Resorte de arco

Resorte helicoidal que está precurvado en forma de arco.

El resorte de arco (también conocido como resorte de arco, resorte curvo , resorte circular o resorte "banana" ) es una forma especial de resorte helicoidal que se desarrolló originalmente para su uso en el volante de inercia de doble masa de los trenes de transmisión de motores de combustión interna . El término "resorte de arco" se utiliza para describir resortes de compresión helicoidales precurvados o en forma de arco. Tienen un eje de bobina en forma de arco. ^[1]

Ilustración de varios resortes de arco y sistemas de resortes de arco (sistemas que consisten en resortes de arco internos y externos). ^[2]

Función

Al igual que otros resortes técnicos , los resortes de arco se basan en el principio fundamental de almacenar trabajo mecánico en forma de energía potencial y la capacidad de liberar esta energía nuevamente. La fuerza se aplica a través de los extremos del resorte. A través de la fuerza dirigida a lo largo de este eje helicoidal y el brazo de palanca hasta el punto central del sistema , se puede transmitir un par alrededor de un eje . El alambre del resorte de arco está sometido principalmente a tensión de torsión . ^{[3] [4]} ${\displaystyle M=F\cdot r}$ ${\displaystyle F}$ ${\displaystyle r}$

Apoyo 

Resorte de arco con carcasa deslizante.

Representación de la histéresis de fricción de un resorte de arco de una sola etapa soportado por una carcasa deslizante en una curva característica de ángulo de torsión.

Un resorte de arco necesita un soporte adecuado para transmitir el par . El soporte suele proporcionarse desde el exterior en forma de un canal arqueado (carcasa deslizante) o placas de soporte con forma radial. Esto evita el pandeo del resorte de arco. Otro resultado de este soporte es una histéresis entre las curvas de carga y descarga en la curva característica. Esto resulta de la fricción del resorte en el soporte radial y es un efecto previsto para lograr la amortiguación en el sistema. ^[5]

Sistemas de resortes de arco

Al igual que en el caso de los resortes de compresión , también se pueden utilizar sistemas de resortes para resortes de arco. Los diseños principales son la conexión en serie y en paralelo. Con ellos se pueden lograr características de resorte de una o varias etapas. Para aprovechar al máximo el espacio disponible, a menudo se utilizan sistemas que consisten en resortes de arco internos y externos.

Representación de la histéresis de fricción de un resorte de arco de dos etapas soportado por una carcasa deslizante en una curva característica de ángulo de torsión.

Además, la característica del resorte puede verse influenciada por otros parámetros como la geometría de la sección transversal del alambre, el diámetro de la bobina o el número de bobinas. Los configuradores CAD , que generan un modelo CAD después de ingresar ciertos parámetros, pueden contribuir a un diseño óptimo. ^[6]

Aplicaciones

Representación esquemática de resortes de arco en un volante de inercia de doble masa . ^[7]

El resorte de arco es adecuado para aplicaciones estáticas y cuasiestáticas, así como dinámicas. Algunos ejemplos son:

• Aplicaciones dinámicas:
  • Volante de inercia de doble masa
  • Convertidor de par
  • Embrague de resorte de arco
  • Tensores de correa, desacopladores de poleas

• Aplicaciones estáticas y cuasiestáticas:
  • Retorno de la posición central en una articulación robótica
  • Elemento elástico en exoesqueletos
  • Reinicio de portones traseros o respaldos

Materiales y su estandarización 

En principio, los aceros para muelles que se utilizan para muelles helicoidales convencionales también se pueden utilizar para muelles de arco. Son los siguientes:

• DIN EN 10270-1 Alambre de acero para muelles sin alear, trefilado y patentado                       
• DIN EN 10270-2 Alambre de acero para muelles templado en aceite                                           
• DIN EN 10270-3 Alambre de acero inoxidable para muelles

Parámetros importantes

Referencias

1. Albers, Albert (abril de 1994). "Fortschritte beim ZMS - Geräuschkomfort für moderne Kraftfahrzeuge". Coloquio LuK. Nro. 5 .
2. "Resortes de arco - Brandgroup - Sitio web". brand-group.com . Consultado el 26 de febrero de 2021 .
3. Kletzin, Ulf (2015). Metallfedern Grundlagen, Werkstoffe, Berechnung, Gestaltung und Rechnereinsatz. Manfred Meissner, Hans-Jürgen Schorcht (3. Aufl. Edición de 2015). Berlín, Heidelberg: Springer . pag. 120.ISBN​ 978-3-642-39123-1.OCLC 920444823  .
4. Steinhilper, Waldemar; Sauer, Bernd, eds. (2012). Konstruktionselemente des Maschinenbaus 1. Springer-Lehrbuch. Berlín, Heidelberg: Springer . pag. 204.doi :10.1007/978-3-642-24301-1 . ISBN 978-3-642-24300-4.
5. Kletzin, Ulf (2015). Metallfedern Grundlagen, Werkstoffe, Berechnung, Gestaltung und Rechnereinsatz. Manfred Meissner, Hans-Jürgen Schorcht (3. Aufl. Edición de 2015). Berlín, Heidelberg: Springer . pag. 10.ISBN​ 978-3-642-39123-1.OCLC 920444823  .
6. "Resorte de arco - configurador". Archivado desde el original el 21 de diciembre de 2021. Consultado el 7 de abril de 2022 .
7. "Acoplamientos y embragues > Resorte de arco" . Consultado el 1 de diciembre de 2021 .