Arandelas Belleville (resortes de disco) estampadas: nociones básicas de la curva de carga para compradores
Una arandela Belleville, también llamada resorte de disco o arandela elástica cónica, es un disco metálico estampado en forma de cono que se aplana bajo carga y almacena energía elástica por flexión, y no en un alambre enrollado como hace una arandela elástica estándar. Su característica geometría cónica le confiere una curva de carga frente a deflexión que una arandela plana o un resorte helicoidal simplemente no pueden reproducir.
La curva de carga es deliberadamente no lineal, y ese es todo el sentido de especificarla
A diferencia de la relación carga-deflexión aproximadamente lineal de un resorte helicoidal, la curva de carga de una arandela Belleville viene determinada por su relación entre altura del cono y espesor, y puede ajustarse desde casi lineal hasta marcadamente no lineal, incluidos diseños que producen una fuerza casi constante en un rango de deflexión. Esta propiedad es la razón por la que las arandelas Belleville se eligen en aplicaciones como el mantenimiento de la precarga de uniones atornilladas, donde una fuerza de apriete estable a pesar de cierta dilatación térmica o asentamiento es más valiosa que una respuesta lineal.
La configuración de la pila cambia tanto la fuerza como el recorrido, e invertirla es un error frecuente
Las arandelas Belleville encajadas con la misma orientación forman una pila en paralelo: a igual deflexión, sus fuerzas se suman. Con orientación alterna forman una pila en serie: a igual fuerza, sus deflexiones se suman. Las combinaciones permiten ajustar fuerza y recorrido. Son relaciones ideales; verifique la curva real con las arandelas, el guiado y la fricción especificados, no solo con el número de piezas.
El material y el tratamiento térmico controlan la vida a fatiga del resorte más que el propio proceso de estampado
Como las arandelas Belleville funcionan mediante flexión repetida, el grado del acero para resortes y el tratamiento térmico (que normalmente incluye temple y revenido después del conformado) determinan la vida a fatiga bajo carga cíclica mucho más que la tolerancia de estampado. Una arandela estampada con dimensiones perfectas a partir de material con un tratamiento insuficiente rendirá por debajo de lo esperado en una aplicación de carga cíclica.
Preguntas frecuentes
¿Por qué elegiría un ingeniero una arandela Belleville en lugar de una arandela elástica helicoidal estándar?
Las arandelas Belleville ofrecen una curva de carga frente a deflexión ajustable y a menudo no lineal, incluido un comportamiento de fuerza casi constante en un rango de deflexión, que la respuesta aproximadamente lineal de un resorte helicoidal no puede reproducir; esto importa en aplicaciones como mantener una precarga estable del perno a pesar de la dilatación térmica o del asentamiento de la unión.
¿Qué ocurre si una pila de arandelas Belleville se monta con la orientación equivocada?
La orientación alterna da una pila en serie, con mayor deflexión a igual fuerza; la misma orientación encajada da una pila en paralelo, con mayor fuerza a igual deflexión. Confundirlas puede producir una precarga insuficiente o excesiva. Confirme el plano de montaje y la curva real de carga-deflexión.