Cálculo de resortes helicoidales de compresión

Abstract

En el diseño de la mayoría de los elementos mecánicos es deseable, que la deformación inducida por el estado de cargas actuante sea lo más baja posible. Sin embargo, los resortes mecánicos cumplen en las máquinas la misión de elementos flexibles, pudiendo sufrir grandes deformaciones por efecto de cargas externas volviendo a recuperar su forma inicial cuando cesa la acción de las mismas, es decir, presentan una gran elasticidad. Para su fabricación se emplean aceros de gran elasticidad (acero al carbono, acero al cromo-vanadio, acero al cromo-silicio, etc.), aunque para algunas aplicaciones especiales pueden utilizarse el cobre endurecido y el latón. Debido al elevado valor de la maquinaria en la industria, los resortes han sido estudiados con meticulosidad; además, se producen en masa y se han determinado configuraciones ingeniosas para lograr una variedad de propiedades deseadas Las aplicaciones de los resortes son muy variadas entre las más importantes pueden mencionarse las siguientes:  -Como elementos capaces de absorber energía o cargas de choque, como por ejemplo en chasis y topes de ferrocarril.  -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 elementos capaces de absorber vibraciones. El objetivo de este proyecto es proporcionar una hoja de cálculo para agilizar los procedimientos de diseño y comprobación de resortes helicoidales de compresión de alambre redondo. Del mismo modo realizar una comparación entre los diferentes autores de la bibliografía utilizada, indicando las diferencias y similitudes que uno se puede encontrar. Este proyecto incluye solamente los resortes helicoidales de compresión con alambre de sección circular. El capítulo 2 incluye una clasificación muy detallada de los resortes más comunes que existen en la ingeniería, es decir, compresión, tracción/tensión y torsión. En el capítulo 3 se definen todos los parámetros geométricos más importantes de los resortes helicoidales de compresión de alambre redondo. Como por ejemplo: los diámetros de un resorte, el índice del resorte, la constante elástica, las posibles configuraciones para las espiras en los extremos del resorte,etc. El capítulo número 4 está dedicado a los materiales para los resortes. En este capítulo se estudiarán las características más importantes que deben incluir los aceros para la fabricación de resortes así como una comparación entre los diferentes autores de la bibliografía. El capítulo 5 es el más extenso. En él, se abordará el estudio del cálculo de resortes tanto para cargas estáticas como para cargas de fatiga. Para ello, se indicarán los aspectos más importantes para el cálculo de los esfuerzos. Por otro lado, se realizará una comparación entre las diferencias y similitudes de los diferentes autores de la bibliografía. El capítulo 6 está dedicado al estudio de la deformación y estabilidad de los resortes. Se proporcionan los datos necesarios para comprobar que el resorte cumple las condiciones de estabilidad. En el capítulo 7 se propone un ejercicio de diseño de resortes partiendo de unos datos iniciales tanto para carga estática como para fatiga. En este capítulo se utilizarán todos los conocimientos expuestos en el capítulo 5. El capítulo 8 contiene toda la información necesaria para el manejo de la hoja de cálculo. Explicando paso a paso todos los detalles que ésta incluye y por último, resolviendo el ejemplo del capítulo 7. Para finalizar, el capítulo 9 contiene toda la bibliografía que se ha utilizado para el desarrollo de este proyecto, incluyendo títulos y autores, y además páginas webs que han sido de gran utilidad.