Tipos de muelles

Lo-Básico-De-Los-Muelles

Los muelles son dispositivos mecánicos de gran importancia utilizados para afectar el movimiento, mejorar las capacidades de absorción de impactos, etc., en una serie de productos. Se utilizan en todo tipo de máquinas, desde camiones hasta relojes. Sin embargo, no son del mismo tamaño, diseño, forma y materiales, siguiendo las necesidades específicas de la máquina o dispositivo correspondiente.

Por lo tanto, para entender qué tipo de muelle se requiere para cualquier propósito, es vital conocer los principales tipos de muelles, su mecanismo y uso. En este sentido, exploramos algunos tipos clave de muelles en este artículo.

Los Principios de los Muelles

Las bases de los muelles-1

Antes de profundizar en los tipos de muelles, es vital entender los principios de los muelles. Un muelle es una herramienta o dispositivo que almacena y libera energía cuando se aplica y se retira una fuerza, respectivamente. En circunstancias normales, independientemente del tipo de muelle o producto en el que se utilice, volverá a su forma normal al retirar la carga.

El uso de muelles en cualquier producto se basa totalmente en la Ley de Hooke. La ley de Hooke demuestra claramente la relación entre la “fuerza” ejercida sobre un muelle y su elasticidad. En palabras sencillas, la ley de Hooke expresa que la fuerza necesaria para la compresión y extensión del muelle es directamente proporcional al desplazamiento.

Matemáticamente, la Ley de Hooke se describe como F= -kX,

F = fuerza aplicada al muelle

X = desplazamiento del muelle (el valor adverso implica que la fuerza restauradora es opuesta a la dirección de la fuerza.

K = es la constante del muelle. Depende de la naturaleza de los muelles e indica su rigidez.

Principales Tipos de Muelles

A continuación se presentan algunos de los principales tipos de muelles que se utilizan en una amplia gama de productos y máquinas;

Muelles Mecánicos

PRIMAVERA-1

  • Muelles de Espiral

Un muelle de espiral es una herramienta mecánica con forma helicoidal que está enrollada o abierta. Los muelles de espiral conservan energía potencial mecánica. Pueden estar hechos de sustancias elásticas y metálicas, incluido el acero endurecido. Los muelles de espiral se encuentran en una gran cantidad de dispositivos cotidianos, desde máquinas agrícolas hasta juguetes, camas elásticas y mucho más.

Un muelle de espiral funciona almacenando energía para liberarla, absorber impactos o mantener la presión entre superficies. Si aplica demasiada presión, puede estirar un muelle más allá de su límite, lo que puede hacer que se distorsione permanentemente.

Los muelles de espiral vienen en muchos diseños y formas. El primer muelle de espiral de acero se fabricó en 1857 para un sillón. Hoy en día, se pueden encontrar muelles de espiral en innumerables productos normales, como:

  • Automóviles
  • Manijas de puertas
  • Relojes
  • Tostadoras
  • Bolígrafos retráctiles
  • Portones
  • Juguetes
  • Puertas de garaje

MANANTIAL DE HOJAS

  • Muelles de Hoja

Los muelles de hoja son muelles hechos de placas de acero cuadradas, también llamadas hojas. Las placas de acero cuadradas suelen estar atornilladas y sujetas y se utilizan especialmente en vehículos pesados. A continuación se presentan algunos tipos de muelles de hoja y sus usos:

  • Muelle de hoja simple: Este es el único tipo de muelle de hoja y se usa en vehículos ligeros.
  • Muelle de hoja múltiple: Este tipo de muelle de hoja tiene más de una hoja y se utiliza en vehículos pesados.
  • Muelle de hoja semielíptico: Este tipo de muelle de hoja es curvado y se utiliza en automóviles y autobuses.
  • Muelle de hoja elíptico: Este tipo de muelle de hoja es más curvado que el muelle de hoja semielíptico y se utiliza en camiones pesados.
  • Muelle de hoja parabólico: Este tipo de muelle de hoja es la forma más curvada de muelle de hoja y se utiliza en camiones pesados y remolques.

Muelles de torsión

  • Muelles de Torsión

Los muelles de torsión son bobinas o tiras que pueden ser helicoidales o planas en forma de espiral. Se utilizan para seguir o resistir cargas de torsión. Las especificaciones clave a tener en cuenta al seleccionar muelles de torsión son la tasa de muelle, el diámetro del alambre, el material, el tipo de extremo del muelle y la calificación del par en una posición considerada. Estos muelles se utilizan normalmente en aplicaciones de fabricación como componentes para varios controles de movimiento.

Existen dos tipos básicos de muelles de torsión: muelles de torsión helicoidales, que son similares a los muelles de compresión o extensión y actúan radialmente para aplicar torsión, y muelles de torsión en espiral, que están enrollados como espirales concéntricas generalmente a partir de existencias planas o rectangulares. Los muelles de torsión están disponibles en una gran variedad de estilos y tamaños, que van desde relojes y aparatos hasta controles de movimiento en maquinaria automática. Pueden ser bobinados a medida o comprados en tamaños estándar o kits de colección.

Resorte de gas

Muelles de Gas

Los muelles de gas son cilindros y varillas mecánicas que utilizan nitrógeno u otros gases inertes para crear presión y fuerza en un pistón o varilla. Para determinar el mejor ajuste para una aplicación particular, considere términos clave como carrera, longitud comprimida y extendida, fuerza y características

Los muelles de gas se utilizan comúnmente en la industria automotriz para elevar y bajar capós o portones traseros y vienen en varios tamaños y longitudes de choque para manejar diferentes requisitos de peso. También se encuentran en sillas de oficina para ajuste de la altura del asiento.

Fluido-Muelle

Muelles de Líquido

Los muelles de líquido, también conocidos como muelles hidráulicos, emplean líquidos para almacenar y transmitir energía mecánica, sirviendo como alternativas a los muelles mecánicos estándar. Capitalizan la incompresibilidad de los fluidos para distribuir uniformemente las fuerzas. Los muelles de líquido ofrecen ventajas como rigidez ajustable, control preciso de la fuerza y capacidades de amortiguación. Encuentran aplicaciones en industrias como la automotriz, aeroespacial y de robótica. Estos muelles normalmente incluyen un cilindro lleno de líquido con un pistón o diafragma móvil, complementado por válvulas para la regulación de presión y flujo.

Existen diversos tipos de muelles de líquido. Los acumuladores hidráulicos son fundamentales y se utilizan en sistemas hidráulicos para el almacenamiento de energía y la absorción de impactos. Los muelles hidroneumáticos combinan líquido y gas para un resorte y amortiguación ajustables y son comunes en suspensiones de automóviles. Los muelles de líquidos electrorreológicos (ER) y magnetorreológicos (MR) utilizan fluidos especiales sensibles a campos eléctricos o magnéticos para una manipulación rápida de la fuerza. Los muelles neumáticos dependen del aire comprimido para efectos de resorte y amortiguación. Los muelles de líquido Boussinesq-Plateau están especializados en biomecánica y simulaciones médicas. Los actuadores electrohidrostáticos emplean energía eléctrica para un control preciso de la fuerza y el movimiento en maquinaria pesada. La elección del muelle de líquido depende de requisitos específicos de la aplicación.

Muelles compuestos

Muelles Compuestos

Los muelles compuestos son componentes mecánicos compuestos por diferentes materiales, incluidos metales y compuestos, para almacenar y liberar energía mecánica. Sobresalen en diversas aplicaciones debido a sus propiedades específicas. Ejemplos incluyen muelles compuestos reforzados con materiales para suspensiones de automóviles, muelles de láminas compuestas en vehículos pesados y muelles composite Belleville para uso industrial. Los sistemas deportivos y los implantes biomecánicos también utilizan materiales compuestos para estabilidad, rigidez y flexibilidad.

Los beneficios de los muelles compuestos incluyen la reducción de peso, resistencia a la corrosión, personalización y excelente amortiguación de vibraciones. Son especialmente valiosos en industrias sensibles al peso como la automotriz y aeroespacial. Sin embargo, existen inconvenientes, como costos más altos, procesos de fabricación complejos, desafíos de compatibilidad de materiales y tolerancia limitada a la temperatura. A pesar de estas limitaciones, los muelles compuestos ofrecen soluciones innovadoras para satisfacer necesidades de ingeniería específicas y se utilizan en una amplia gama de aplicaciones donde sus beneficios superan los riesgos.

Muelles Únicos y Especializados

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Los muelles encuentran usos particulares en industrias de nicho, como dispositivos médicos, aeroespacial y sectores automotrices. En el campo médico, los muelles en miniatura son esenciales para bombas de insulina y marcapasos, mientras que los muelles de stent ayudan a mantener abiertos los vasos sanguíneos. La industria aeroespacial se basa en muelles de tren de aterrizaje y muelles de válvulas para aterrizajes seguros y rendimiento del motor. El sector automotriz utiliza muelles de suspensión para paseos suaves y retráctiles de cinturones de seguridad para seguridad.

Los diseños inusuales de muelles sirven para propósitos especializados. Los muelles de fuerza constante ofrecen presión constante en dispositivos como bolígrafos retráctiles, los muelles ondulados se adaptan a espacios reducidos, los muelles de torsión ofrecen fuerza de torsión, y los muelles de vórtice generan vórtices fluidos para investigaciones de dinámica de fluidos. Estos ejemplos destacan la versatilidad de los muelles, que se adaptan a necesidades específicas en diversas industrias, desde asegurar el bienestar humano hasta mejorar el rendimiento del sistema y contribuir a investigaciones científicas. Los muelles son un elemento esencial en la ingeniería, aportando equilibrio, seguridad y precisión a una variedad de aplicaciones diversas e inesperadas.

 

Factores que Influyen en la Selección de Muelles

Factores-Influencia-Primavera-Selección

Para obtener el mejor rendimiento y vida útil, seleccionar el muelle adecuado requiere tener en cuenta una serie de parámetros. Los requisitos de carga, incluidos el tamaño y la dirección, así como los requisitos de deflexión y la tasa de muelle, son críticos. La selección del material está influenciada por factores ambientales, así como por los requisitos de vida útil por fatiga.

Las temperaturas de funcionamiento

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