Un ressort de torsion est un ressort en spirale, également connu sous le nom de ressort hélicoïdal. Ils sont conçus pour appliquer un couple radial. Ils sont à l’opposé des ressorts de compression utilisés pour maintenir le mécanisme à part. Le ressort de torsion fixe deux mécanismes ensemble, et son étanchéité est proportionnelle à l’énergie stockée à l’intérieur. La tension doit être éliminée pour que le ressort libère l’énergie stockée.

Utilisez des ressorts de torsion lorsque le couple de rotation est requis. Il existe deux modèles de ressorts de torsion : les ressorts de torsion simples et les ressorts de torsion doubles, les ressorts de torsion simples étant le type le plus courant. Lors de l’assemblage du ressort de torsion sur l’arbre, il convient de noter que lorsque le ressort tourne dans le sens normal, le diamètre intérieur diminue, ce qui peut faire en sorte que le ressort se coince avec l’arbre et générer des contraintes inutiles sur le ressort ; Le diamètre intérieur du ressort et la taille de l’arbre sur lequel il agit doivent être pris en compte. Habituellement, lorsqu’un rayon de courbure serré est requis pour la torsion des jambes à ressort, des matériaux de ressort plus ductiles sont utilisés, tels que le fil d’acier à piano ASTM A228, le fil d’acier trempé à l’huile ASTM A229 et l’acier inoxydable 302 ASTM A313. La configuration des jambes et le grand rayon de courbure dans toute zone incurvée aident à empêcher le matériau de ressort utilisé de se briser.

Les ressorts torsadés présentent de multiples avantages, ce qui en fait un choix populaire dans diverses applications.
Durabilité : Les ressorts dynamométriques sont conçus pour résister à de lourdes charges et à des taux d’utilisation élevés, et ont généralement une durée de vie plus longue que les autres types de ressorts. Sa structure robuste lui permet de résister à plus de cycles, réduisant ainsi la fréquence de remplacement et d’entretien.
Conception : La conception du ressort de torsion lui permet de répartir uniformément le poids, ce qui en fait un choix idéal pour les applications qui nécessitent un mouvement stable et contrôlé. Cette conception équilibrée contribue également à améliorer sa fiabilité et son efficacité à long terme.
Fonctionnement en douceur : Le ressort de torsion fournit un mouvement fluide et contrôlable, ce qui est particulièrement utile dans les applications qui nécessitent une application de force progressivement uniforme. Ce fonctionnement en douceur peut réduire la pression sur les composants de connexion, prolongeant ainsi la durée de vie de l’ensemble du système.

Types de ressorts de torsion
Ressort de torsion simple : un ressort hélicoïdal unique adapté aux applications nécessitant une force de rotation moyenne à élevée.
Double ressort de torsion : Le ressort hélicoïdal double est enroulé dans des directions opposées, ce qui peut supporter des charges plus élevées et offrir une plus grande stabilité. Ils constituent un choix idéal pour les applications lourdes.
Types de plis
Flexion radiale : La bobine se plie le long d’un rayon, ce qui convient très bien aux applications qui nécessitent une force verticale, comme les composants automobiles.
Flexion axiale : La bobine se plie le long de l’axe, ce qui convient aux applications où la force est parallèle à l’axe du ressort, comme les appareils électroniques.
Flexion en spirale : La flexion en spirale continue fournit une force douce et constante, ce qui la rend idéale pour les instruments de précision et les machines spécialisées.
Flexion tangentielle : La bobine se plie tangentiellement le long de l’axe central, offrant des caractéristiques de force uniques.

Concevoir un ressort de torsion
La conception d’un ressort de torsion est un processus systématique qui nécessite un examen minutieux des exigences de l’application, des propriétés des matériaux et des principes mécaniques. Le guide étape par étape suivant fournit une méthode structurée pour créer des conceptions de ressorts de torsion efficaces.
Guide étape par étape
1. Définir les exigences de l’application
Couple requis (M) : Déterminez le couple requis pour exécuter la fonction attendue.
Déviation angulaire (θ) : Calculez l’angle auquel le ressort doit se tordre.
Conditions environnementales : Évaluez des facteurs tels que la température, la corrosion et l’exposition aux produits chimiques.
2. Déterminez les limites d’espace
Diamètre intérieur (ID) : doit convenir à tout arbre ou tige sur lequel le ressort est monté. Le diamètre intérieur du ressort de torsion doit toujours être au moins 15 % plus grand que celui de l’arbre ou de la tige sur lequel le ressort de torsion est monté. Pourquoi? Parce que lorsque la jambe du ressort de torsion se déplace, le diamètre intérieur diminue et vous ne voulez pas que le ressort de torsion se coince sur l’arbre. Si le ressort de torsion se coince sur la tige ou l’arbre, le ressort de torsion perdra tout son couple et ne pourra pas fonctionner.
Diamètre extérieur (OD) : Il ne doit pas interférer avec les composants ou les coques environnants.
Longueur du corps : Assurez-vous que la longueur du ressort est adaptée à l’espace disponible.
Longueur et orientation des jambes : Tenez compte de la façon dont les jambes sont connectées à l’application.
3. Choisissez les matériaux
Exigences de performance : Choisissez des matériaux qui répondent aux exigences de résistance, de flexibilité et d’environnement.
Considérations de coût : équilibrez les performances avec les coûts de matériaux et de fabrication.
4. Calculez les dimensions clés
Diamètre moyen (MD) : MD = OD − d
Diamètre du fil (d) : Estimez la valeur en fonction des contraintes de couple et d’espace.
Indice de ressort : Indice de ressort = MD ÷ d
La valeur cible est comprise entre 5 et 12.
5. Déterminez le nombre de bobines efficaces (N)
Calcul de la flèche angulaire :
Estimez N à l’aide de la flèche angulaire requise et des propriétés du matériau.
Balance:
Assurez-vous que le nombre de bobines permet la déflexion requise et ne dépasse pas la limite de contrainte.
6. Conception de la configuration des jambes
Fonction : Les jambes doivent transmettre efficacement le couple à l’application.
Simplicité : Gardez la conception des pieds simple pour réduire la complexité de la fabrication.
Angle et pliage : spécifiez des angles et des longueurs précis en fonction de l’application.
7. Calculez la rigidité du ressort (k)
En utilisant la formule de la raideur du ressort : Rt=Ed ^ 4/10.8 DN S=10.2 M/d ^ 3
Ajustement:
Modifiez d, D ou N pour obtenir le k souhaité.
8. Prototype et tests
Exemple de build : créez un prototype basé sur les dimensions calculées.
Test:
Installez les applications réelles ou testez les paramètres.
Mesurez le couple, la déflexion et observez les performances.
Itération:
Ajustez les paramètres de conception en fonction des résultats des tests.