Diseño Mecanico II - Resortes

RESORTES

Escuela de Ingeniería Mecánica

DISEÑO MECÁNICO Por: Arlex Por: Arlex Leyton

Contenido    

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Aplicaciones de resortes Tipos de resortes Esfuerzos en resortes Escribir los enunciados de las funciones y los requisitos de diseño de dispositivos mecánicos Establecer un conjunto de criterios para evaluar los diseños propuestos Presentar los cálculos de diseño en forma profesional, pulcra y ordenada, para que puedan ser comprendidos y evaluados por otras personas que conozcan del diseño mecánico

DISEÑO MECÁNICO Por: Arlex Por: Arlex Leyton

Contenido Las aplicaciones de los resortes son muy variadas entre las mas importantes pueden mencionarse las siguientes: •Como elementos absorsores de energía o cargas de choque, como por

ejemplo en chasis y topes de ferrocarril. f errocarril. • 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 oscilaciones elásticas. •Como elemento motriz o fuente de energía, como en mecanismos de

reloj y juguetes, dispositivos de armas deportivas, etc. •Como absorsores de vibraciones.

DISEÑO MECÁNICO Por: Arlex Leyton

APLICACIONES


TIPOS DE RESORTES

HELICOIDALES COMPRESIÓN

TRACCIÓN O TENSIÓN

TORSIÓN


TIPOS DE RESORTES

DE HOJA MOTOR ESPIRAL

MUELLES TIPÒ BALLESTA

BELLEVILLE

PLANOS


TIPOS DE RESORTES SERPENTINE

ALAMBRES FORMADOS


ESFUERZOS EN RESORTES (a) alambre recto antes de arrollarlo;

(b) alambre arrollado que muestra el cortante transversal(o directo);

(c) alambre arrollado que


ESFUERZOS EN RESORTES

Esfuerzos cortantes que actúan sobre el alambre y la espira. (a) torsión pura ; (b) carga transversal; (c) esfuerzos combinados, sin efectos de curvatura; (d)


ESFUERZOS EN RESORTES


ESFUERZOS EN RESORTES El efecto de Curvatura Incremento del esfuerzo en la curvatura interior del resorte KS

KW ó

KC

KB

Diferencia < 1%


DEFLEXIÓN EN RESORTES Energía de deformación total ( Torsión y cortante)

…donde

Tasa del resorte


RESORTES DE COMPRESIÓN

Forys. = 0.75

a


RESORTES DE COMPRESIÓN R em o c i ón d e d e f o r m a c i ón o p r e d e f o r m a c i ón Predeformación de alargamiento y conpresión hasta Ls para reducir entre 10 a 30% la longitud libre inicial

Esfuerzos útiles opuestos a los generados en operación normal

Cuándo se aplica? Operación útil para almacenar energía y no recomendada para operar bajo condiciones de fatiga Operación normal


RESORTES DE COMPRESIÓN R em o c i ón d e d e f o r m a c i ón o p r e d e f o r m a c i ón

Fuerza vs. Deflección Representación gráfica de la deflexión, la fuerza y la longuitud para las mencionadas posiciones del resorte.


RESORTES DE COMPRESIÓN Alabeo y Osc ilación


RESORTES DE COMPRESIÓN Alabeo y Osc ilación

Condiciones críticas de alabeo para extremos paralelos y no paralelos de resortes de


RESORTES DE COMPRESIÓN Estabilidad …deflexión crítica de Wahl - Harings …relación de aspecto efectiva

> 1 …condición de estabilidad absoluta Constantes elásticas

Para aceros


RESORTES DE TENSION Terminaciones

G d P P G d     t  i P P , K     i t 3 3 8 C Na  8 C Na     t 2    32 P r 4 P 4 C C 1 2 R A 1 A 1 1 1 K / K / C      A b b 1 3 2    d d 4 C ( C 1 ) d   1 1

8 P C 4 C 1 2 R   B 2 2 K / K / C / S ( 0 . 6 0 . 6 )     w 2 w 2 2 ty 2 d 4 C 4 d

  B


RESORTES DE TORSION

2 32 4 1 M C C /  K K i 3 i 4 ( 1 )  d C C

    10 , 18       /  10 , 18   2

 rev

M N D M E d a K  2 E d  N rev a

 l l 1 2

   / N N N N a b e e   3

N ' ' a // D D N N     i i a a re ' N a


RESORTES DE HOJAS Ballestas







Mc 

I

6 M 

2

bt 3



6 Pl 

3

Enbt k

3

P 



Enbt 

3

6l

(a) Resorte en voladizo de placa triangular; (b) resorte de hojas múltiples

6 Px 

2

bt


RESORTES DE Belleville

  3 P  (h )( h )t t 2 2     K D ( 1 ) 2   1 0  4 E

( Rd 1)2 K 1   2  ln R R d  d  6

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 R d D i

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4 Eh 2

2

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RESORTES DE Belleville

Respuesta fuerza - deflexión de un resorte Belleville [de Norton, R.L. Machine


MATERIALES PARA RESORTES








MATERIALES PARA RESORTES Simplificaciones de Jorres






DISEÑO


DISEÑO DE RESORTES HELICOIDALES DE COMPRESIÓN PARA SERVICIO ESTÁTICO

Rango últil de trabajo = 75% (F S-F0)


DISEÑO DE RESORTES HELICOIDALES DE COMPRESIÓN PARA SERVICIO ESTÁTICO


ACTIVIDAD 1

1. Un resorte helicoidal de compresión con extremos simples se diseñan para tener una razón de resorte, K=100 000 N/m, con un diámetro de alambre, d= 10 mm y un índice de resorte, C=5. El valor de tensión cortante máximo, coincide con la tensión admisible de 480 N/mm2 y un módulo de cortadura, G= 80 Gpa. Hallar: Número de espiras activas, la carga estática máxima permisible, y el paso fabricado demanera que la carga máxima solo comprime el resorte hasta su longuitud sólida.


ACTIVIDAD 2

2.Un resorte de compresión de espiras hecho de alambre de piano con extremos cuadrados y rectificados. Con K= 1250 N/m y soporta una carga estática que lleva al resorte a longuitud de bloque de 60 N. C=10. Hallar: Encuentre el diámetro del resorte y el diámetro medio de la espira para el límite cuando el resorte se comprime a bloque. Proporcione las longuitudes libre y sólida e indique si el alabeo representa un problema. También proporcione una recomendación de diseño.

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