diseño de un resorte
Páginas: 9 (2002 palabras)
Publicado: 29 de mayo de 2013
Diseño de un resorte a compresión
Se diseñara un resorte para lograr un adecuado funcionamiento del mecanismo de leva seguidor, se sugiere acondicionar un resorte helicoidal de compresión de la forma como se ilustra en la figura. El desplazamiento máximo del seguidor es de 16 mm. Para garantizar el contacto permanente del seguidor con la leva y no exceder las fuerzas admisibles por contacto(entre seguidor y leva), la fuerza del resorte no debe ser menor a 110 N ni mayor a 500 N. La longitud máxima de trabajo es de 115 mm. La leva gira a una velocidad de 400 rpm.
El resorte se realizara de acero 6150 cromo vanadio, se escogió el acero cromo vanadio por sus características, es el acero para resorte de aleación de mayor popularidad, es adecuado para resorte de válvulas y cargas afatiga, también es bueno para cargas de impacto y golpe además es adecuado para temperaturas hasta de 220°C. El modulo de rigidez (G) de este acero es de 80800 Mpa. La resistencia máxima a la tensión (Sut) de para este resorte es de 1490.857 Mpa, debemos tener en cuenta que para hallar el valor de Sut lo tomamos con los índices que nos dan en el libro diseño de maquinas de norton, y la siguienteecuación:
Donde los subíndices A y b los tomamos de la tabla 13-4 del libro de norton.
Después de escoger el material debemos escoger unas determinadas características geométricas para el resorte y evaluarlo en fatiga, estabilidad y frecuencia absoluta, luego de evaluarlo debemos mirar si esas características geométricas no garantizan un resorte resistente a estas cargas, si el resorte no esadecuado para todas las condiciones debemos iterar con las características geométricas hasta que el resorte sea aplicable para todas las condiciones, este informe será realizado con la geometría escogida por el diseñador después de haber iterado varias veces, adjunto a este documento está el archivo de Excel donde se realizaron las iteraciones.
Después de realizar el ensayo de prueba y error, lascaracterísticas geométricas escogidas son las siguientes:
Diámetro del alambre (d): 5.5 mm
Relación de diámetros (C): 6
Diámetro medio (D): 33 mm
El diámetro del alambre se tomo teniendo en cuenta los diámetros recomendados por el libro de norton ya que se debe tomar un diámetro estándar que podamos encontrar en el mercado, la relación de diámetros también se tomo teniendo en cuenta losrango aconsejados en el libro de norton que no debe ser menor de cuatro ni mayor de 12. Y el diámetro medio del resorte se tomo a partir de la siguiente ecuación:
A partir de las características anteriores y las condiciones a las que va operar el resorte hallamos los esfuerzos a los que el resorte va a estar sometido durante su funcionamiento, primero encontramos el factor de cortante directo (Ks)y el factor de Wahl (Kw) que usaremos para evaluar los esfuerzos alternante, inicial y medio:
Para poder evaluar los esfuerzos también debemos hallar las fuerzas a las que esta sometido el resorte, fuerza alternante (Fa), fuerza inicial (Fmin) (es la fuerza mínima dada por el las condiciones de trabajo del resorte) y fuerza media (Fm). Estas fuerzas las hallaremos a continuación:Como las condiciones de trabajo del resorte no dice que no podemos tomar una fuerza mayor a 500 N y menor a 110 N por que el resorte no trabajara bien, entonces el diseñador toma como fuerza mínima 120 N y como fuerza máxima 480 N.
Con las fuerzas y los factores anteriores evaluamos los esfuerzos alternantes, iniciales y medios:
Para hallar el factor de seguridad a la fatiga delresorte debemos tener hallar la resistencia máxima al cortante (Sus) y el límite elástico a la torsión (Sys), estos valores los obtenemos a partir de la resistencia última a la tensión que ya hallamos con las características del material y de las siguientes ecuaciones:
Ahora necesitamos hallar también el límite de resistencia a la fatiga (Sew) y para ello considerarnos un resorte al cual...
Se diseñara un resorte para lograr un adecuado funcionamiento del mecanismo de leva seguidor, se sugiere acondicionar un resorte helicoidal de compresión de la forma como se ilustra en la figura. El desplazamiento máximo del seguidor es de 16 mm. Para garantizar el contacto permanente del seguidor con la leva y no exceder las fuerzas admisibles por contacto(entre seguidor y leva), la fuerza del resorte no debe ser menor a 110 N ni mayor a 500 N. La longitud máxima de trabajo es de 115 mm. La leva gira a una velocidad de 400 rpm.
El resorte se realizara de acero 6150 cromo vanadio, se escogió el acero cromo vanadio por sus características, es el acero para resorte de aleación de mayor popularidad, es adecuado para resorte de válvulas y cargas afatiga, también es bueno para cargas de impacto y golpe además es adecuado para temperaturas hasta de 220°C. El modulo de rigidez (G) de este acero es de 80800 Mpa. La resistencia máxima a la tensión (Sut) de para este resorte es de 1490.857 Mpa, debemos tener en cuenta que para hallar el valor de Sut lo tomamos con los índices que nos dan en el libro diseño de maquinas de norton, y la siguienteecuación:
Donde los subíndices A y b los tomamos de la tabla 13-4 del libro de norton.
Después de escoger el material debemos escoger unas determinadas características geométricas para el resorte y evaluarlo en fatiga, estabilidad y frecuencia absoluta, luego de evaluarlo debemos mirar si esas características geométricas no garantizan un resorte resistente a estas cargas, si el resorte no esadecuado para todas las condiciones debemos iterar con las características geométricas hasta que el resorte sea aplicable para todas las condiciones, este informe será realizado con la geometría escogida por el diseñador después de haber iterado varias veces, adjunto a este documento está el archivo de Excel donde se realizaron las iteraciones.
Después de realizar el ensayo de prueba y error, lascaracterísticas geométricas escogidas son las siguientes:
Diámetro del alambre (d): 5.5 mm
Relación de diámetros (C): 6
Diámetro medio (D): 33 mm
El diámetro del alambre se tomo teniendo en cuenta los diámetros recomendados por el libro de norton ya que se debe tomar un diámetro estándar que podamos encontrar en el mercado, la relación de diámetros también se tomo teniendo en cuenta losrango aconsejados en el libro de norton que no debe ser menor de cuatro ni mayor de 12. Y el diámetro medio del resorte se tomo a partir de la siguiente ecuación:
A partir de las características anteriores y las condiciones a las que va operar el resorte hallamos los esfuerzos a los que el resorte va a estar sometido durante su funcionamiento, primero encontramos el factor de cortante directo (Ks)y el factor de Wahl (Kw) que usaremos para evaluar los esfuerzos alternante, inicial y medio:
Para poder evaluar los esfuerzos también debemos hallar las fuerzas a las que esta sometido el resorte, fuerza alternante (Fa), fuerza inicial (Fmin) (es la fuerza mínima dada por el las condiciones de trabajo del resorte) y fuerza media (Fm). Estas fuerzas las hallaremos a continuación:Como las condiciones de trabajo del resorte no dice que no podemos tomar una fuerza mayor a 500 N y menor a 110 N por que el resorte no trabajara bien, entonces el diseñador toma como fuerza mínima 120 N y como fuerza máxima 480 N.
Con las fuerzas y los factores anteriores evaluamos los esfuerzos alternantes, iniciales y medios:
Para hallar el factor de seguridad a la fatiga delresorte debemos tener hallar la resistencia máxima al cortante (Sus) y el límite elástico a la torsión (Sys), estos valores los obtenemos a partir de la resistencia última a la tensión que ya hallamos con las características del material y de las siguientes ecuaciones:
Ahora necesitamos hallar también el límite de resistencia a la fatiga (Sew) y para ello considerarnos un resorte al cual...
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