Resortes / muelles / helicoidal de tensión / tracción.

Se utilizan para absorber o almacenar energía, ejercer fuerzas, proporcionar flexibilidad. Se fabrican con alambre de sección cuadrada o circular siendo estos últimos los más utilizados.

Las aplicaciones son muchas , los encontramos en las suspensiones de los automóviles, en los relojes de cuerda, radios de cuerda, chapas, y en casi todas las máquinas automáticas.

Un alambre helicoidal de acero se puede axtender casi al doble sin que pierda sus propiedades flexibles, mientras que un tornillo del mismo acero deja de ser elástico y se deforma si se le aplica una carga que produzca una deformación de un 0.4%.

Las formulas para los resortes de tensión y compresión son las mismas, solo que en los primeros también se debe tomar en cuenta la resistencia del gancho

MATERIALES PARA RESORTES:

Alambre para cuerda musical (0.8 – 0.9 C), es el más utilizado para resortes pequeños, se fabrica en diámetros de 0.12 a 3 mm. Temperatura máxima de uso 120 ºC.

Alambre revenido en aceite de uso general es más económico que el de cuerda musical. No se emplea con cargas de impacto o choque, se fabrica en diámetros de 3 – 12mm, no se usa a mas de 180 ºC.

Alambre estirado duro 0.6 – 0.7 C de uso general y de menor costo produce resortes de menos calidad, no se usa a mas de 120 ºC.

Acero al cromo vanadio, produce resortes durables y de alta resistencia a la fatiga así como para cargas de impacto, se usa en válvulas para motores de aviación resiste temperaturas de hasta 220ºC.

Acero al cromo silicio para resortes de larga duración sometidos a cargas de choque resiste hasta 250ºC

CALCULO DEL RESORTE.

 El material de los resortes helicoidales trabaja a "torsión". las formulas presentadas en la tabla se basan en este hecho y permiten calcular algunas de las características de resortes cuyas medidas se conocen, sin embargo diseñar uno implica un proceso inverso. Se sugiere partir de unas medidas pre-seleccionadas he ir probando si el diseño cumple con los requerimientos de seguridad aplicando la formula (4) de la figura al final de la página. Puede ser útil seleccionar un índice

 

                                                   C = D / d =  4 a 12.

Ejemplo: Calcular las dimensiones y el numero de vueltas de un resorte capaz de tensar un mecanismo con una fuerza de 500 N, correspondiente a una deformación máxima de 20 mm. Encontrar:

a.       La constante elástica del resorte

b.      El diámetro del alambre, el diámetro medio del resorte y el número de espiras.

Resp (a).  La constante elástica del resorte de acuerdo a la formula (1) es de :

          K = 500 / 20 = 25 N/mm

Resp (b). Seleccionamos un alambre para cuerda musical de diámetro d=3. Escojemos para un primer intento una relación C=D/d=10, por lo tanto:

                  D = 3 x 10 = 30 mm

la fuerza máxima admisible es según (4)

Fmx.adm = A x d^{(3 - m )} / 5.88 (D + 0.5 xd)

                 = 2060 x 3^{(3 - 0.163)} / 5.88 (30 + 0.5 x 3)

                  = 251 N

Según la fórmula #4

n = 251 / 500 = 0.50 < 1

No cumple con la condición de resistencia

Segundo tanteo:

Diámetro del alambre (d= 3 mm)

 Diámetro medio del resorte (D= 14mm)

Aplicando el mismo procedimiento encontramos que:

Fmax.permisible = 510 N

Fmax aplicada = 500 N

Factor de seguridad:

n = 510 / 500 = 1.02  OK este es el resorte correcto.

 Calculamos ahora el numero de espiras con la formula #2

N = G * d⁴ * Y / (8 * Fmx * D³)

   = 79300 * 80* 1.8⁴ / (8 * 99 * 20³)

  = 11.7 espiras

VERIFICACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL GANCHO.

CONTINÚA