Calcola la rigidezza k = Gd⁴/(8D³Na), la deflessione, l'indice della molla, la tensione di taglio corretta con Wahl e l'altezza a pacco per una molla elicoidale a compressione a filo tondo.
Inserisci diametro del filo, diametro medio della spira, spire attive, materiale e forza per rigidezza, deflessione e tensione.
Informazioni su questo strumento
Il Calcolatore di molle elicoidali a compressione è uno strumento gratuito, in-browser, che calcola le proprietà meccaniche di una molla elicoidale a compressione a filo tondo dalla sua geometria e dal materiale. Restituisce la rigidezza k = G·d⁴/(8·D³·Na), la deflessione sotto una data forza, l'indice della molla, la tensione di taglio corretta con Wahl e l'altezza a pacco. Inserisci il diametro del filo d, il diametro medio della spira D, il numero di spire attive Na e la forza applicata F. Tutto viene calcolato localmente nel tuo browser.
La rigidezza è k = G·d⁴/(8·D³·Na), dove G è il modulo di taglio del materiale — il filo armonico è circa 79,3 GPa e l'acciaio inox circa 69 GPa, oppure puoi inserire un valore personalizzato. La deflessione segue dalla legge di Hooke come x = F/k. L'indice della molla C = D/d descrive le proporzioni della spira e il fattore di correzione di Wahl Kw = (4C − 1)/(4C − 4) + 0,615/C tiene conto della tensione aggiuntiva sulla superficie interna della spira, dando la tensione di taglio di picco τ = Kw·8·F·D/(π·d³). Se inserisci il numero totale di spire Nt, l'altezza a pacco (completamente compressa) è Ls = d·Nt. Lavora in SI (mm, N) con rigidezza in N/mm e tensione in MPa, o imperiale (in, lbf) con rigidezza in lbf/in e tensione in psi.
Come esempio pratico, una molla in filo armonico (G = 79,3 GPa) con d = 2 mm, D = 15 mm e Na = 8 spire attive ha una rigidezza k = 79.300 × 2⁴ / (8 × 15³ × 8) ≈ 5,87 N/mm, quindi una forza di 50 N la comprime di circa 8,5 mm. Il suo indice C = 7,5 dà un fattore di Wahl vicino a 1,20 e una tensione di taglio corretta di circa 285 MPa. Mantieni la tensione di lavoro entro l'ammissibile del materiale per evitare cedimento e fatica.
Domande frequenti
Come si calcola la rigidezza della molla?
La rigidezza di una molla elicoidale a compressione a filo tondo è k = G·d⁴/(8·D³·Na), dove G è il modulo di taglio, d il diametro del filo, D il diametro medio della spira e Na il numero di spire attive. Poiché la rigidezza scala con d⁴ e inversamente con D³, piccole variazioni del diametro del filo o della spira spostano nettamente la rigidezza.
Cosa sono l'indice della molla e il fattore di Wahl?
L'indice della molla C = D/d è il rapporto tra il diametro medio della spira e il diametro del filo, tipicamente 4–12. La correzione di Wahl Kw = (4C − 1)/(4C − 4) + 0,615/C aumenta la tensione di taglio nominale per tenere conto della curvatura e del taglio diretto sulla superficie interna della spira, dando τ = Kw·8·F·D/(π·d³).
Quale modulo di taglio devo usare?
Usa il modulo di taglio G del materiale: circa 79,3 GPa (11,5 Mpsi) per il filo armonico e l'acciaio al carbonio trafilato duro, e circa 69 GPa (10 Mpsi) per l'inox 302/304. Scegli il preset che corrisponde al tuo filo, oppure scegli personalizzato e inserisci G in GPa per altre leghe.
Cos'è l'altezza a pacco?
L'altezza a pacco Ls è la lunghezza della molla completamente compressa, in modo che le spire si tocchino, calcolata qui come Ls = d·Nt dal diametro del filo e dal numero totale di spire Nt. Fissa la lunghezza minima e la massima deflessione utilizzabile; la molla non deve mai essere compressa sotto la sua altezza a pacco in esercizio.