RESORTES APLICACIONES Posición. Vibraciones. Metrología. Almacenar energía.

Ashby Tensión - Deformación Performance index Indice de Rendimiento 1992 Performance index Indice de Rendimiento Valores usuales Polímeros: 0.01 – 0.1 Elastómeros: 0.1 -1.0 Metales: 0.001 – 0.01 Compuestos y madera: 0.01 Cerámicos: 0.001 – 0.01

Tensión - Deformación Coeficiente de pérdida ∆v= ∆ U/2U Curva esfuerzo deformación unitaria para un ciclo completo de carga. Coeficiente de pérdida ∆v= ∆ U/2U ∆ U.-cambio de energía en un ciclo. U.- energía elástica almacenada. Medida de pérdida de energía/ciclo Elastómeros Aceros Cerámicas Alto carbono Inoxidable Aleaciones no ferrosas Fibra vidrio laminada

Materiales empleados en resortes Propiedades generales

Coeficientes de Tensión Coeficientes Ap y m, para materiales empleados en resortes. Material Código Rango de tamaños Constante, Ap ASTM /SAE in. mm m ksi Mpa Alambre de pianoa Revenido aceiteb Alambre estiradoc Cromo vanadiod Cromo silicioe A228/1085 A229/1065 A227/1066 A232/6150 A401/9254 0.004-0.250 0.020-0.500 0.028-0.500 0.032-0.437 0.063-0.375 0.1-6.5 0.50-12 0.70-12 0.80-12 1.6-10 0.146 0.186 0.192 0.167 0.112 196 149 136 169 202 2170 1880 1750 2000 aSuperficie lisa libre de defectos y con acabado: lapeado. bSuperficie con cascarilla ligera de tratamiento térmico, que se debe de remover antes de enchapar. cSuperficie lisa y brillante sin marcas visibles dAlambre templado con calidad aereonaval; también se obtiene recocido. eTemplado a Rockwel C49 ; también se obtiene sin templar. Precaución: Alambre preendurecido D/d<4 ó d>1/4´

Resortes helicoidales (a) alambre recto antes de arrollarlo; (b) alambre arrollado que muestra el cortante transversal(o directo); (c) alambre arrollado que presenta el cortante de torsión. Tratamiento térmico

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

Resortes de compresión: Terminaciones Comunmente se emplean estos cuatro tipos. (a) Simple; (b) Simple y rectificado; (c) cuadrado; (d) Cuadrado y rectificado. Se obtiene una mejor transferencia de la carga empleando extremos rectificados

Resortes de compresión: Formulación

Resortes de compresión: Longuitudes y fuerzas Varias longuitudes y fuerzas aplicables a resortes helicoidales de compresión. (a) Sin carga; (b) Bajo carga inicial; (c) Carga de operación; (d) Carga de bloque.

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

Resortes de compresión: Alabeo y oscilación Condiciones críticas de alabeo para extremos paralelos y no paralelos de resortes de compresión.[Engineering guide to spring design,Barnes group, Inc.

Fatiga en Resortes Zimmerli(1957) / diámetros menores 3/8”(10 mm) Sse= 45Ksi (310Mpa) Resortes sin granallar Sse= 67,5Ksi (465Mpa) Resortes granallados Sin tener en cuenta Kg.

Resortes de extensión: Terminaciones (a) Diseño convencional; (b) Vista lateral del caso (a); (c) diseño mejorado del caso anterior; (d) vista lateral del mismo.

Carga inicial Rango preferido del esfuerzo de precarga para varios índices de resortes. [adaptado de Almen and Laszlo (1936).]

Resortes de Torsión

Resortes de hojas (Ballestas) (a) Resorte en voladizo de placa triangular; (b) resorte de hojas múltiples equivalente.

Resortes Belleville Parámetros Rd – h/t

Comportamiento de un resorte Belleville h/t % de la fuerza respecto al plano % deflexión respecto al plano Respuesta fuerza - deflexión de un resorte Belleville [de Norton, R.L. Machine Design (1996)].

Resortes Belleville Diferentes disposiciones. (a) En paralelo; º (b) En serie. Fuerza vs Deformación

Unidad de alimentación Dickerman [de SME(Society of Manufacturing Engineers) (1984).]

Unidad de alimentación Dickerman

EJERCICIOS 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. 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.

EJERCICIOS 3. Diseñe un resorte de extensión sometido a la carga variable de 50 a 100 lb. a lo largo de la deflexión dinámica de ½”. Material ASTM228(alambre de piano) d=0.177” y C=9. dado que las cargas son dinámicas no conviene emplear resortes granallados para mejorar la fatiga a extensión. 4. Una barra de longuitud 1 m, tiene una carga situada a 30 cm de uno de los extremos. En los apoyos A y B hay dos muelles idénticos y en B hay un muelle más, de tal manera que en principio se encuentran horizontales y mantienen esta condición cuando alcanzan la longuitud de bloque. Determinar la dimensiones para una carga variable de 0 a 500 kg. 5. Un resorte de hojas para el mecanismo de una rueda de locomotora es de acero (E= 207Gpa) de dimensiones: espesor de 20mm y longuitud 1,6 m. se somete a una carga de 12,5 Ton a la mitad de cada resorte de hojas. El esfuerzo a flexión máximo es de 1050Mpa. Hallar: Ancho del resorte para n=3 y altura a la cual debe de levantarse la locomotora a fin de descargar los resortes durante las revisiones.