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Diseño Un Resorte Helicoidal

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TECNOLOGÍA SUPERIOR EN MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN DE MOTORES

A DIÉSEL Y GASOLINA
Nombre: Stalyn Casa
Curso: 4to TSMDMDG “A”
Ejercicio 1: Diseñe un resorte helicoidal de compresión para una válvula de alivio de presión.
Cuando la válvula esté cerrada, la longitud del resorte es de 2.0 pulgadas, y la fuerza del
mismo debe ser de 1.50 lb. Al aumentar la presión sobre la válvula, una fuerza de 14.0 lb
causa que se abra la válvula y comprima el resorte hasta que su longitud sea de 1.25 pulgada.
Use alambre de acero inoxidable ASTM A313 tipo 302, y diseñe para un servicio promedio.
Datos
Li = 1.25 in
Fo = 14.0 lb
Li = 2.0 in
Fi = 1.50 lb
ASTM A313 Tipo 302
To = 100Kpsi

14 − 1.50 𝑙𝑏 𝐹𝑖 1.50
𝑙= = 16.67 𝐿𝑠𝑖 = 𝐿𝑖 + = 2.0 + = 2.090𝑖𝑛
2.0 − 1.25 𝑖𝑛 𝑖𝑙 16.67

21.4 (𝐹𝑜) 21.41 (14)


𝐷𝑛𝑠 = √ = √ = 0.055𝑖𝑛
𝑇𝑑 100.000

𝑇𝑟𝑦 16𝐺𝑎; 𝐷𝑛𝑠 = 0.6625 𝑖𝑛 𝑖 − 𝑌𝑜 = 115 𝑘𝑝𝑠 𝑌𝑁 = 128 𝐾𝑝𝑠𝑖

𝐶𝑜 2 𝑁𝑠) (1.25 ∗ 2 ( 0.625)


𝑁𝑜 = [ ] = = 180
𝐷𝑁𝑠 0.6625
𝐺 𝐷𝑢 (10 ∗ 106 )( 0.625
𝐶=[ ] = [ ] = 74540 𝑃𝑠𝑖
8(6) 𝑁𝑜 8(16.67) (16)

𝐿𝑠 = 𝐷𝑛 ( 𝑁𝑎 + 𝑎 ) = 0.0625 (18) = 1.125 𝑖𝑛


𝐹𝑠 = 𝐿𝑒 ( 𝐿𝑠 − 𝐿𝑠 ) = 16.67 (2.19 − 1.125 ) = 16.09 𝑙𝑏

𝐹𝑠 16.09
𝑇𝑦 = 𝑌𝑜 = 74540 85650 𝑃𝑠𝑖
𝐹𝑐 14.0

𝐷𝑚 = 𝐷𝑐𝑛 = 6.64 ( 0.0625 ) = 0.415


𝐿𝑖 2.09
= = 5.04
𝐷𝑚 4.15

𝐷𝑜 = 𝐷𝑚 + 𝐷𝑢 = 0.415 + 0.625 = 0.478 𝑖𝑛


𝐷𝑖 = 𝐷𝑚 = 𝐷𝑢 = 0.415 − 0.0625 0.353 𝑖𝑛

Ejercicio 2: Diseñe un resorte helicoidal de compresión, con alambre redondo de acero


ASTM A227. El resorte debe accionar un embrague y debe resistir varios millones de ciclos
de trabajo. Cuando los discos del embrague estén en contacto, el resorte tendrá 2.50 pulgadas
de longitud, y deberá ejercer una fuerza de 20 lb. Cuando el embrague esté suelto, el resorte
tendrá 2.10 pulgadas de longitud y debe ejercer una fuerza de 35 lb. El resorte será instalado
rodeando un eje redondo de 1.50 pulgadas de diámetro.
Datos:
Li = 2.50 in
Fi = 20.0 lb
Lo= 2.10 in
Fo = 35 Lb

𝐹𝐷−𝐹1 𝐿𝑖+𝐿1
𝐿𝑅 = 𝐿𝑠𝑒 =
𝐿𝑖−𝐿𝑜 𝑅
35−20 2.50+200
𝐿𝑅 = 2.50−210 𝐿𝑠𝑒 = 37.5

𝐿𝑅 = 31.5 𝑙𝑏/𝑖𝑛 𝐿𝑠𝑒 = 3.033 𝑖𝑛

𝐷𝑚 = 1.75 𝑖𝑛; 𝐷𝑢𝑚𝑎𝑥 = 𝐷𝑚 − 𝐷𝑠𝑛 = 1.75 − 150 = 0.25

(306)(𝐿𝑜)(𝐷𝑚) (3.06)(35)(1.75)
𝐷𝑤 = =[ ] 1/3 = 0.130
𝑇𝑑 85.00

𝐷𝑚 1.75
𝐶= = = 11.80; 𝐾 = 1.125
𝐷𝑤 0.1483

8𝑁 𝐹𝑜 𝐷𝑚 8(1.125)(35)(1.75)
𝑇𝑜 = = = 53.800 𝑃𝑠𝑖
𝜋(𝐷𝑚)2 𝜋(0.1483)3

𝐺 𝑑𝑊 (1105 ∗ 106 )(0.1483)


𝑁𝑎 = = = 3.45 𝑏𝑜𝑏𝑖𝑛𝑎𝑠
8 𝑘 𝐶3 8(32.5)(11.80)3

𝐿𝑠 = 𝐷𝑤(𝑁𝑎 + 2) = (0.1483)(3.45 + 2) = 0.80 𝑖𝑛

𝐹𝑠 = 𝐿𝑅(𝐿𝑠1 − 𝐿𝑠)(37.5)(3.033 − 0.809) = 83.4 𝑙𝑏


𝑇𝑜 ∗ 𝐹𝑠 83.9
𝐹𝑠 = = (53 800) ( ) = 128.200 𝑃𝑠𝑖
𝐹𝑜 35

𝐶 = 10.80; 𝐾1.13

𝑁𝑎 = 4.93 𝐵𝑜𝑏𝑖𝑛𝑎𝑠; 𝐿𝑠 = 1.122 𝑖𝑛; 𝐹𝑠 = 71.7 𝑙𝑏


𝐼𝐷 = 𝐷𝑚 − 𝐷𝜇 = 1.75 − 0.162 = 1588 𝑖𝑛

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