Dans de nombreuses applications, les ressorts ondulés à fil plat offrent des avantages significatifs par rapport aux conceptions de ressort traditionnelles telles que les bobines et les disques.

Les ressorts hélicoïdaux et les ressorts à disque éprouvés fonctionnent bien dans de nombreuses applications d’ingénierie. Cependant, il est avantageux de comparer ces options familières à une autre conception de ressort innovante: les ressorts ondulés à fil plat. Selon l’application, les ressorts ondulés à un ou plusieurs tours peuvent offrir des avantages distincts par rapport à leurs homologues plus traditionnels.

Deux des raisons les plus convaincantes de spécifier les ressorts ondulés impliquent des considérations de force, notamment un rapport force / hauteur de travail impressionnant et la capacité de fournir une force constante sur une large plage de déflexions. D’autres avantages clés tels que des économies d’espace axiales et radiales, l’absence de charges de torsion, des tolérances dimensionnelles améliorées et une course accrue font de ces éléments à ressort ondulé uniques les gagnants dans une grande variété de systèmes techniques et d’environnements de travail difficiles. Par exemple, les ressorts ondulés monotour remplacent souvent les rondelles ondulées estampées dans les applications allant des joints hydrauliques aux atténuateurs de bruit. Les ressorts ondulés à tours multiples remplacent généralement les ressorts à disques empilés ou les ressorts hélicoïdaux dans les systèmes de transmission de puissance et de transmission hydraulique.

Voici un aperçu des avantages techniques importants des ressorts ondulés et de certaines applications dans lesquelles les ressorts ondulés brillent:

Les Ressorts Ondulés Fournissent une Force Constante Sur une Large Gamme de Déflexions

La possibilité d’effectuer des ajustements linéaires fins sur toute la plage de force est un avantage clé des ressorts ondulés. Comparés aux ressorts hélicoïdaux ou à disque, les ressorts ondulés offrent des courbes de déflexion avec une région de force linéaire plus large et plus plate. En raison de cette caractéristique de conception unique, les ressorts ondulés ont une force linéaire comprise entre 30 et 70% de déflexions, ce qui facilite la satisfaction des exigences de force de ressort spécifiques. Les ressorts hélicoïdaux et à disque sont insuffisants à cet égard en raison de régions de force linéaire nettement plus étroites. Prenons quelques exemples où cette fonctionnalité est particulièrement utile:

Moulinets de pêche. Parce que les ressorts ondulés nécessitent la moitié de l’espace axial des conceptions de bobine équivalentes, les assemblages de bobines peuvent économiser à la fois du poids et de l’espace, ce qui se traduit par une expérience utilisateur plus confortable et moins de fatigue. De plus, les ressorts ondulés offrent une déflexion de charge précise qui permet une raideur constante du ressort et une progression de la charge sur la plage de compression ciblée. Lorsqu’elle est utilisée dans un assemblage de moulinet, cette force de ressort constante permet au moulinet de fonctionner en douceur et d’éliminer la traînée. En revanche, les ressorts hélicoïdaux commencent linéairement puis se rabotent à la fin de la courbe de traînée, ce qui signifie que les 30% finaux des ajustements de traînée ne sont pas possibles. L’utilisation d’un ressort ondulé offre un contrôle plus fin avec une courbe plus linéaire, résultant en une traînée plus douce et de meilleures performances.

Ensembles d’engrenages. Dans un ensemble d’engrenages, l’utilisation d’un ressort ondulé permettra des ajustements linéaires sur toute la plage de force. En revanche, les conceptions de ressorts hélicoïdaux ne peuvent permettre des ajustements linéaires fins qu’au début de la plage de force.

Embrayages à glissement. Lorsque vous utilisez un embrayage à friction pour prolonger la durée de vie d’autres composants de la machine, il est essentiel que l’embrayage réagisse rapidement en fonction des valeurs de couple prédéfinies. Comme les ressorts ondulés offrent la possibilité d’effectuer des réglages linéaires extrêmement fins, l’embrayage à friction peut être réglé pour s’engager rapidement une fois que le couple spécifié est atteint.

Vannes de débit / vannes de sécurité. Les vannes de débit et les vannes de sécurité doivent s’ouvrir de manière fiable et répétable à des points de pression prédéfinis. Les ressorts ondulés rendent cela possible en permettant des ajustements linéaires fins et précis.

Connecteurs rapides. Les connecteurs à baïonnette et autres connecteurs rapides doivent s’ouvrir à des valeurs de couple critiques de sécurité prédéfinies. Des ressorts ondulés peuvent être utilisés dans ces conceptions pour fournir des ajustements linéaires précis qui empêchent ces connecteurs de s’ouvrir prématurément.

Joints mécaniques. Ces composants omniprésents sont souvent utilisés pour sceller des arbres rotatifs contre des logements fixes dans des équipements tels que des pompes et des agitateurs. Les composants coulissants sont pressés les uns contre les autres par la force généralement générée par des ressorts hélicoïdaux, qui empêchent le joint de s’ouvrir de lui-même. Dans une large gamme d’applications de joints, les ressorts ondulés offrent plusieurs avantages par rapport aux ressorts hélicoïdaux. Au-delà des économies d’espace, aucun trou supplémentaire n’est nécessaire dans le boîtier du joint pour faire de la place pour les ressorts ondulés. En conséquence, moins d’usinage est nécessaire.

Un autre avantage est que les ressorts ondulés ne peuvent se comprimer que axialement, ce qui signifie qu’aucune charge de torsion n’est générée. En revanche, les ressorts hélicoïdaux souffrent de charges de torsion qui peuvent entraîner la rotation des composants préchargés pendant l’utilisation et entraîner une usure excessive et une diminution de la charge de travail. Une très faible raideur de ressort avec une courbe de déflexion de charge extrêmement plate peut être obtenue en utilisant un ressort ondulé multi-tours pour prolonger la durée de vie d’une garniture mécanique. Comparés aux ressorts à disque qui peuvent causer une usure massive en raison du contact avec les bords, les ressorts ondulés présentent de larges parois radiales et des extrémités de cale pour offrir une grande surface de support. Les détails de construction sont un autre avantage: les ressorts ondulés sont fabriqués à partir d’un seul morceau de fil, de sorte que plusieurs ressorts ne sont pas nécessaires. De plus, les ressorts ondulés n’ont pas de points de soudure qui peuvent se rompre lors d’une contrainte dynamique – un phénomène courant avec les rondelles soudées et estampées. Pour les joints qui nécessitent une résistance à la corrosion, l’acier inoxydable et d’autres matériaux tels que l’Hastelloy C276 peuvent être spécifiés.

Outils de fond de trou. Des ressorts ondulés multi-tours enroulés en spirale peuvent être utilisés pour précharger les dispositifs d’ancrage des outils de fond utilisés pour mordre dans l’alésage du boîtier une fois que l’outil a été actionné. Voici comment cela fonctionne:
Une fois que le dispositif d’ancrage a une bonne morsure dans le boîtier, une charge doit être appliquée sur le talon des glissières pour les empêcher de se mettre hors tension en raison de mouvements qui se produisent pendant les charges appliquées à l’outil. Les ressorts hélicoïdaux sont traditionnellement utilisés pour appliquer cette charge, mais les ressorts ondulés multi-tours avec des conceptions de crête à creux sont une meilleure alternative dans de nombreux cas. Un espace axial important peut être économisé en spécifiant des ressorts ondulés, ce qui conduit à des conceptions d’outils plus compactes et à des coûts de matériaux réduits. Outre les économies d’espace, les ressorts ondulés fournissent une charge plus constante pendant le déplacement requis par rapport aux ressorts hélicoïdaux conventionnels. Les alliages tels que l’Inconel et Elgiloy sont disponibles en tant que matériaux de ressorts ondulés pour les environnements qui rencontrent des températures élevées et des éléments corrosifs.

Les Ressorts Ondulés Gèrent les Charges Ciblées dans les Petits Espaces

Certaines applications sont trop petites pour faire place aux ressorts hélicoïdaux traditionnels, qui peuvent être quelque peu encombrants. Dans de tels cas, les ressorts ondulés sont utiles pour appliquer la précharge requise dans le plus petit des espaces.

Moteurs à ultrasons. Les moteurs qui ne mesurent que quelques millimètres de longueur sont utilisés dans une large gamme d’applications, de la mise au point automatique d’un objectif d’appareil photo aux appuie-tête et rétroviseurs automobiles. Les instruments chirurgicaux sophistiqués et les appareils robotiques utilisent également généralement de petits moteurs. Prenons le moteur à ultrasons utilisé dans la fonction de mise au point automatique. Dans cette application, un ressort ondulé monotour est utilisé pour maintenir la pression contre le stator, maintenant le rotor en place sans utiliser de vis ou de boulons. Pour ce système miniature, le ressort ondulé est une meilleure option qu’une conception à bobine ou à disque, en raison de son faible poids, de sa taille compacte et de sa capacité à gérer des charges faibles à moyennes.

Les ressorts ondulés peuvent être utilisés pour précharger les roulements, réduire le jeu axial et minimiser les vibrations

L’application d’une charge de poussée permanente à un ensemble de roulements est importante pour une installation sûre et réussie. Le processus de précharge des roulements prolonge la durée de vie des composants en éliminant les jeux inutiles, en créant une rigidité élevée et en réduisant le bruit et les vibrations.

Pompes à eau de moteur diesel. Les pompes centrifuges à roue sont souvent utilisées dans les gros moteurs diesel tels que ceux des locomotives. Au cours des dernières années, des améliorations progressives ont été apportées pour augmenter la durée de vie et réduire l’entretien des pompes. L’utilisation de ressorts ondulés au lieu de ressorts hélicoïdaux ou à disques s’est avérée être un moyen efficace de maintenir les performances des roulements et de prolonger la durée de vie globale de la pompe. Ici, le ressort ondulé est monté à l’intérieur du carter de pompe, autour de l’arbre, et entre en contact avec le carter et l’extrémité motrice du roulement de bague extérieure de la roue. Le ressort ondulé préchargé aide à réduire les fortes charges de poussée subies par le roulement à rouleaux coniques en absorbant certaines des poussées inverses. De plus, le ressort ondulé permet de sécuriser les roulements en place et de réduire les vibrations potentiellement dommageables.

Assemblages hydrauliques. Dans les systèmes hydrauliques, des anneaux de retenue sont souvent utilisés pour fixer l’élément de couvercle et éliminer le besoin de souder ou de visser des composants en place, ce qui permet des réparations sur site plus rapides et plus faciles. L’utilisation d’un ressort ondulé entre l’élément de couvercle et le tube interne précharge les composants internes les uns contre les autres et élimine le jeu axial. L’élimination de ce type de mouvement excessif permet d’allonger la durée de vie des composants et des assemblages.

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