Diseño de Elementos de

Máquinas

M.C. Pablo Ernesto Tapia González

Resortes:

Es indudable la importancia que tienen los resortes en

la solución de problemas y necesidades que a diario se

presentan en la vida de los usuarios, éstos pueden estar

fabricados de aceros inoxidables, medio y alto carbono

ó aleados.

Los resortes se usan para pesar objetos en las básculas,

para almacenar energía mecánica, como en los relojes

de cuerda; también se emplean para absorber impactos

y reducir vibraciones, como los empleados en las

suspensiones de un automóvil.

Resortes:

La forma concreta de un resorte depende de su uso; de

hecho las condiciones de servicio de los resortes son

muchas veces extremadamente severas, sea por las

cargas y tipos de esfuerzos que irán a soportar, sea

debido a las temperaturas, medios corrosivos,

vibración, etc., a que pueden estar sujetos.

Existen varios tipos de resortes helicoidales o en

espiras y resortes que pueden ser planos, térmicos etc.

Resortes de compresión:

Son de bobina o espira abierta, destinados a soportar

esfuerzos de compresión y choque, son los dispositivos

de almacenamiento de energía disponibles más

eficientes; representan la configuración más común

utilizados en el mercado actual.

Se fabrican a partir de un alambre redondo, y sus

formas pueden ser: cilíndrica, de barril cónico, convexo

y otros tipos de perfiles.

Resortes de extensión:

Son de bobina o espira cerrada, destinados a soportar

esfuerzos de tracción cuando son sometidos a la acción

de fuerzas opuestas que lo atraen, pueden usarse en

multitud de configuraciones, donde las vueltas unidas

suministran la tensión inicial en el resorte para ayudar

a manipular la carga y la velocidad.

Sus aplicaciones varían desde pequeños equipos

médicos hasta resortes de frenos para maquinaria

pesada o automotores.

Resortes de torsión:

Sus espiras son por lo general cerradas, están

destinados a soportar esfuerzos laterales o deformación

helicoidal cuando se le aplica un par de fuerzas

paralelas de igual magnitud y sentido contrario, ofrecen

resistencia a la aplicación de torque externo.

Los resortes de torsión de tipo especial incluyen los de

doble torsión y los que tienen un espacio entre sus

vueltas para minimizar la fricción.

Resortes helicoidales:

D: diámetro del la espira. D=2R=De-d

d: diámetro del alambre. d=(De-Di)/2

Ci: índice del resorte. Ci=D/d

P: carga axial.

τmax: Cortante máximo.

G: módulo de elasticidad a corte.

N: número de espiras.

L: longitud del alambre.

δ: deformación del resorte.

k: constante elástica del resorte.

Esfuerzo cortante máximo:

Cid

T

d

T 615.0161633max

Cid

T 615.01

163max

d

R

d

DCi

2

Cid

PCi 615.01

82max

Cid

PR 615.01

163max

Deformación:

Gd

NPR

Gd

RNPR

IpG

TL4

2

4

32

642

d

R

d

DCi

2

Gd

NPRR

Gd

NPRR

4

3

4

2 6464

dG

PNCi

Gd

PRNCi

Gd

NCiPR 3

2

2

3

2 81632

Constante elástica:

NR

GdPPk

Gd

NPR 3

4

64 644

3

d

R

d

DCi

2

32

2

2

3

81632 NCi

dG

RNCi

Gd

NCiR

Gdk

Problema:

Un arreglo de dos resortes, uno dentro del otro, se

utiliza para soportar una carga de 90,000N. Ambos

resortes tienen un módulo de elasticidad a corte de

77GPa pero el externo es 19mm más alto que el interno.

El resorte externo tiene 38mm de diámetro del alambre,

225mm de diámetro exterior y 6 espiras; mientras que

el resorte interno tiene 25mm de diámetro del alambre,

140mm de diámetro exterior y 9 espiras. Calcule la

deformación y la carga en cada resorte.

Problema:

Un arreglo de dos resortes, se utiliza para soportar una

carga de 100Lb. Cada resorte tiene 10 vueltas y son de

alambre calibre 12 (d=0.1in) y su radio medio es de

0.3in. El resorte de la derecha es 0.5in más alto que el

de la izquierda. Calcule la distancia x para que la barra

rígida quede horizontal (G=7.94Mpsi).