Herramienta de ingeniería gratuita #064
Calculadora de diseño de resortes helicoidales de compresión
Diseñe resortes helicoidales de compresión. Ingrese el diámetro del alambre, el diámetro de la bobina, la longitud libre, las espiras activas y el módulo de corte para calcular la rigidez del resorte, la carga máxima, el esfuerzo cortante y la altura a tope.
Resultados
Rigidez del resorte
Esfuerzo cortante con corrección de Wahl
Factor de Wahl
donde C = D/d es el índice del resorte.
Altura a tope
| Material | G (GPa) | Uso Típico |
|---|---|---|
| Alambre musical (A228) | 79.3 | Uso general, alta vida útil a fatiga |
| Cromo-vanadio | 77.2 | Alto esfuerzo, cargas de impacto |
| Acero inoxidable 302 | 69.0 | Resistencia a la corrosión |
| Bronce fosforoso | 41.4 | Eléctrico, no magnético |
| Cobre berilio | 44.8 | No chisporroteante, conductor |
Datos: d = 4 mm, D = 30 mm, L₀ = 80 mm, n = 10, G = 79300 MPa
C = 30/4 = 7.5
k = 79300 × 4⁴ / (8 × 30³ × 10) = 79300 × 256 / 2,160,000 = 9.39 N/mm
Altura sólida = (10+2) × 4 = 48 mm → Recorrido = 80 − 48 = 32 mm
Ftope = 9.39 × 32 = 300.5 N
⚠️ Nota: Nunca compriman un resorte hasta su altura sólida en servicio. Diseñen el recorrido de trabajo para ≤80% de la deflexión disponible. Verifiquen pandeo si la longitud libre/diámetro medio > 4.
Constante elástica del resorte k = Gd⁴/(8D³n), donde G es el módulo de cortadura (rigidez), d es el diámetro del alambre, D es el diámetro medio de la espira y n es el número de espiras activas. Esto supone alambre redondo y ángulo de paso despreciable.
El factor de Wahl Kw = (4C−1)/(4C−4) + 0.615/C tiene en cuenta la curvatura y el cortante directo. C = D/d es el índice del resorte. Incrementa la tensión cortante calculada, especialmente en espiras cerradas (C bajo).
Lo habitual es C = 4 a 12. C < 4 es difícil de fabricar y genera tensiones elevadas. C > 12 favorece el enredo y el pandeo. El rango óptimo es C = 6–10.
Altura de bloqueo (con espiras en contacto) = número total de espiras × diámetro del alambre. Es la longitud del resorte totalmente comprimido. Nunca comprima un resorte hasta el bloqueo en servicio: limite la deflexión de trabajo al 80% de la carrera disponible.
Alambre de cuerda de piano: 79.3 GPa, Inoxidable 302: 69 GPa, Cromo-vanadio: 77.2 GPa, Bronce fosforoso: 41.4 GPa. G varía ligeramente con la temperatura.
Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un balanceador portátil de doble canal y analizador de vibraciones para el balanceo de rotores en sitio.
Instrumentos y software profesionales para balanceo en campo. Utilizados en más de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko es ingeniero en análisis de vibraciones y fundador y director general de Vibromera. Desde hace más de 15 años balancea equipos rotativos en campo y no en un banco de pruebas: desbrozadoras, ventiladores industriales, trituradoras, centrífugas, ejes y husillos. De ese trabajo nacieron los instrumentos Balanset — se concibieron como una herramienta que el especialista puede llevar hasta la máquina y usar solo, en sitio, y no como equipo de laboratorio. Vibromera se fundó en 2017 y desde 2023 tiene su sede en Oporto, Portugal. Aquí se realizan el desarrollo, el ensamblaje y el soporte de la línea Balanset. El instrumento insignia es el Balanset-1A, un analizador portátil para el balanceo en uno y dos planos y para el diagnóstico de vibraciones. Nikolai participa personalmente en la atención al cliente, en la resolución de casos difíciles de balanceo y en el desarrollo del software. Trabaja con clientes de todo el mundo, en cualquier idioma.
