle se agarrota sobre su mandril. Los dos sentidos no son intercambiables.
¿El muelle se estrecha al armarse?
Sí. Al armarse aumenta el número de espiras y el diámetro interior disminuye. Por eso se indica el diámetro interior y por eso el mandril debe dejar holgura: de lo contrario el muelle agarrota en servicio.
¿Qué es un muelle de brazos?
La misma forma: un muelle de torsión cuyos dos extremos se prolongan en brazos rectos que transmiten la fuerza. En campo ambas denominaciones designan la misma pieza.
¿Qué es un muelle de torsión doble?
Dos cuerpos sobre un mismo eje, unidos por un puente. La carga se reparte entre dos cuerpos, la solicitación por espira baja y el muelle se asienta simétricamente: es la ejecución habitual en maquinaria agrícola.
¿Pueden fabricar a partir de una muestra?
Sí, y en los muelles de torsión es la vía más segura: en la muestra se toman sin malentendidos el sentido de arrollamiento, el ángulo y la forma de los brazos.
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