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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
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