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Facultad de Ingeniería

Resortes

Resortes de compresión

Es un dispositivo mecánico en forma de hélice formado de alambre, capaces de soportar esfuerzos de compresión y choque, convirtiéndose en un mecanismo que almacena o suelta energía.

Resorte helicoidal cilíndrico de compresión

Resorte helicoidal de estampación

Soportar grandes

esfuerzos con un movimiento limitado o para

conservar cierta distancia entre

dos objetos.

Resorte helicoidal cónico de compresión

Resorte helicoidal bicónico de compresión

Arandelas elásticas

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Diseño de resortes helicoidales de compresión para servicio estático

Intervalo índice del resorte : 4≤ C ≤ 12

Espiras : 3≤ C ≤ 15

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Parámetros de diseño

• Se elige el tamaño del alambre • Se eligen los parámetros de fabricación (d, D, C)• Se incrementan tamaños disponibles del alambre• Se elige el diseño del resorte• Se encuentran restricciones • Con las variables se encuentra la constante del

resorte :

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Problema

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Carga por fatiga de resortes helicoidales a compresión

Los resortes casi siempre están sometidos a carga por fatiga, resortes como el de la válvula de un automóvil requiere aguantar millones de ciclos por lo cual se debe diseñar con una vida infinita.

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Martillado

Proceso por el cual se incrementa en un 20% la resistencia a la fatiga de los resortes.

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Criterio de falla de Sines

Precarga : Esfuerzo cortante medio :

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Ejercicio :

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1- Diámetro de la espira :

D = 0,5625 – 0,092 = 0,4705 in

2- Índice del resorte C=

C=

C = 5,11

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𝐾=4𝐶+24𝐶−3

𝐾=4 (5,11)+24 (5 ,11)−3

K= 1,287

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3. Se calculan las fuerzas axiales

𝐹 𝑎=𝐹𝑚𝑎𝑥−𝐹𝑚𝑖𝑛

2

𝐹𝑚=𝐹𝑚𝑎𝑥 +¿𝐹𝑚𝑖𝑛

2¿

𝐹 𝑎=35−5

2 15 lbf

𝐹𝑚=35+5

2 20 lbf

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4. Se halla la componente cortante alternada

𝜏𝑎=K8𝐹 𝑎𝐷

π𝑑3

𝜏𝑎=(1,287)8(15)(0,4705)π (0,092)3

𝜏𝑎=29,7𝐾𝑝𝑠𝑖

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5. Se halla la componente cortante media

𝜏𝑚=K8𝐹𝑚𝐷

π 𝑑3

𝜏𝑚=(1,287)8(20)(0,4705)π (0,092)3

𝜏𝑚=39,6𝐾𝑝𝑠𝑖

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6. Se halla la resistencia ultima a la tensión

𝑆𝑢=𝐴𝑑𝑚

𝑆𝑢=201

0,0920,145

𝑆𝑢=284,1𝐾𝑝𝑠𝑖

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7. Se halla la resistencia ultima al cortante

𝑆𝑢𝑐=0,67𝑆𝑢

𝑆𝑢𝑐=0,67(284,1𝐾𝑝𝑠𝑖)

190,3 Kpsi

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A. Se hallan los valores para la ecuación de Gerber

= 38,2 Kpsi

= 35,8 Kpsi

Factor de seguridad por fatiga:

ŋ =

ŋ =

ŋ = 1,21

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Se halla la razón del resorte

K =

K =

K = 48,1 lbf/pulg

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Se halla el peso del resorte:

W =

W= 0,0586 lbf

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Se halla la frecuencia de onda fundamental :

𝑓 𝑛=12¿

𝑓 𝑛=281𝐻𝑧