Calculadora de resorte de compresión
Constante del resorte, carga, tensión de cizalladura con corrección de Wahl, altura sólida y pandeo a partir del alambre, diámetro medio, espiras y material
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Constante del resorte, carga, tensión de cizalladura corregida con Wahl, altura sólida y comprobación de pandeo de un resorte helicoidal de compresión a partir del diámetro del alambre, el diámetro medio, las espiras activas y el material, con un croquis y una recta carga-deflexión.
Cómo se usa
- Introduzca "Diámetro del alambre d", "Diámetro medio D" (o cambie "Diámetro introducido" a "Diámetro exterior") y "Espiras activas Na".
- Elija el "Tipo de extremos" e introduzca la "Longitud libre L0"; déjela vacía para omitir las comprobaciones de altura sólida y pandeo.
- Seleccione un "Material"; el "Módulo de cizalladura G" se rellena con un valor representativo que puede editar.
- En "Condición de trabajo" elija "Deflexión conocida" o "Carga conocida", introduzca el valor y lea la "Constante del resorte k", las tensiones y las advertencias.
Cómo funciona
- k = G·d⁴ ÷ (8·D³·Na), F = k·x, τ = Kw × 8·F·D ÷ (π·d³), factor de Wahl Kw = (4C − 1)/(4C − 4) + 0.615/C, índice del resorte C = D/d. Las espiras totales y la altura sólida dependen del tipo de extremos (tabla 10-1 de Shigley).
- La resistencia a la tracción se estima como Rm = A ÷ dᵐ (tabla 10-4 de Shigley); el límite de cizalladura estática es el 45 % de Rm para acero al carbono estirado en frío, el 50 % para templado y revenido y el 35 % para inoxidable y no ferroso. El límite de pandeo de la longitud libre es 2.63·D/α.
- Todos los valores son estimaciones; no se consideran la vida a fatiga ni el asentamiento.
Preguntas frecuentes
- ¿Cómo se calcula la constante del resorte?
- k = G·d⁴ ÷ (8·D³·Na). Con alambre de piano (G = 81 GPa), alambre de 2 mm, diámetro medio de 20 mm y 10 espiras activas, k = 81000 × 16 ÷ (8 × 8000 × 10) = 2.025 N/mm.
- ¿Por qué se multiplica por el factor de Wahl?
- La tensión en el interior de la espira es mayor debido a la curvatura. El factor de Wahl corrige este efecto y la cizalladura directa: unos 1.145 con un índice del resorte de 10 y 1.25 con 6.
- ¿Qué índice del resorte conviene buscar?
- Normalmente entre 4 y 12. Por debajo de 4 el resorte es difícil de enrollar; por encima de 12 las espiras se enredan y las dimensiones se dispersan.
- ¿Cuándo pandea un resorte de compresión?
- Cuando la longitud libre supera 2.63·D/α: unos 5.26 diámetros medios con ambos extremos fijos y paralelos (α = 0.5), y unos 1.3 con un extremo libre (α = 2). Los resortes más largos necesitan una varilla o un tubo guía.