Artículo Técnico de Resorte de Tensión

Definición:

(Ten-si-on) Resorte de Tensión, también conocido como resorte de Extensión, son helicoidales enrollados con alambre, envueltos en espirales juntos para así crear la tensión. Los resortes de tensión tienen generalmente ganchos, o espiras finales, que son sacados y formados de cada fin del cuerpo para ensamblar en su función. La función de un resorte de tensión es de proporcionar fuerza prolongada cuando el resorte es separado de su longitud original.

Las aplicaciones:

Los resortes de tensión son utilizados en trampolines, palancas de empuje y atracción, caballitos de columpio, puerta de mosquiteros, y cualquier otro lugar donde una fuerza de extensión es requerida. Los resortes de tensión también pueden ser utilizados como cinturones (Resortes entrelazables, Serpientes y Limpiadores de drenajes). Los resortes de tensión serpientes vienen sin ganchos. En las serpientes, los espirales son apretadamente juntos para dar la tensión inicial, y su longitud larga le permite avanzar por el laberinto del tubo del desagüe. El resorte de la serpiente o la tensión es girada a la derecha para que actúe como un tornillo ensartándose en la obstrucción. Una vez que la serpiente es incrustada en la masa, funciona desgarrándola, destapando así la tubería. Un resorte entrelazable es también un resorte de tensión con espiras apretadas, sin embargo, uno de sus extremos es usualmente cónico, y permite incrustarse en el otro extremo, haciendo el resorte entero un cinturón o anillo. El cinturón o anillo puede ser utilizado como una banda o polea, pero con mayor flexibilidad. Pueden también hacer su camino alrededor de muchas poleas como una banda de serpentina y tomar distintas formas.

Ejemplo:

Un trampolín utiliza muchos resortes de tensión para crear el efecto de rebotar. Cada vez que alguien salta en el trampolín, los resortes de tensión son separados y ejerce fuerza. Esto hace que el resorte de tensión vuelva a su longitud original, así dando la inercia a volar en el aire.

Consideraciones al diseñar un resorte de tensión

1. La fuerza:

¿Cuánta fuerza necesito generar? Esta pregunta es más fácil de responder pensando en términos del paso del resorte o fuerzas lineales de extensión, que son newtons por milímetros (N/mm) sobre la fuerza requerida en newtons para mover una cierta distancia en milímetros cuando el resorte esta estirado. Todos los resortes de tensión tienen un paso del resorte o constante en newtons por milímetro de tensión.

Ejemplo:

Imagínate que tu resorte tiene 10 centímetros de longitud y tiene un paso de resorte de 1 Kg por 10 centímetros de extensión. Esto significa que para estirar 10 centímetros de distancia el resorte requerirá 1 kilos de fuerza para hacer función. El concepto es sencillo, para cada 10 centímetros de distancia que estira el resorte le tomará 1 Kg de fuerza para hacer función. La clave aquí es de resolver cuánta distancia va a recorrer el resorte de tensión, así como proporcionar la fuerza necesaria cuando el resorte a recorrido dicha distancia. Suponiendo que necesitas 20 centímetros de distancia recorrida, entonces la fuerza que necesita generar su resorte es 20 kg cuando viajas 20 centímetros de distancia. Recuerde, la clave aquí está de cuánta fuerza usted necesita para recorrer cierta distancia.

Gráfica de fuerza de un resorte.

2.¿Qué es fuerza de longitud instalada y porqué lo necesito?

Fuerza de longitud instalada es decir estira el resorte de tensión a una cierta distancia corta de su longitud libre, para tener la energía almacenado.

Ejemplo:

Su resorte de tensión no le dará ninguna fuerza hasta que usted lo estire. Así, uno debe estirar el resorte para colocar los ganchos del resorte de tensión para instalarlo en su producto y obtener energía almacenado. En el ejemplo de un trampolín uno debe estirar el resorte de tensión una distancia corta para que puede tener la alfombra de hule esterada para poder saltar. Sin fuerza de longitud instalada la alfombra de hule no sería agradable y cómoda parda poder saltar. Hay dos aspectos aquí que anda mano en mano uno es el paso del resorte y dos es la tensión inicial. El paso del resorte, la tensión inicial (N/mm) más la distancia recorrida le dará la fuerza final de su resorte. Pero uno tiene que tomar en consideración la tensión inicial. La tensión inicial es la tensión entre los espirales juntos. Cada resorte de tensión tiene tensión inicial. Suponiendo que el paso de su resorte es 1 kg/cm más su tensión inicial es 1 kg. Esto significa que tomaría 2 kg de fuerza para mover el resorte 1 cm de distancia. Es decir 1 kg de tensión inicial mas 1 kg del paso del resorte = 2 kg de fuerza. Entonces la manera de resolver su fuerza total es la tensión inicial + el paso del resorte (kg/cm de extensión), esto le dará la cantidad total de fuerza que su resorte le dará para la distancia recorrida. Utilizando el ejemplo antes mencionado, si tu resorte va recorrer 5 centímetros de distancia te dará 5 kg de fuerza más 1 kg de tensión inicial dando una fuerza total de 6 kg.

3. Formula del paso del resorte de tensión

Rf = GD^4/S 8D^3N
S= 2.55 PD/d^3 (Corrija para D/d)

• d = Diámetro de alambre
• D = Diámetro medio de espiral
• N = Número de espirales activos
• Rf = Paso del resorte
• S = Strés (N /mm cuadrado)
• P = Carga (N)
• M = Momento (kgs/mm)
• D/d = Corrección de índice ( del Factor de Wahl)

4. Determine la Tensión Inicial

P = Sd^3/2.55D = Carga en kgs

Los Parámetros Claves: 1. El número de Espirales:

Recuerde el gráfico de fuerza de un resorte arriba: Diámetro externo más pequeño = Más fuerza (Mas F), Diámetro externo más grande = Menos fuerza (Menos F). Verdaderamente pasa lo mismo con el número de espirales en su resorte de tensión. Menos espirales = un resorte más fuerte. Más espirales = un resorte con menos fuerza. Al mismo tiempo menos espirales = más stress y mas fatiga, más espirales = menos stress y fatiga. El equilibrio perfecto en su diseño de resorte de tensión es uno que combina la cantidad correcta de espirales para cuánta distancia recorrida quiere lograr junto con la cantidad correcta de fuerza que es necesitada para hacer el trabajo.

5. Configuraciones de Ganchos.

Gráfica de fuerza de un resorte:

La mayoría de los resortes de tensión tienen ganchos que transmiten la fuerza a su producto. De un punto de vista económico, usted como un diseñador o ingeniero debe evitar tener ganchos extendido o ganchos largos especialmente con resortes de tensión pequeños. Esto asegura que su diseño final de resorte de extensión será económico así como funcional. Muchos diseñadores nunca toma esto en cuenta, el resultado es configuraciones de ganchos complicados que son muy excesivos. Por favor no se limite tampoco. Debe consultar el consejo de un ingeniero profesional de diseño de resortes para asesorar sus criterios de diseño mientras su resorte esta en la etapa del prototipo. Pueden ensenarles maneras muy fáciles de colocar su resorte de tensión a su producto con ganchos muy sencillos. Muchos tiempos los diseños de resortes de tensión son muy complicados y no pueden ser fabricados. Recuerde que un gran diseño de resorte, incluye todos los factores antes mencionados que tuvimos que tomar en cuenta para llegar aquí. A veces menos es más. Hay muchos diferentes tipos de ganchos para tu resorte de tensión. Las resortes de tensión pueden tener ganchos de máquina que vienen directo del cuerpo, ganchos de lado, ganchos de crossover y doble ganchos, así como muchas configuraciones más finales. Casi cualquier tipo de gancho puede ser fabricada en su resorte de tensión.

General paso a paso para diseñar un resorte de tensión

1.Sepa donde va su resorte. Va al rededor de una varilla o en un hoyo? Necesita caber en un espacio que tenga cierto profundidad? El resorte tiene que tener una máxima longitud libre.

2.¿Qué es el ámbito del resorte?: Esto es porque ciertos materiales son mejores para ciertos ambientes. Para el acero inoxidable de ejemplo es bueno para el agua salada o aplicaciones médicas es mejor que este tipo de resorte sea utilizado en temperaturas muy altas.

3.Debe determinar el propósito del resorte de tensión. Va estar jalando un cierto objeto, sostendrá un tipo de peso?

4.Determinar que tipo de ganchos va ocupar

5.Sepa que distancia su resorte debe recorrer para completar la tarea en el número 3.

6.Consulte a un ingeniero de resortes para lograr todos los pasos encima incluyendo diseñar su resorte económico y eficiente.