RESORTES - DEFINICIÓN
Elementos de
máquinas que poseen la propiedad de experimentar grandes deformaciones (tal vez
por excelencia),dentro del período elástico, por la acción de las cargas que
los solicitan, construidos con materiales de alta elasticidad (típicamente
acero). Se deforman bajo la acción de una carga y acumulan trabajo, mientras
que en la descarga deshacen dicha deformación y devuelven el trabajo acumulado
- En la construcción de maquinaria se emplea preferentemente el resorte helicoidal de alambre de acero, barato de fabricar, fácil de dimensionar y de montar y que lo mismo sirve para tensiones de tracción como de compresión.
- El resorte helicoidal de compresión, como parte de los automotores, sustenta la carrocería y carga de los mismos transmitiendo la carga total a los ejes (puntas de eje) y / o árboles (palieres) de ruedas.
- El resorte helicoidal de compresión es utilizado también en los motores alternativos de combustión interna y en los compresores alternativos de gases, como elemento asegurador del cierre de las válvulas de admisión y escape.
- Los materiales deben tener un módulo de elasticidad y límite de fluencia grande. Se usan aleaciones de dureza y resistencia elevadas. Propiedad más importante: curva tracción-compresión lineal en un intervalo grande.
APLICACIONES:
- Producir fuerzas constantes en transmisiones, embragues de fricción, frenos.
- Proporcionar la fuerza necesaria para regular enlaces entre distintas piezas.
- Absorber vibraciones.
- Almacenar energía de impacto entre topes.
- Medir fuerzas.
- Acumular trabajo.
- Amortiguar el choque
TIPOS DE RESORTES
Resortes
helicoidales de compresión
El más utilizado
es el cilíndrico helicoidal. Existen también: cónicos, de tonel, rodillo y de
espaciamiento variable.
Similares a
los de compresión. Presentan distintas configuraciones de extremos.
Resorte de barra
de tracción
Incorpora un
resorte helicoidal de compresión con dos alambres en forma de lazo o rizo insertados
al interior del resorte.
Se utiliza para
aplicar un momento conforme el resorte se de flexiona al girar alrededor de su
eje. Se utilizan para abrir o cerrar puertas.
Resorte de
ballestas
Se fabrican de
una o más tiras planas de latón, bronce, acero u otros materiales que se cargan
como simples vigas. Según se deflexionan proporcionan una fuerza de empuje o de
tracción.
Resorte
Belleville
Tiene forma de disco cónico estrecho con un
orificio en el centro. Pueden ejercer elevadas fuerzas en espacios reducidos.
Resortes
circulares
De alambre con
forma de anillo continuo de manera que ejercen una fuerza radial en la
periferia del objeto aplicado.
Resortes de
fuerza constante
Tienen la forma
de una tira enrollada. La fuerza que se ejerce es constante en una extensión
larga de tracción.
Resortes de
potencia o de reloj
De acero plano para resortes, enrollado en
espiral. El resorte ejerce un momento conforme tiende a desenrollar la espiral.
Barra de torsión
Barra a la que se aplica una carga por torsión
TENSIONES EN
RESORTES HELICOIDALES
La siguiente
figura muestra un resorte helicoidal de tracción-compresión fabricado con
alambre redondo, que soporta una carga axial F. En una sección cualquiera del
muelle, el material trabaja sometido a un esfuerzo cortante y a un momento de
torsión. De este modo, en dicha sección aparecen unas tensiones tangenciales
máximas de valor:
La tensión total
en la sección será la suma de las dos, y el valor máximo se alcanza en la
sección interior de la espira:
C --à índice del resorte. Suele tomar
valores entre 6 y 12.
La ecuación anterior se puede reescribir como:
Ks ---à factor de corrección
de esfuerzo cortante
Experimentalmente se comprueba que en la parte
interna de la espira se produce una concentración de tensiones por la curvatura
del alambre que intensifica el esfuerzo interior del resorte. Este esfuerzo de
curvatura es importante sólo cuando se presenta la fatiga, siendo la tensión
cortante real en el caso de fatiga:
En el caso estático esta
concentración de esfuerzo debida a la curvatura no es importante, ya que se
produce fluencia y un reparto de tensiones, por tanto en el diseño estático el
criterio de fallo es:
DEFORMACIÓN DE RESORTES
HELICOIDALES
Utilizando el teorema de
Castigliano, la energía de deformación total en un resorte helicoidal consta de
una componente torsional y una componente cortante:
RESORTES DE TRACCIÓN
RESORTES DE COMPRESIÓN
CARGAS DE FATIGA
RESORTES DE
TORSIÓN HELICOIDALES
Se utilizan en cualquier aplicación donde se
requiera un momento torsor. Estos resortes se someten a la acción de un momento
flector: M = F r que produce una tensión normal en el alambre.
DE MANERA MAS GENERAL
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