Un ressort de torsion est un ressort mécanique qui fonctionne en appliquant un couple ou une force de torsion lorsqu’il est tordu le long de son axe. Le ressort est constitué d’un fil métallique enroulé en forme de spirale, avec une extrémité du fil reliée à un point fixe et l’autre extrémité reliée à un point rotatif. Lorsque le point de rotation tourne, le ressort stocke de l’énergie en se tordant, et lorsque la force de rotation est relâchée, le ressort libère et libère l’énergie stockée. Bien que le nom implique d’autres significations, les ressorts de torsion supportent des contraintes de flexion plutôt que des contraintes de torsion. Ils peuvent stocker et libérer de l’énergie angulaire, ou fixer statiquement le mécanisme en place en faisant dévier les jambes autour de l’axe central du corps.
Les ressorts de couple sont généralement étroitement enroulés, mais peuvent avoir un pas pour réduire la friction entre les bobines. Un ressort de torsion peut résister à la force exercée par la torsion ou la rotation. Selon l’application, le ressort de torsion peut être conçu pour tourner dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, ce qui déterminera la direction du vent.

La structure du ressort de torsion est conçue pour stocker et libérer l’énergie angulaire, ou pour fixer statiquement le mécanisme en faisant dévier les jambes autour de l’axe central du corps. Lorsque ce type de ressort est dévié dans la direction préférée du vent de fabrication, le diamètre du corps principal diminue et la longueur du corps principal augmente légèrement.

Les ressorts dynamométriques ont un large éventail d’applications et sont essentiels dans diverses industries. Voici quelques exemples d’application courants de ressorts de torsion :
Industrie automobile : Les ressorts dynamométriques sont utilisés pour les charnières de porte et les suspensions de véhicules, ce qui permet d’assurer le bon fonctionnement de ces composants
Maison : Ces ressorts conviennent aux portes de garage, aux pinces à linge et aux presse-papiers, ce qui les aide à fonctionner sans problème.
Industrie électronique : Les ressorts dynamométriques jouent un rôle crucial dans le fonctionnement des interrupteurs et des caméras, ce qui en fait un composant essentiel des appareils électroniques.
Jouets et biens de consommation : Ils sont utilisés pour les jouets, les horloges et d’autres biens de consommation qui nécessitent une force de rotation.
Mécanique : Les ressorts de torsion sont couramment utilisés dans divers types de machines pour faciliter le bon fonctionnement des leviers et autres composants.
Industrie des sports nautiques et de plein air : Les ressorts torsadés sont utilisés dans les dispositifs de sauvetage, tels que les marches d’embarquement personnelles, et leur durabilité et leur résistance à la corrosion sont cruciales.

Lors de la conception d’un ressort de torsion, il est important de tenir compte de votre application et de savoir si vous avez besoin de fils circulaires, rectangulaires ou irréguliers (tels que des fils carrés). La conception de ressort de torsion la plus simple et la plus courante est un ressort de torsion monolithique en fil rectangulaire, avec des extrémités droites aux deux extrémités, mais ce format de conception peut être modifié par pliage et formage.
En raison du fait que la position des paliers/connecteurs de jambe doit être du côté gauche ou droit lors de l’assemblage, la direction du vent de fabrication est également importante pour les applications de ressort de torsion. Un ressort de torsion est généralement soutenu par une tige (mandrin) qui est alignée avec la ligne de charnière théorique du produit final. La conception des ressorts à double torsion est plus complexe et nécessite de prendre en compte les méthodes de fabrication. Les ressorts de torsion doubles sont enroulés à partir du centre, tandis que les ressorts de torsion simples sont enroulés des deux extrémités.

La structure du ressort de torsion vise à stocker et à libérer l’énergie ou à fixer le mécanisme en place en déviant l’axe autour de l’axe du corps principal. Lorsqu’ils sont déviés dans la bonne direction, ils réduisent le diamètre du corps et augmentent sa longueur.
Le sens d’enroulement du ressort de torsion doit répondre aux exigences spécifiques de son application. Lors de l’assemblage, les pieds porteurs doivent être situés du bon côté (gauche ou droite) pour assurer un bon alignement. Le ressort de torsion est soutenu par une broche correspondant à la ligne de charnière de l’application.
diamètre intérieur
Le diamètre intérieur d’un ressort de torsion est la largeur à l’intérieur de l’hélice de la bobine, mesurée perpendiculairement à l’axe central. Cette taille détermine le diamètre extérieur de l’arbre ou du mandrin qui peut être chargé en douceur dans le ressort. Pour un fonctionnement optimal, il est recommandé d’inclure un espace de 10 % dans le diamètre intérieur pour permettre aux composants insérés de se déplacer librement.
Diamètre extérieur
Le diamètre extérieur d’un ressort de torsion est la largeur à l’extérieur de l’hélice de la bobine, mesurée perpendiculairement à l’axe. Cette taille définit le diamètre du trou d’insertion du ressort, en tenant compte de tous les jeux nécessaires pour assurer le libre fonctionnement du ressort.
Diamètre du fil
Le diamètre du fil fait référence à l’épaisseur du fil utilisé pour l’enroulement et le formage des ressorts de torsion.
Le diamètre moyen est calculé en soustrayant le diamètre du fil du diamètre extérieur et est utilisé pour les calculs de contrainte et de taux de ressort.
longueur du corps
La longueur principale d’un ressort de torsion est mesurée lorsque le ressort est à l’état non chargé et est déterminée en mesurant la surface extérieure de la bobine d’extrémité. Au fur et à mesure que le couple est appliqué, la longueur du corps principal augmente tandis que le diamètre du ressort diminue.
longueur de jambe
La longueur de la jambe d’un ressort de torsion fait référence à la distance entre l’extrémité de la jambe du ressort et l’axe central de la bobine. Cela affectera la charge ou le couple nécessaire pour stocker l’énergie dans le ressort. Plus la jambe est courte, plus le couple nécessaire pour plier la bobine est important. De plus, les jambes du ressort de torsion peuvent avoir des longueurs différentes.
Cercle d’autobus
Le nombre total de bobines dans un ressort de torsion fait référence au nombre effectif de bobines dans la bobine. Une bobine efficace est une bobine qui se tord ou dévie sous charge et libère de l’énergie lorsque le ressort est relâché. En raison des bobines non actives occupées par les jambes, le nombre total de bobines sur le bus est légèrement inférieur au nombre total de bobines. Pour un ressort de torsion avec un angle de jambe de 0 ° en position libre, la valeur totale de la bobine est un entier.
Dimensions du ressort de torsion
bitume
Le pas d’un ressort de torsion est la distance entre l’axe entre deux bobines efficaces adjacentes. Dans un ressort à enroulement serré, le pas est à peu près égal au diamètre du fil. Cependant, les ressorts enroulés denses génèrent des forces de frottement importantes pendant le processus de déflexion. Il est généralement recommandé de spécifier le nombre total de tours et la longueur du corps du ressort de torsion, plutôt que le pas.
sens de remontage
Le sens de remontage d’un ressort de torsion est spécifique, il peut être droitier ou gaucher. Lorsqu’elle est enroulée vers la droite, la bobine tourne dans le sens des aiguilles d’une montre, et lorsqu’elle est enroulée vers la gauche, la bobine tourne dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. En observant le haut du ressort de torsion, le sens de remontage peut être facilement identifié.
La conception des ressorts de torsion doit garantir que la charge et le sens d’enroulement sont cohérents. Si la charge et le sens d’enroulement doivent être opposés, la charge et la déflexion angulaire doivent être réduites.
Comprendre le sens de l’enroulement est crucial pour le fonctionnement normal d’un ressort de torsion, car il détermine la direction de la déflexion. Le placement des ressorts de torsion dans les applications dépend de la direction de l’enroulement, ce qui peut affecter le positionnement et le mouvement des jambes avant et arrière.
Pour les ressorts de torsion pour droitiers, les pattes arrière se tordent dans le sens des aiguilles d’une montre, tandis que les pattes avant se tordent dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Pour les ressorts de torsion à gauche, la situation est exactement l’inverse : les pattes arrière se déplaceront dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, tandis que les pattes avant se déplaceront dans le sens des aiguilles d’une montre.
Le sens de remontage du ressort de torsion
Angle de jambe
L’angle de jambe d’un ressort de torsion est l’angle entre les jambes lorsque le ressort n’est pas chargé, allant de 0 ° à 360 °. Les angles de jambe de ressort de torsion standard courants dans les magasins sont de 90 °, 180 °, 270 ° et 360 °. De plus, les fabricants peuvent personnaliser les angles des jambes pour répondre aux exigences spécifiques des clients.
Angle de jambe
L’angle de la jambe affectera le nombre total de tours du ressort de torsion. Comme mentionné précédemment, le nombre de bobines de bus est légèrement inférieur au nombre total de bobines dans l’enroulement. La formule suivante décrit la relation entre l’angle de la jambe et le nombre de virages de l’autobus.
Angle de jambe en position libre = nombre de bobines inactives (valeur fractionnelle) x 360 °
Direction des jambes
La direction de la jambe d’un ressort de torsion fait référence à la façon dont la jambe se plie par rapport au diamètre du ressort. La forte flexion des béquilles peut limiter la capacité de charge du ressort, car les contraintes sont souvent concentrées dans la zone de flexion. Les types courants de directions de jambe comprennent axiale, tangentielle, radiale et tangentielle radiale. Parmi eux, la configuration tangentielle des jambes supporte le minimum de contraintes.
Direction des jambes
Style de jambe
Les pieds d’un ressort de torsion peuvent être tordus, pliés, accrochés ou bouclés pour une installation et une utilisation faciles. Ce qui suit sont des styles de jambes courants pour les ressorts de torsion, mais des styles de jambes personnalisés peuvent être fournis selon les exigences du client.
Jambe droite
Jambe droite décalée
Extrémité du crochet court
extrémité articulée
Extrémité circulaire
Style de jambe
Les performances d’un ressort de torsion sont déterminées par les caractéristiques et paramètres suivants :
Index de printemps
L’indice de ressort est le rapport entre le diamètre moyen et le diamètre du fil d’un ressort de torsion. Il donne un aperçu de l’étanchéité, de la résistance et de la fabricabilité des bobines de ressort. En réduisant l’index du ressort, la force du ressort peut être augmentée en augmentant le diamètre du fil ou en réduisant le diamètre extérieur du ressort. Par rapport aux ressorts à fil mince, les ressorts à fil épais ont une plus grande résistance. L’abaissement de l’indice du ressort resserrera la bobine et augmentera la force, mais cela augmentera également la contrainte de compression sur la bobine. En raison de l’usure accrue du moule et du traitement supplémentaire requis pour prolonger la durée de vie, la fabrication de ressorts avec des indices plus faibles est plus difficile. Les ressorts avec un indice inférieur à 4 ou supérieur à 25 ne peuvent pas être fabriqués, et la plage idéale se situe généralement entre 6 et 12.
Déviation angulaire
La déflexion angulaire est la distance angulaire à laquelle une jambe d’un ressort de torsion se déplace d’une position libre à un état chargé.
Déplacement angulaire
Déflexion maximale
La déflexion maximale admissible est la déflexion angulaire maximale que le ressort de torsion peut atteindre sous charge, sans flexion ni contrainte excessive. Si le ressort dépasse cette déflexion, la bobine peut ne pas être en mesure de revenir à sa position d’origine après le retrait de la charge en raison de l’abandon du matériau.
La déflexion angulaire maximale est le degré auquel un ressort de torsion peut se tordre sous charge, au-delà de quoi il se pliera en raison d’une contrainte excessive. Généralement, les ressorts de torsion avec des diamètres plus grands et plus de bobines ont une capacité de déflexion plus élevée. Par exemple, les ressorts de porte de garage peuvent résister à plusieurs rotations sans se plier en raison de leur grand nombre de bobines et de leur faible contrainte de conception.
Charge maximale
La charge maximale est le couple maximal que le ressort de torsion peut appliquer à la jambe du ressort avant de plier. La capacité de charge d’un ressort de torsion est limitée par la déflexion maximale ou la charge maximale (selon la première éventualité).
Rigidité du ressort
La rigidité du ressort est une mesure de la force de rotation appliquée à un ressort de torsion par unité de déplacement angulaire. La formule suivante peut être utilisée pour calculer la rigidité d’un ressort de torsion en spirale circulaire :
Taux de ressort par degré (livres pouces/degré)=. PL/Θ = E xd^4 / 3888 x D x Na
Dans cette équation, P représente la charge, L représente le bras de force, Θ représente le déplacement angulaire, d représente le diamètre du fil, D représente le diamètre moyen, Na représente le nombre effectif de bobines et E représente le module d’élasticité du matériau. La constante 3888 est un coefficient théorique utilisé pour ajuster le frottement entre les bobines adjacentes et entre le corps du ressort et les composants connectés.
Le tableau suivant fournit le module d’élasticité de différents types de fils à ressort de torsion, ce qui est crucial pour le calcul de la rigidité du ressort :
Module d’élasticité du fil à ressort
Module d’élasticité du fil à ressort (psi x 10 6)
Ligne de musique 30
Aciers inoxydables 302, 304 et 316 grades 28
Acier inoxydable 17-7 29,5
Chrome Vanadium Trente
Chrome-silicium trente
Bronze phosphoreux 15
La constante du ressort est liée au couple et au déplacement angulaire, comme le montre l’équation suivante. Cette relation permet de déterminer la quantité de couple requise pour un déplacement angulaire spécifique ou la quantité de déplacement angulaire nécessaire pour générer une certaine force.
Déplacement angulaire = couple/rigidité du ressort
Couple = rigidité du ressort x déplacement angulaire
pression
La contrainte de flexion d’un ressort de torsion hélicoïdal peut être calculée à l’aide de la formule suivante :
Contrainte de flexion (psi) = 32 PLK/π d ³
Ici, K représente le coefficient de correction de la contrainte de flexion. Lorsqu’un couple est appliqué au ressort de torsion, les diamètres intérieur et extérieur augmentent en raison de la contrainte de flexion plus élevée sur la surface intérieure par rapport à la surface extérieure. Pour les ressorts de torsion circulaires en spirale, le facteur de correction de la contrainte de flexion pour le diamètre intérieur est calculé à l’aide de la formule suivante développée par Wahl :
Informations clés ID=[4C ² - C-1]/[4C (C-1)]
Ici\ (C\) représente l’indice du ressort. La contrainte de flexion aux diamètres intérieur et extérieur peut être calculée approximativement à l’aide de la formule suivante :
Informations clés ID=[4C-1]/[4C-4]
KOD = [4C + 1] / [4C + 4]
Le ressort de torsion doit être chargé dans la direction qui fait diminuer le diamètre du ressort, car l’application d’une contrainte de formage résiduelle dans cette direction est bénéfique.