Resortes

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
ESCUELA DE MECÁNICA CÁTEDRA DE DISEÑO

RESORTES MECÁNICOS
MÉRIDA 2010

ELEMENTOS DE MAQUINAS II INTRODUCCIÓN

En el diseño de la mayoría de los elementos mecánicos es deseable, que la deformación inducida por el estado de cargas actuante sea lo más baja posible, Sin embargo, los resortes mecánicos cumplen en las máquinas la misión de elementos flexibles, pudiendosufrir grandes deformaciones por efecto de cargas externas sin llegar a transformarse en permanentes es decir, pueden trabajar con un alto grado de resiliencia (capacidad de un material para absorber energía en la zona elástica)

ELEMENTOS DE MAQUINAS II APLICACIONES
Las aplicaciones de los resortes son muy variadas entre las mas importantes pueden mencionarse las siguientes: •Como elementosabsorbedores de energía o cargas de choque, como por ejemplo en chasis y topes de ferrocarril. • Como dispositivos de fuerza para mantener el contacto entre elementos, tal como aparece en los mecanismos de leva y en algunos tipos de embragues. •En sistemas de suspensión y/o amortiguación, percibiendo la energía instantánea de una acción externa y devolviéndola en forma de energía de oscilacioneselásticas. •Como elemento motriz o fuente de energía, como en mecanismos de reloj y juguetes, dispositivos de armas deportivas, etc. •Como absorbedores de vibraciones.

ELEMENTOS DE MAQUINAS II CLASIFICACIÓN

En forma general, los resortes se clasifican en resortes de alambre de sección transversal circular, cuadrado o rectangular. A los primeros pertenecen los helicoidales cilíndricos paratrabajar a compresión, tracción y torsión; y los helicoidales cónicos para trabajar a compresión. Al segundo grupo, los resortes espirales o de torsión (como los del reloj), los de hojas (ballestas) y los de disco. En la Figura 3.1 se muestran diversos tipos de resortes.

ELEMENTOS DE MAQUINAS II APLICACIONES

Figura 3.1 Resortes que se utilizan comúnmente con su carga aplicada.

ELEMENTOSDE MAQUINAS II
RESORTES PARA TRABAJAR A COMPRESIÓN
RESORTES HELICOIDALES CILÍNDRICOS DE ALAMBRE DE SECCIÓN TRANSVERSAL CIRCULAR Helicoidales de sección transversal circular : En la figura 3.2 se muestra un resorte helicoidal cilíndrico sin carga, donde se tienen sus diversos parámetros y la forma de denotarlos.
De : diámetro exterior Dm : diámetro medio Lo : longitud libre d : diámetro dealambre : ángulo de hélice p : paso

Fig, 3.2 Resorte helicoidal cilíndrico de alambre de sección transversal circular.

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RESORTES PARA TRABAJAR A COMPRESIÓN

Fig. 3.3 Resorte helicoidal de compresión cilíndrico de alambre de sección transversal circular, sometido a carga.

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RESORTES PARA TRABAJAR A COMPRESIÓN

V
Haciendo un diagrama decuerpo libre. La parte seleccionada ejercerá una carga cortante directa y 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.

T

F
Figura 3.4 diagrama de cuerpo libre.

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RESORTES PARA TRABAJAR A COMPRESIÓN

Por lo tanto de forma general se tiene que:

T   v t
Ó

Fa T (d /2) T   A J

Donde: T : par torsional; T=(FaDm/2) J : momento polar de inercia.
Figura 3.5 diagrama de cuerpo libre

A : área de la sección transversal

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RESORTES PARA TRABAJAR A COMPRESIÓN
La distribución de esfuerzos quedara de la siguiente manera:

Figura 3.6 (a) Efecto de torsión pura, (b) efecto de corte puro, (c) efectos combinados, (d) tomando en cuentael concentrados de esfuerzo por curvatura

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RESORTES PARA TRABAJAR A COMPRESIÓN

Sin considerar el efecto de concentración de esfuerzos debido a la curvatura del alambre, se obtiene un esfuerzo cortante máximo en las fibras interiores del resorte de la ecuación:

8FaDm τ  πd 3

4Fa 8FaDm   2 πd πd 3

 0.5 1  (Dm/d) 

  

Donde: Fa : fuerza axial...