*RESORTES HELICOIDALES

RESORTE HELICOIDALES O

MUELLES HELICOIDALES

Hilo metálico normalmente

circular elíptico enrollados en

caliente o frio sobre un cilindro

EXISTEN FUERZAS DE TENSION Y

COMPRENSION

Utilizados para absorber energía y devolverla cuando

sea requerida

Son elementos hechos de acero que por su elasticidad tienen por finalidad absorber

irregularidades que se presentan en la marcha

Fuerzas de torsión flexión y cortadura de hilo =TRABAJO A

COMPRENSION.

TIPOS DE RESORTES HELICODALES

RESORTE DE COMPRENSION

RESORTE DE EXTENSION

RESORTE DE TORSION

Bobina o Espira abierta,

destinados a soportar esfuerzos de

comprensión y choque,

convirtiéndolos en los DISPOSITIVOS DE

ALMACENAMIENTO DE ENERGIA MAS

EFICIENTES

Sus espiras son por lo general erradas, están

por lo general destinados a soportar esfuerzos laterales o

deformación helicoidal.

Ofrecen resistencia a la aplicación de torque externo.

Se caracteriza por ser de bobina o espira

cerrada, destinados a soportar esfuerzos de tracción cuando son

sometidos a la acción de fuerzas que lo

atraen ; su aplicación varia desde pequeños

equipos médicos hasta maquinarias

pesadas

Haciendo un diagrama de cuerpo libre. La parte seleccionada carga cortante directa y ejercerá una T un momento torsor en la parte restante del resorte, notándose que el efecto de la carga axial es de producir una torsión en el alambre.

RESORTES SEGÚN SUS ESPIRAS DE APOYO:

Terminal plano.

Terminal libre.

Dos terminas planos.

Dos terminales libres.

Dos terminales rabos de cochino.

SEGÚN SU CONSTANTE ELASTICA:

De constante elástica fija.

De constante elástica variable.

MATERIALES DE FEBRICACION DE RESORTES HELICOIDALES:

El material ideal para resortes tiene que poseer una resistencia máxima elevada, así como un elevado punto de fluencia y un modulo de elasticidad bajo todo esto para almacenar la máxima cantidad de energía.

Material 

Designaciones 

Descripción 

Alambre estirado en frío (estirado duro) (0.60 - 0.70 C) 

UNS G10660 AISI/SAE 1066 ASTM A227-47 

Es el acero de resorte de uso general de menor costo. Se usa cuando la exactitud, la deformación y la duración no son muy importantes (no adecuado para cargas variables o de impacto). Diámetros de 0.8 a 12 mm[3] (o 0.8 a 16 mm[1])). Rango de temperaturas 0 a 120 °C. 

Alambre revenido en aceite (0.60 - 0.70 C)

 

UNS G10650 AISI/SAE 1065 ASTM A229-41 

Mayor costo que el del SAE 1066 pero menor que el del SAE 1085. No es adecuado para cargas variables o de impacto. Diámetros de 3 a 12 mm[3], aunque es posible obtener otros tamaños (0.5 a 16 mm[1]). Rango de temperaturas 0 a 180 °C. 

Alambre para cuerda musical (0.80 - 0.95 C) 

UNS G10850 AISI/SAE 1085 ASTM A228-51 

Es el mejor, más resistente a la tracción, más resistente a la fatiga, más tenaz, y más utilizado para resortes pequeños. Diámetros de 0.12 a 3 mm[3] (o 0.10 a 6.5 mm[1]). Rango de temperaturas 0 a 120 °C. 

Alambre revenido en aceite 

AISI/SAE 1070 ASTM A230 

Calidad de resorte de válvula. Adecuado para cargas variables. 

Al cromo-vanadio 

UNS G61500 AISI/SAE 6150 ASTM A231-41 

Es el acero aleado más utilizado para aplicaciones con esfuerzos más elevados que los que soportan los aceros duros al carbono, y aquellas donde se necesiten altas resistencia a la fatiga y durabilidad. Soportan cargas de impacto. Ampliamente utilizado en válvulas de motores de avión. Diámetros de 0.8 a 12 mm. Temperaturas hasta 220 °C. 

Al cromo-silicio 

UNS G92540 AISI/SAE 9254 ASTM A401 

Es excelente para aplicaciones con altos esfuerzos, en las que se requiera tenacidad y gran duración. El segundo más resistente después del alambre para cuerda musical. Dureza Rockwell aproximadamente entre C50 y C53. Diámetros de 0.8 a 12 mm. Temperaturas hasta 220/250 °C. 

Acero inoxidable 

SAE 30302 ASTM A313 (302) 

Adecuado para carga variable. 

REQUISITOS DE LOS RESORTES HELICODALES:

APARIENCIA: Deben presentar una superficie lisa libre de exfoliaciones , fisuras, ampollas de oxido, pliegues de laminación, inclusiones no metálicas.

CARGA: Debe presentar una tolerancia de carga nominal en función de la constante elástica

FATIGA: No deben de fracturarse y la perdida de carga no debe ser mayor al 10 % cuando son sometidos a 100.000 ciclos para el caso de resortes helicoidales usado en transporte de pasajeros y 70.000 en vehículos comerciales

ESFUERZOS EN RESORTES HELICOIDALES

ESFUERZO DE COMPRENSION:

Hace que se aproximen las diferentes partículas

de un material, tendiendo a ocurrir aplastamientos

y acortamientos; Cuando nos sentamos en una silla

tendemos a disminuir su altura por la fuerza que

ejercemos

ESFUERZO CORTANTE:

Es el esfuerzo interno o resultado de las tensiones

paralelas de la sección transversal de un prisma

mecánico como por ejemplo una viga o un pilar.

ESFUERZO DE TORSION:

Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central. Están sometidos a esfuerzos de torsión , los ejes , las manivelas y los cigüeñales.

ESFUERZO DE TRACCION:

Hace que se separen entre si las distintas partículas que componen una pieza , tendiendo a alargarla, por ejemplo cuando se cuelga de una cadena una lámpara , la cadena esta sometida a esfuerzo de tracción tendiendo a aumentar su longitud.

Dos resortes helicoidales de compresión, ambos de hilo del mismo acero y diámetro del alambre d=1,5 cm y 7 espiras cada uno, escuadradas y rectificadas, tiene la misma longitud

(altura). El diámetro medio de cada uno es De=10 cm y Di=7,5 cm. Están montados uno en el interior del otro, según se indica en la figura, y entre dos planos paralelos. El superior es una placa móvil y el plano inferior es el suelo. Si se aplica una carga total de 60 Kg a la placa, calcular:

a) La carga que soportará cada uno de los resortes.

b) La flecha que descenderán (se debe tener en cuenta que ambos deben descender la misma longitud).

c) La tensión total, τ, a la que se ve sometido cada uno de los resortes.

Dato: G=800.000 Kp/cm2

*La carga aplicada sera soportada por los dos resortes, pero el desplazamiento D, es el mismo para ambos , las escuaiones correspondientes son:

F1 + F2 = P

& =&1=&2 --- & = F1 / K1 = F2 / K2 F2(1+K1/K2) = P >>>>>>>F2=P/(1+(K1/K2))

Las rigidez de los resortes se pueden calcular a partir de su formula.

K1=G.(d1)^4 / 8.(D1)^3Na = 800.000 x 1.5^4/8x10^3x5 = 101.25 kp/cm

k2=G.(d2)^4 / 8.(D2)^3Na = 800.000 x 1.5^4/8x7.5^3x5 = 240 kp/cm

El numero de espiras activas >

Na=Nf – 2 = 7 - 2 = 5

Entonces las fuerzas son>

F2=60 / 1 + (10.25/240)=42.19 kg

F1 = 60 – F2 = 17.81 kg>

El desplazamiento>

& = F1/K1 = 17.81 / 101.25 = 0.1759 cm

Para calcular las tensiones>

a) Loa indices de los resortes.

C1=D1/d1 = 10/1.5 = 6.66

C2=D2/d2 = 7.5/1.5 =5

b) Los indices de wall>

KW1=4C1 – 1 /4C1 – 4 + 6.5/C1 = 1.224

KW2=1.31

Finalmente las tensiones>

T1 = KW1 [8(Pd1) /Pi.(dr1)] = 1,224 x 8x17,8x10/Pix1,5^3 = 164.38 kg / cm^2

T2 = KW2 [8(Pd2) /Pi.(dr2)] = 1,31x 8x42,19x7,5/Pix1,5^3 = 312,75 kg / cm^2