¿Qué es un Muelle de Disco?
Como su nombre indica, un muelle de disco es un muelle con forma de disco.
Un muelle de disco es un muelle con la propiedad de deformarse bajo una carga externa y luego volver a su forma original. Debido a esta característica, se utilizan en una gran variedad de aplicaciones en maquinaria y equipos.
Una pieza elemental de aspecto y forma similares es una “arandela de muelle de disco”.
Usos de los Muelles de Platillo
Los muelles de platillo pueden soportar grandes cargas en poco espacio. Suelen utilizarse en aplicaciones en las que se generan fuerzas axiales donde hay un eje, con o sin rotación.
1. Ajuste de la Carga
Los muelles de disco se utilizan para mantener una presión constante en situaciones en las que la carga fluctúa. Un ejemplo concreto es el embrague de un automóvil. Los muelles de disco se utilizan para proporcionar fuerza de fricción en los embragues.
También se utilizan como muelles de retorno en pistones hidráulicos para restablecer la posición del pistón cuando se pierde la carga.
2. Absorción de Impactos
Los muelles de platillo se utilizan para proteger máquinas y estructuras absorbiendo choques y vibraciones. Un ejemplo concreto es un aislador de vibraciones para una prensa. Los muelles de disco se utilizan para absorber el impacto de placas y otros materiales cuando se perforan a través de una prensa, utilizando la elasticidad del muelle de disco.
3. Precarga (Preloading)
Los muelles de platillo también se utilizan para garantizar una precarga (presión o carga inicial) adecuada entre los componentes. Concretamente, esto se aplica al eje de rotación de una bisagra.
Debido a las fuerzas de fricción, permanecen inmóviles hasta que se aplica una determinada fuerza, lo que permite mantener la bisagra en cualquier posición deseada. También pueden utilizarse en cojinetes y rodamientos para reducir el traqueteo alrededor del eje.
Principio de los Muelles de Disco
El principio del muelle de disco se basa en la deformación elástica. Un muelle de disco tiene la forma de una placa plana con un agujero en el centro. El principio es que la parte cónica se desvía cuando se aplica presión, y la fuerza para restaurar la desviación es la fuerza del muelle.
Un tipo común de muelle es el muelle en espiral “resorte helicoidal”, que se deforma bajo la carga de los hilos que se retuercen. Los muelles helicoidales tienen diversas aplicaciones en compresión, tracción y torsión.
Los muelles de platillo, en cambio, no tienen una configuración multiespecie. Sólo están disponibles en la dirección de compresión, ya que la parte inferior y superior de la forma del plato se cargan y deforman al disminuir la altura del plato.
Características de los Muelles de Disco
1. Compacidad y Alto Módulo de Elasticidad
La principal característica de un muelle de disco es que puede almacenar gran energía en pequeñas deformaciones. Es posible realizar diseños compactos.
2. Carga y Deformación no Lineales
A diferencia de los muelles helicoidales, los muelles de platillo tienen características no lineales.
3. Ajuste de Carga por Combinación
Es habitual utilizar varios muelles de platillo. Esto permite modificar las características del muelle. Sin embargo, hay que tener en cuenta que, cuando se utilizan varios, los errores individuales de fabricación pueden provocar desviaciones en las características del muelle.
Otras Información sobre los Muelles de Platillo
1. Combinaciones de Muelles de Platillo
Si la carga o la deflexión (desplazamiento) son insuficientes para un solo uso, se pueden apilar varios muelles de platillo. El apilamiento de formas cónicas en orientación alineada se denomina serie, y el apilamiento en orientaciones alternas se denomina paralelo, y se pueden obtener diferentes características de muelle.
Cuando se apilan en serie, la carga del muelle aumenta en proporción al número de muelles de disco apilados: si se apilan tres muelles de disco en serie, la deflexión (desplazamiento) es igual a la de un muelle de disco, entonces la carga es tres veces mayor.
Cuando se apilan en paralelo, la cantidad de deflexión (desplazamiento) aumenta en proporción al número de muelles de disco apilados: si se apilan tres muelles de disco en paralelo y se aplica una carga equivalente a uno, la cantidad de deflexión (desplazamiento) en ese momento es tres veces mayor que con uno.
Cuando se apilan muelles de platillo, los errores de grosor y dimensiones durante la fabricación pueden tener un efecto significativo en las propiedades del muelle.
2. Diferencia entre Muelles de Disco y Arandelas de Muelle de Disco
- Resortes de disco
Resorte en forma de disco sin fondo con un agujero en el centro, procesado en forma cónica, que actúa como resorte en la dirección de compresión. - Arandela elástica de disco
Arandela elástica en forma de disco sin fondo.
Los muelles de platillo tienen que funcionar literalmente como muelles. Sus usos son el ajuste de la carga, la absorción de vibraciones y la precarga, y se utilizan para cargas dinámicas repetitivas. Las arandelas elásticas de disco, por su parte, son arandelas cuyo objetivo es evitar que se aflojen los tornillos aprovechando la acción del muelle.
La energía elástica de la arandela elástica de disco se opone a la fuerza axial cuando se aprieta el tornillo, proporcionando así una fuerza de apriete estable. Se utilizan bajo cargas estáticas para retener fuerzas axiales.