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8/15/2019 Resortes (guia completa)
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Resortes
Tema 6 Resortes
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Resortes
Confguraciones de Resortes
Resortes Helicoidales de Compresión
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Resortes
Confguraciones de Resortes
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Resortes
Confguraciones de Resortes
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Resortes
Confguraciones de Resortes
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Resortes
Es uerzos en Resortes Helicoidales
Hecho de alambre redondo, sometido a una fuerza axial F :
Resorte helicoidal de compresión
Resorte helicoidal con carga axial
El esfuerzo máximo en elalambre ocurre en las brasinternas del resorte y sepuede calcular mediante la
superposición del esfuerzocortante directo y el esfuerzocortante torsional
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Resortes
Es uerzos en Resortes Helicoidales
Hecho de alambre redondo, sometido a una fuerza axial F :
Resorte helicoidal de compresión
Resorte helicoidal con carga axial
El es uerzo máximo:
donde :El tor ue ! " F#$%,
El radio del alambre r " d$%,El momento polar de inercia: & " 'd($)%El área del alambre * " 'd%$(El +ndice del resorte " -#$d. /ar+aaproximadamente de 0 a 1%2#: #iámetro medio de la espira#: diámetro del alambre3s: factor de corrección del esfuerzo cortante
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Resortes
Es uerzos en Resortes HelicoidalesResorte helicoidal de compresión
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Resortes
Es uerzos en Resortes Helicoidales
Hecho de alambre redondo, sometido a una fuerza axial F :
Resorte helicoidal de compresión
El es uerzo máximo:
Factor de corrección del esfuerzo cort ante
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Resortes
E ecto de Curvatura
4i alambre se cur/a como una espiral, existe un mayor esfuerzo enla super cie interior de la espiral2
Wahl determinó el factor de concentración de esfuerzos para unalambre redondo y de nió el factor 35 :
Factor de concentración de Es uerzos
6ncluye tanto los efectos de cortante directo como la concentraciónde esfuerzos debida a la cur/atura, lo cual es /álido para un alambreredondo con 7 12%2
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E ecto de Curvatura
El actor de ergstr!sser :
puede utilizarse puede utilizarse ba8o la misma consideración y losresultados de las dos ecuaciones di eren por menos de 19, lamisma está dada por la ecuación
Factor de concentración de Es uerzos
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ResortesE ecto de Curvatura
omo el factor 35 de ahl incluye ambos efectos, pueden separarseen un factor de cur/atura 3c y el factor de cortante directo 3smediante:
Factor de concentración de Es uerzos
35"3s23c
Factor de curvatura "c
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Resortes
#e$exión de Resortes
;as relaciones de
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Resortes
Resortes de Compresión%ipos de Extremos de Resortes deCompresión
Cudynas y ?isbett -%DD .
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Resortes
Resortes de Compresión
Cudynas y ?isbett -%DD .
Fórmulas para Calcular las #imensiones de Resortes deCompresión
-?a " ?@mero de espiras acti/as .
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Resortes
Resortes de Compresión
;os resortes de compresión helicoidales experimentarán alabeocuando la de
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Resortes
Resortes de Compresión
Constantes de las Condiciones de Extremos ' de ResortesHelicoidales de Compresión
Esta&ilidad
Cudynas y ?isbett -%DD .
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Resortes
Resortes de CompresiónEsta&ilidad
Cudynas y ?isbett -%DD .
G ara *ceros:
ara extremos a escuadra y esmerilados:
" D2I y;o J I2%0#2
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Resortes
(ateriales para ResortesEl material ideal para un resorte de&er)a tener :
=*lta resistencia @ltima
= unto de
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Resortes(ateriales para Resortes
*ceros al altocarbono
y de aleación pararesortes
Cudynas y ?isbett -%DD .
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Resortes(ateriales para Resortes
?orton -%D11.
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Resortes*lam&re para Resortes
El alambre redondo es el material más com@n para fabricarresortes, el alambre rectangular tan sólo está disponible en unoscuantos tamaKos2
#iámetros de*lambres referidosseg@n *4!B
?orton -%D11.
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ResortesResistencia a la %ensión
;os materiales para resorte se pueden comparar mediante unexamen de sus resistencias a la tensión, ue /ar+an a tal gradocon el tamaKo del alambre
?orton -%D11.
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ResortesResistencia a la %ensión
Constantes * , m para Estimar la Resistencia de %ensión()nima de *lam&res de Resortes Comunes
Cudynas y ?isbett -%DD .
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Resortes3alores de Es uerzos torsionales (áximos permisi&l
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Resortess uerzos de %orsión (áximos 4ermisi&les de Resort
Helicoidales de Compresión en *plicaciones Estática
Cudynas y ?isbett -%DD .
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Resortes#ise5o de Resortes Helicoidales de Compresión
para Carga EstáticaCaracterísticas importantes que deben considerarse al diseñar estos resortes bajo
consideraciones estáticas son:
• Índice del resorte: ! " ! #$
%os &ndices m's ba(os son m's dif&ciles de formar )debido al peligro de agrietamiento de la
superficie*
%os &ndices mayores tienden a enredarse con suficiente frecuencia como para requerir empaque
individual.
•
+l intervalo recomendado de vueltas activas: ! -a ! #Para mantener la linealidad cuando un resorte est' a punto de cerrarse, es necesario evitar elcontacto gradual de las espiras )debido a un paso imperfecto*. /na caracter&stica de un resorte de
espiras 0elicoidales es que es idealmente lineal.
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Resortes#ise5o de Resortes Helicoidales de Compresión
para Carga Estática
Características importantes que deben considerarse al diseñar estos resortes bajo
consideraciones estáticas son:
•
+l diseñador limita el punto de operaci1n del resorte al 2 3 central de la curva entre no carga 4 5 6, y la cerradura 4 5 4s.
%a fuerza de operaci1n m'7ima debe estar limitada a 4m'7 !2894s.
Definiendo el rebase fraccional al cierre como , donde:
4s 5 )# ; * 4m'7
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Resortes#ise5o de Resortes Helicoidales de Compresión
para Carga EstáticaCaracterísticas importantes que deben considerarse al diseñar estos resortes bajo
consideraciones estáticas son:
+l factor de seguridad al cierre )altura s1lida* : ns = #.$
Donde el valor de s se estima con la carga de compresi1n correspondiente Na la carga de cerradura 4s.
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Resortesarga por Fatiga de Resortes Helicoidales a Compresi
Componente de la amplitud de la resistencia (Ssa)
%os me(ores datos sobre los l&mites de resistencia a la fatiga torsional de resortes de acero
son los que report1 >immerli, que establece:
? Las componentes de la resistencia a la fati a de !ida infinita son:
Para resortes sin martillar: Ssa " #$ %psi (&' *a) Ssm " $$ %psi (#+, *a)
Para resortes martillados: Ssa " $+-$ %psi (#,. *a) Ssm " ++-$ %psi ($#' *a)
+n el caso de utilizar el criterio de @oodman para determinar la componente de la amplitud
de la resistencia
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Resortesarga por Fatiga de Resortes Helicoidales a Compresi
0l límite de resistencia a la torsi1n para !ida infinita (Sse)
*ropuesto por 2immerli :
para todos los alambres para resortes de acero, con di'metro B #6 mm, se obtiene a partir
de las siguientes relaciones:
Sse" '$ %psi (# / *a) para resortes sin granallar
Sse" 6+3$ %psi ('6$ *a) para resortes granallados
Sse" 4a-4b-4c-Se5
+stos valores est'n corregidos por acabado superficial, tamaño del resorte y tipo de carga
aplicada.
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ResortesFrecuencia Cr)tica de Resortes Helicoidales
%os resortes como cualquier dispositivo con masa y elasticidad tienen una o m's frecuencias naturales
)Wn).
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ResortesFrecuencia Cr)tica de Resortes Helicoidales
La frecuencia natural 7n o fn de un resorte 8elicoidal de compresi1n:
Peso de las espiras activas del resorte:
E: es el peso espec&fico del material
=6a recuencia cr)tica undamental debe ser de 78 a 9/ /eces la
frecuencia de la fuerza o mo/imiento del resorte, con ob8eto dee/itar la resonancia con las armónicas2=4i la frecuencia no resulta su cientemente alta, el resorte tiene uediseKarse de nue/o para incrementar ó disminuir W0
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ResortesResortes Helicoidales de Extensión
Resortes de muestra
#imensiones
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ResortesResortes Helicoidales de Extensión
!ipos de Extremos ue se emplean en Resortes deExtensiónCudynas y ?isbett -%DD . .
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ResortesEs uerzos en el Resorte de Extensión
4e estiman de igual forma ue los resortes de compresión, pero siestos contienen un extremo en gancho, se origina adicionalmente$exión , torsión en este2Es uerzos en los Extremos en Resortes de
Extensión:;os ganchos o las ore8as estándares tienen dos ubicaciones de alto esfuerzo:=El es uerzo de tensión en el punto * , puesto ue el extremo estácargado como una /iga cur/a2=El es uerzo máximo de torsión ocurre en el punto , donde el radio de
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ResortesEs uerzos en el Resorte de Extensión
Es uerzos en los Extremos en Resortes deExtensión:El es uerzo de torsión máximo en el punto se o&tienemediante:
R% :es el radio en el lado de doblez, debe ser mayor ue (
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ResortesEs uerzos en el Resorte de Extensión
Espiras *ctivas en los Resortes de Extensión:
!odas las espiras del cuerpo se consideran espiras acti/as, peronormalmente se agrega una al n@mero de espiras acti/as para obtener
la longitud del cuerpo ;b2?@mero de espiras del cuerpo
;& . ;a
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ResortesEs uerzos en el Resorte de Extensión
Constante de Resorte en Resortes deExtensión:;as espiras de un resorte de extensión contienen una precarga Fi uese debe /encer para separarlas2
ur/a de fuerza=de
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ResortesEs uerzos en el Resorte de Extensión
6a 6ongitud 6i&re de un Resorte:
;a longitud libre de un resorte -;f. medido dentro de las espiras oganchos de los extremos :
#onde:#: es el diámetro medio de la espira
: es el +ndice del resorte2
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ResortesEs uerzos en el Resorte de Extensión
4recarga de la Espira en Resortes deExtensión%a tensi1n inicial en un resorte de e7tensi1n se crea en el proceso de enrollado al
torcer el alambre cuando se enrolla sobre el mandril.
+l intervalo preferido puede e7presarse en tFrminos del esfuerzo de torsi1n nocorregido i como: N
Es uerzos de %orsión de&idos a la %ensión =nicial como Funcióndel >ndice del Resorte C:
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ResortesEs uerzos en el Resorte de Extensión
4recarga de la Espira en Resortes deExtensión
Esfuerzos de !orsión debidos a la !ensión 6nicial comoFunción del Ondice del Resorte
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ResortesEs uerzos en el Resorte de Extensión
6os (áximos Es uerzos 4ermisi&lesara aplicaciones estáticas de resortes de extensión, los máximosesfuerzos permisibles se corrigen seg@n las directrices ue semuestran en la tabla
Esfuerzos máximos permisibles -corregido por 3 o 3C. de resorteshelicoidales de extensión en aplicaciones estáticas
?orton -%D11.
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ResortesEs uerzos en el Resorte de Extensión
Resistencias de (ateriales para Resortes deExtensión:
?orton -%D11.
Resistencias Báximas de Fatiga por !orsión y por Flexión para *lambre de*cero 6noxidable *4!B *%% y *lambre de *cero !ipo )D%, en Resortes
Helicoidales de Extensión con *plicaciones +clicas
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Resortes
El procedimiento de diseKo para resortes de extensión esbásicamente el mismo ue el de los resortes de compresión, con laconsideración adicional de los esfuerzos en los extremos2G on frecuencia se supone un +ndice de resorte y un diámetro delalambre2GEl diámetro medio de la espiral se calcula2GEl +ndice supuesto del resorte se utiliza para determinar elesfuerzo inicial aproximado en la espira2
#ise5o de Resortes Helicoidales de Extensión
R
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Resortes#ise5o de Resortes Helicoidales de Extensión
GBediante ese /alor de esfuerzo inicial es posible calcular laprecarga Fi en la espiral2G4e pueden obtener en seguida los esfuerzos en la espira y en el
extremo, pero se realizan los a8ustes adecuados en los /aloressupuestos para obtener factores de seguridad aceptables2G4e calculan ;a de
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Resortes#ise5o de Resortes Helicoidales de Extensión:
GEl pandeo no existe en los resortes de extensión, pero lafrecuencia natural se deber+a comparar con la frecuencia forzada
en escenarios dinámicos2G;os factores de seguridad se obtienen considerando la resistenciaadecuada del material para la torsión en las espiras, as+ como parala
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ResortesResortes de Espiras Helicoidales de %orsión
Resortes de !orsión Cudynas y ?isbett -%DD .
R
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ResortesResortes de Espiras Helicoidales de %orsión
El ángulo de la ubicación del extremo libre está dado por P2
;a coordenada rotacional Q resulta proporcional al producto Fl2
4u ángulo complementario es 2
ara todas las posiciones del extremo mó/il, Q " S " constante2
Cudynas y ?isbett -%DD .
#escripción de la ?&icación de los Extremos:
;a ubicación de un extremo respecto del otro está de nida entLrminos de un ángulo @0
;p. @AB1/
;-mero de vueltas parcialespresente en el cuerpo de las espiras :
R
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ResortesResortes de Espiras Helicoidales de %orsión
#escripción de la ?&icación de los Extremos:
El n@mero de /ueltas del cuerpo ?b está relacionado con el ángulo deposición inicial P mediante:
;a ecuación de ?b adopta /alores no enteros y discretos como I2),02), M2),T, con diferencias sucesi/as de 1, como posibilidades deldiseKo de un resorte espec+ co2
Resortes
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ResortesEs uerzo Flexionante
Un resorte de torsión tiene un momento
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ResortesEs uerzo Flexionante
Un resorte de torsión tiene un momento
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Resortes#e$exión *ngular en Resortes de %orsión
;a de
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ResortesCierre de la Espira
El diámetro interior m)nimo de la espira con de$exión total
6a longitud máxima del cuerpo de la espiral conDenrollamiento completo
-radianes.
Resortes
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ResortesFactores de +eguridad para Resortes de %orsión
Factor de seguridad
;a falla por
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ResortesFactores de +eguridad para Resortes de %orsión
Resistencia a la atigaEl factor de seguridad ue protege contra la falla
#onde:
4a: es la componente de la amplitud de la resistencia, sustituyendo 4aseg@n Aerber: