Ensayo de Resortes
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Resistencia de Materiales, ensayo de resortes de la Facultad de ingeniería mecánica y de energía de la UNAC...
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Ensayo de Resortes
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ENERGIA
Ensayo de Resortes Objetivos: Estudiar la respuesta que ofrece un resorte cilíndrico helicoidal de sección circular solicitado por carga axial. Determinar experimentalmente la constante de rigidez. Estudiar la Distribución de esfuerzos.
Introducción: Los resortes de compresión helicoidales son usados para resistir la aplicación de fuerzas de compresión o almacenar energía en forma de empuje. ienen muchas formas y son usadas para distintas aplicaciones! como en la industria automotriz! aeroespaciales! aparatos dom"sticos! etc. La forma m#s com$n en resortes a compresión es la cilíndrica! pero tambi"n se fabrican otras formas como los resortes cónicos y de la forma de barril. La sección del alambre m#s com$n es el alambre redondo pero tambi"n se fabrica con sección cuadrada y rectangular. Los resortes de compresión pueden ser de paso uniforme o %ariable seg$n las necesidades de la aplicación que se requiera.
E&'()* DE RE'*RE'
+#gina ,
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ENERGIA
rocedi!iento: -. ateriales y/o Equipo0 1n 2ernier! sensibilidad de 3!34mm y -/-,5 pulg. #quina de ensayo uni%ersal 6 Resortes Dinamómetro Regla milimetrada • • • • •
7ig. - Resorte uni%ersal
7ig. , Dinamómetro
7ig. 6 #quina
Fund"!ento teórico Los resortes son componentes mec#nicos que se caracterizan por absorber deformaciones considerables bajo la acción de una fuerza exterior! %ol%iendo a recuperar su forma inicial cuando cesa la acción de la misma! es decir! presentan una gran elasticidad! siendo utilizados con gran frecuencia en los mecanismos para asegurar el contacto entre dos piezas! acelerar mo%imientos que necesitan gran rapidez! limitar los efectos de choques y %ibraciones! etc.
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+#gina 6
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ENERGIA
+ara su fabricación se emplean aceros de gran elasticidad 8acero al carbono! acero al silicio! acero al cromo9%anadio! acero al cromo9silicio! etc.:! aunque para algunas aplicaciones especiales pueden utilizarse el cobre endurecido y el latón. 'e clasi;can seg$n0 •
La forma del resorte0 helicoidal cilíndrico! helicoidal cónico! en espiral! laminar. El tipo de carga que soportan0 de compresión! de tracción! de torsión! de Resorte de ?ompresión E&'()* DE RE'*RE'
+#gina >
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ENERGIA
b# RE$ORTE$ DE TRACCI%N ( diferencia de los anteriores! estos resortes se cargan a tensión 8tracción:. (dem#s sus extremos presentan una serie de formas peculiares 8com$nmente en forma de ganchos: siendo dise=ados para absorber y acumular energía! mediante la creación de resistencia a la fuerza que los tensiona. En un resorte de tracción! todas las espiras son acti%as! y la tensión inicial es lo que mantiene las espiras ;rmemente apretadas. Los extremos de los resortes de tracción incluyen0 •
+iezas roscadas!
•
(rgollas de torsión o de cruceta extendidas!
•
@anchos u ojales a distintas distancias del cuerpo del resorte!
•
*jales ampliados o reducidos!
•
Extremos rectangulares o en forma de l#grima. racción
7ig. 4 Resorte de
AR&METRO$ RINCIALE$ DE UN RE$ORTE +ara un resorte helicoidal cilíndrico de compresión 8el utilizado en este ensayo: •
•
•
•
•
•
•
&AER* DE E'+BR(' ABLE' 8&:0 &$mero de espiras utilizadas para obtener la 5.N
,K
M
,
M6.M
->.,
>6.N4
-44
,4.N
M
6
4K.6
5.-
6,.,
--3.-
-4.K
5
El %alor de la constante del resorte lo hacemos mediante dos tipos de m"todo! uno experimental y el otro teórico respecti%amente0 K =
P
K =
ɗ
Gd
4
3
8 D N
El c#lculo del esfuerzo real y aproximado se toman mediante la siguiente formula0
RE$ORTE N*+:
E&'()* DE RE'*RE'
N *
,-N#
+ / 0 1 2 3 4
, 6.4 4 K.4 5 N.4 --
+#gina 5
L.,!!# --K -35 -34.-3,.N5., NK.N,.,
ɗ
,!
!# 46.4 >4.4 >,.K 6N.K 64.M 66.K ,N.M
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7ig. M @r#;ca de ?arga 8J&: %s Deformación 8mm:
De la gr#;ca0 mF 93.6N5! entonces JF3.6N5J&/mm JF
G∗16.2
P
ɗ
=
8∗ 47.9
4
3
∗5
= 0.398
@F,4.>J&/mm,
RE$ORTE N*/:
E&'()* DE RE'*RE'
N *
,-N#
+ / 0 1 2 3 4
,.6.4 4 K.4 5 N.4 --
+#gina N
L.,!!# --,.-3N.K -3K.> -3-.M NM.6 N>.5N.4
ɗ
,!
!# >6.4 >6M.5 66.,5.M ,4.4 ,3.N
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ENERGIA
7ig. 5 @r#;ca de ?arga 8J&: %s Deformación 8mm:
De la gr#;ca0 mF 93.65M! entonces JF3.65MJ&/mm JF
P
ɗ
=
G∗14.2
4
3
8∗ 43.95 ∗5
= 0.387
@F6,.6,J&/mm,
RE$ORTE N*0:
E&'()* DE RE'*RE'
N *
,-N#
+ / 0 1 2 3 4
3.K -.-.K ,.,.K 6.> +#gina -3
L.,!!# KM.4 4N.> 4,.K >>., 6M.4 63 ,,.,
ɗ
,!
!# >6.5 64.M ,5.N ,3.4 -6.5 K.6 -.4
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7ig. N @r#;ca de ?arga 8J&: %s Deformación 8mm:
De la gr#;ca0 mF 93.3M43! entonces JF3.3M4J&/mm JF
P
ɗ
=
G∗8.1
8∗32.2
3
4
∗6
=0.075
@F,M.N,J&/mm,
An()isis de es5uer6os: T =
16 P 3∗ π ∗ d
2
+
8 PD
π ∗d
3
E&'()* DE RE'*RE'
+#gina --
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ENERGIA
RE$ORTE N*+: N *
,-N#
L.,!!#
ɗ
, 6.4 4 K.4 5 N.4 --
--K -35 -34.-3,.N5., NK.N,.,
!!# 46.4 >4.4 >,.K 6N.K 64.M 66.K ,N.M
+ / 0 1 2 3 4
N *
,-N#
L.,!!#
ɗ
+ / 0 1 2 3 4
,.6.4 4 K.4 5 N.4 --
--,.-3N.K -3K.> -3-.M NM.6 N>.5N.4
!!# >6.4 >6M.5 66.,5.M ,4.4 ,3.N
N *
,-N#
L.,!!#
ɗ
+ / 0 1 2 3 4
3.K -.-.K ,.,.K 6.>
KM.4 4N.> 4,.K >>., 6M.4 63 ,,.,
!!# >6.5 64.M ,5.N ,3.4 -6.5 K.6 -.4
,
T,7N8! !/# 3.3M36, 3.-,63K 3.-M4MN 3.,,546 3.,5-,M 3.66>33.65KM4
RE$ORTE N*/: ,
T,7N8! !/# 3.3NNMK 3.-KK,M 3.,6M46 3.635MN 3.65334 3.>4-63.4,,4M
RE$ORTE N*0:
E&'()* DE RE'*RE'
+#gina -,
,
T,7N8! !/# 3.-35-3 3.-N5-5 3.,55,M 3.6M564 3.>K5>6 3.4454, 3.M,3KK
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Conc)usiones:
'e obtu%o el I de cada resorte! I- F 3.6N5J&/mm! I,F 3.65MJ&/mm!
I6F3.3M4J&/mm. 'e obtu%o el @ de cada resorte! @-F ,4.>J&/mm,! @,F6,.6,J&/mm,!
@6F,M.N,J&/mm,. 'e determinó el an#lisis de esfuerzos de cada resorte.
Reco!end"ciones: El plato que sir%e de base al resorte debe guardar paralelismo! por lo cual se recomienda tener una m#quina en buen estado para no cometer muchos errores a efecto de esta causa. &o hay un instrumento de medida adecuada para medir las de
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7ig. -- *perando la m#quina hasta obtener las cargas requeridas
7ig. -, omando medidas de LO E&'()* DE RE'*RE'
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