Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

CAPÍTULO 10 Resortes mecánicos 543
10-2 Resulta instructivo examinar la cuestión de las unidades del parámetro A de la ecuación (10-14). Demuestre
que en el caso de las unidades acostumbradas en Estados Unidos las unidades de A ucEU son
kpsi ⋅ pulg m y en el SI son MPa ⋅ mm m para A SI , lo que hace que las dimensiones de A ucEU y A SI sean
diferentes para cualquier material al que se aplique la ecuación (10-14). Asimismo, demuestre que la
conversión de A ucEU a A SI está dada por
A SI = 6.895(25.40) m A ucEU
10-3 Un resorte helicoidal de compresión se forma mediante alambre de piano de 0.105 pulg de diámetro.
Tiene un diámetro exterior de 1.225 pulg con extremos sencillos esmerilados y 12 espiras totales.
a) ¿Cuál debe ser la longitud libre para asegurar que cuando el resorte se comprima sólido, el esfuerzo
de torsión no exceda el esfuerzo de fluencia? Es decir, ¿es seguro cuando está sólido?
b) ¿Qué fuerza se necesita para comprimir este resorte hasta cerrarlo?
c) Estime la razón del resorte.
d) ¿Existe alguna posibilidad de que el resorte se pandee durante el servicio?
10-4 El resorte del problema 10-3 se empleará con una carga estática de 30 lbf. Evalúe el diseño por medio
de las ecuaciones (10-13) y de la (10-18) a (10-21) si el resorte se cierra hasta la altura sólida.
10-5 Un resorte helicoidal de compresión se fabricó con alambre de acero estirado duro, con 2 mm de diámetro
y un diámetro exterior de 22 mm. Los extremos son sencillos y esmerilados y hay un total de 8 1 2
espiras totales.
a) El resorte se enrolla hasta una longitud libre, que es la mayor posible, que presenta una propiedad
de seguridad cuando está sólida. Encuentre esta longitud libre.
b) ¿Cuál es el paso del resorte?
c) ¿Qué fuerza se necesita para comprimir el resorte hasta su longitud sólida?
d) Estime la razón del resorte.
e) ¿Sufrirá pandeo el resorte durante el servicio?
10-6 El resorte del problema 10-5 se utilizará con una carga estática de 75 N. Realice una evaluación del
diseño representada por las ecuaciones (10-13) y de la (10-18) a la (10-21) si el resorte se cierta hasta su
altura sólida.
10-7 a 10-17 A continuación se enlistan seis resortes descritos con las unidades acostumbradas en Estados Unidos, y
cinco resortes descritos en unidades SI. Investigue los resortes helicoidales de compresión con extremos
a escuadra y esmerilados, para ver si son seguros cuando estén sólidos. Si no, ¿cuál es la longitud libre
mayor a la que se pueden enrollar, usando n s = 1.2?
Problema
número d, pulg DE, pulg L 0 , pulg N t Material
10-7 0.006 0.036 0.63 40 Alambre de piano A228
10-8 0.012 0.120 0.81 15.1 Bronce fosforado B159
10-9 0.040 0.240 0.75 10.4 Acero inoxidable A313
10-10 0.135 2.0 2.94 5.25 Acero estirado duro A227
10-11 0.144 1.0 3.75 13.0 Acero T y R en aceite A229
10-12 0.192 3.0 9.0 8.0 Cromo vanadio A232
d, mm DE, mm L 0 , mm N t Material
10-13 0.2 0.91 15.9 40 Acero inoxidable A313
10-14 1.0 6.10 19.1 10.4 Alambre de piano A228
10-15 3.4 50.8 74.6 5.25 Acero T y R en aceite A229
10-16 3.7 25.4 95.3 13.0 Bronce fosforado B159
10-17 4.3 76.2 228.6 8.0 Cromo vanadio A232