RESORTES HELICOIDALES TORSION

17/10/2015

RESORTES HELICOIDALES A TORSIÓN
Resorte helicoidal de torsión: Un resorte helicoidal de torsión se
deforma al ser sometido por sus extremos a un par de fuerzas
perpendiculares a su eje.
Los resortes helicoidales a torsión son muy útiles para aquellas
aplicaciones donde se necesite de la aplicación de un par torsional,
como pueda ser en bisagras de puertas para mantenerlas cerradas, enlos
starters de vehículos, etc.

RESORTES HELICOIDALES A TORSIÓN
Características:
Un momento aplicado a un resorte helicoidal de torsión debe actuar en
una dirección que cause que las espiras se enrollen más y no que se abra
el resorte.
En la condición libre (sin carga), la definición de diámetro medio,
diámetro exterior, diámetro interior, diámetro del alambre e índice del
resorte son iguales alas que se emplearon para los resortes a
compresión.
Los resortes de torsión deben soportarse de tres puntos o más. En
general, se les instala alrededor de una varilla.

1

17/10/2015

RESORTES HELICOIDALES A TORSIÓN
Características:
A medida que aumenta la carga sobre un resorte de torsión, disminuye su
diámetro medio (Dm) y aumenta su longitud (L), de acuerdo con las siguientes
relaciones:Donde:
Dmi = diámetro medio inicial, en la condición libre.
N = numero de espiras activas.
d = diámetro del alambre.
θ = deflexión angular del resorte (expresada en revoluciones)
* En la ecuación de L se supone que todas las espiras se tocan.

RESORTES HELICOIDALES A TORSIÓN
Cálculos de esfuerzo:
El esfuerzo en las espiras de un resorte helicoidal de torsión es esfuerzo
flexionante, porque el momentoaplicado tiende a doblar cada espira para que
su diámetro sea menor y se puede expresar de la siguiente forma:

Donde K es un coeficiente de concentración de tensiones que va a tener en
cuenta el fenómeno de concentración de tensiones debido a la curvatura del
alambre del muelle y el momento flector M = F x r
Por otro lado, W es el módulo resistente a flexión de la sección del alambre,
que seexpresa a su vez como:

2

17/10/2015

RESORTES HELICOIDALES A TORSIÓN
Cálculos de esfuerzo:
Por la tanto, la expresión que proporciona la tensión para el caso de resortes
helicoidales de alambre redondo sometidos a esfuerzos de torsión, resultará ser:

Wahl determinó analíticamente cómo calcular el coeficiente K para resortes a
torsión con alambres de sección cilíndrica.

Donde C es el índice delresorte C = Dm/d.

RESORTES HELICOIDALES A TORSIÓN
Deflexión, constante del resorte y numero de espiras:
La ecuación básica que define la deflexión es:

Donde:
θ = deformación angular del resorte en radianes (rad).
M = Momento o par torsional aplicado.
Lalambré = longitud del alambre en el resorte.
E = modulo de elasticidad en tensión.
I = momento de inercial del alambre del resorte.
Reemplazandocada una de las variables en la ecuación anterior tenemos:

3

17/10/2015

RESORTES HELICOIDALES A TORSIÓN
Deflexión, constante del resorte y numero de espiras:
Reemplazando cada una de las variables en la ecuación anterior tenemos:

La constante elástica (κ) del resorte a torsión se define como la relación entre el
par de torsión de la fuerza (F) actuante y la deformación angular (θ) que originaen el muelle:

donde,
E
d
Dm
N

es el módulo de elasticidad del alambre del muelle
es el diámetro del alambre
es el diámetro de la espira del muelle
es el numero de espiras activas que forman el muelle.

RESORTES HELICOIDALES A TORSIÓN
Deflexión, constante del resorte y numero de espiras:
El numero de espiras activas N, está formado por una combinación del numero
de espiras en el cuerpo delresorte (Nb) y la contribución de los extremos (Ne),
porque también están sujetos a flexión.
Siendo,

Donde L1 y L2 son las longitudes de los extremos.
Podemos calcular el numero de espiras activas N mediante.

N = Nb + Ne

4

17/10/2015

RESORTES HELICOIDALES A TORSIÓN
Esfuerzos de diseño:
Como el esfuerzo en un resorte de torsión es flexionante, y no existe cortante
torsional, los esfuerzos de...