cajas mecanicas

Versión 2004

CAPITULO 5
PROYECTO DE ELEMENTOS ACCESORIOS
ELASTICOS
División 1
Mecánica de Resortes y Elásticos
Cálculo de Resortes.

UTN-FRBB Cátedra: Elementos de Máquinas. Profesor: Dr. Ing. Marcelo Tulio Piovan

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1. Introducción
En este capítulo se verá la forma de calcular, dimensionar o verificar resortes, también
llamados elásticos o muelles según la jerga,además de analizar su mecánica básica.

2. Descripción, usos y clases
Un resorte es un elemento de máquina cuya principal característica es aportar flexibilidad a
las conexiones cinemáticas entre elementos mecánicos diversos tales como se pueden
observar en la Figura 5.1. Los resortes tienen la doble misión de aportar una fuerza o un
momento según la geometría del resorte y almacenar energía.La energía se almacena en
forma de deformación elástica (esto es energía de deformación) causada por una solicitación y
se recupera al liberarse la solicitación. Los resortes deben tener la capacidad de soportar
grandes desplazamientos. Entre las aplicaciones más comunes de los resortes se pueden
hallar:
1) Para almacenar y retornar energía, como el mecanismo de retroceso de las armas defuego
2) Para mantener una fuerza determinada como en los actuadores y en las válvulas
3) Como aislador de vibraciones en vehículos
4) Para retornar o desplazar piezas como los resortes de puertas o de pedales o de
actuadores mecánicos o de embragues.
5) Como actuadores de cierre o de empuje, tal como los resortes neumáticos.
Los resortes suelen clasificarse según su esfuerzo de deformaciónpredominante, su forma y
aplicación en:
1) Resortes de efecto de Torsión
a. Espira Helicoidal (circular o rectangular) y envolvente cilíndrica (Figura 5.1.a)
b. Espira Helicoidal (circular o rectangular) y envolvente cónica (Figura 5.1.b)
c. de tipo barra (Figura 5.1.c)
d. de bloque elastomérico (Figura 5.1.d)
2) Resortes de efecto flexional
a. de tipo espiral (Figura 5.1.e)
b. de tipo disco(Figura 5.1.f)
c. de láminas, también llamados ballestas (Figura 5.1.g)
3) Resortes de efecto axial
a. de tipo anular cerámico o metálico (Figura 5.1.h)
b. de tambor elastomérico (Figura 5.1.i)

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(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)
Figura 5.1. Diferentes tipos de resortes(i)

Los resortes que se muestran en la Figura 5.1 son los más comunes. Sin embargo existe un
sinnúmero de aplicaciones que requiere de las funciones resortes pero cuya forma es “ad hoc”
para cumplir su cometido, por ejemplo en ciertas viseras para sol de automóviles.

3. Materiales para resortes
En la selección del material de un resorte suelen tener preponderancia consideraciones deresistencia y de elasticidad. Esto significa “Algún coeficiente de Resistencia (S)” y “Módulo

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de elasticidad (E)”. Uno de los parámetros más empleados es la relación S/E denominada
“Resistencia normalizada”. El concepto de resistencia se debe considerar en función del
material, esto es:
a) Paralos metales y polímeros industriales: Resistencia a la fluencia
b) Para los elastómeros: Resistencia al desgarramiento
c) Para materiales compuestos: Resistencia a la Tracción
d) Para resinas fenólicas y maderas: Resistencia a la Tracción
En el caso más común en ingeniería mecánica, es decir el caso a), la relación S/E suele tener
valores del orden entre 0.001 y 0.01. Para los elastómeros laresistencia normalizada suele
variar entre 0.1 y 1.0. Mientras que los casos c), d) y los polímeros poseen una resistencia
normalizada entre 0.01 y 0.1 generalmente. Otro de los parámetros importantes es el
“coeficiente de pérdida (∆v)” que pondera la disipación de energía elástica en un ciclo de
carga y descarga tal como el que se aprecia en la Figura 5.2 para un ensayo experimental. El...