Calculadora de constante de resorte
Calcula la constante de un resorte helicoidal de compresión a partir del diámetro del alambre, el diámetro de la espira, el número de espiras activas y el material. Añade la longitud libre para obtener la altura sólida, el recorrido, la fuerza a altura sólida y una tabla de carga-deflexión.
Última actualización:
Longitud sin comprimir; permite calcular la fuerza a altura sólida y el paso
GPa en modo métrico, Mpsi (10⁶ psi) en modo imperial
Distancia de compresión para los resultados de carga y tensión
Cómo usar Calculadora de constante de resorte
- Elige unidades métricas o imperiales.
- Introduce el diámetro del alambre, el diámetro de la espira y las espiras activas, e indica si el diámetro es exterior, interior o medio.
- Elige el tipo de extremos y el material (o introduce un G personalizado).
- Añade la longitud libre para ver la altura sólida, el recorrido y la fuerza a altura sólida.
- Introduce una deflexión para obtener la carga y la tensión en ese punto.
Fórmulas de resortes de compresión
- Constante del resorte: k = G·d⁴ / (8·D³·Na)
- Diámetro medio: D = OD − d = ID + d
- Índice del resorte: C = D / d
- Factor de corrección de Wahl: Kw = (4C − 1)/(4C − 4) + 0.615/C
- Tensión de cizalladura: τ = Kw · 8·F·D / (π·d³)
- Carga con deflexión x: F = k·x
Ejemplo: alambre de piano (G = 81.7 GPa), d = 2 mm, OD = 20 mm, así que D = 18 mm, 8 espiras activas. k = 81,700 × 2⁴ / (8 × 18³ × 8) ≈ 3.50 N/mm (unos 20 lb/in). Con extremos cerrados y rectificados Nt = 10, así que la altura sólida es 10 × 2 = 20 mm.
Módulo de cizalladura de los materiales para resortes
| Material | G (GPa) | G (10⁶ psi) | Notas |
|---|---|---|---|
| Alambre de piano, A228 | 81.7 | 11.85 | Resistente, habitual en resortes pequeños |
| Acero estirado en frío, A227 | 80.7 | 11.7 | Bajo coste, cargas estáticas |
| Acero templado en aceite, A229 | 77.2 | 11.2 | Uso general, tamaños mayores |
| Cromo-vanadio, A232 | 77.2 | 11.2 | Cargas de impacto y fatiga |
| Cromo-silicio, A401 | 77.2 | 11.2 | Alta tensión, temperatura más alta |
| Acero inoxidable 302, A313 | 69.0 | 10.0 | Resistente a la corrosión |
| Bronce fosforoso, B159 | 41.4 | 6.0 | Contactos eléctricos |
| Cobre-berilio, B197 | 44.8 | 6.5 | Conductor, no magnético |
Los valores son cifras típicas de libros de texto (como en Shigley's Mechanical Engineering Design); los proveedores pueden indicar módulos ligeramente distintos.
Tipos de extremos y número de espiras
| Tipo de extremos | Espiras totales Nt | Altura sólida |
|---|---|---|
| Simples (abiertos) | Na | (Nt + 1)·d |
| Simples y rectificados | Na + 1 | Nt·d |
| Cerrados (escuadrados), sin rectificar | Na + 2 | (Nt + 1)·d |
| Cerrados y rectificados | Na + 2 | Nt·d |
Consejo: diseña de modo que la deflexión de trabajo quede por debajo de aproximadamente el 85% del recorrido hasta la altura sólida, y mantén la longitud libre por debajo de unas cuatro veces el diámetro medio, o apoya el resorte en una varilla o dentro de un alojamiento para evitar el pandeo.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la constante de un resorte?
Para un resorte helicoidal de compresión k = G·d⁴ / (8·D³·Na), donde G es el módulo de cizalladura del alambre, d el diámetro del alambre, D el diámetro medio de la espira y Na el número de espiras activas.
¿Cómo cuento las espiras activas?
Las espiras activas son las que pueden deformarse libremente. Con extremos cerrados (escuadrados) resta 2 al número total de espiras; con extremos simples rectificados resta 1; con extremos simples abiertos todas las espiras son activas.
¿Cómo se calcula la altura sólida?
La altura sólida es la longitud cuando todas las espiras se tocan. Con extremos rectificados es espiras totales × diámetro del alambre; con extremos sin rectificar se suma un diámetro de alambre más: (Nt + 1) × d.
¿Por qué importa tanto el diámetro de la espira?
La constante disminuye con el cubo del diámetro medio y aumenta con la cuarta potencia del diámetro del alambre. Hacer la espira un 10% más grande reduce la constante en torno a un 25%, mientras que un alambre un 10% más grueso la aumenta en torno a un 46%.
¿Cómo convierto N/mm a lb/in?
1 N/mm = 5.71 lb/in, y 1 lb/in = 0.1751 N/mm. Un resorte de 10 N/mm tiene unos 57.1 lb/in.
¿Cuál es un buen índice de resorte?
El índice del resorte C = D/d idealmente está entre 4 y 12. Los valores más bajos son difíciles de enrollar y soportan mucha tensión en el interior de la espira; los más altos se enredan con facilidad y pueden pandear.
¿Es lo bastante preciso para fabricar?
Usa las fórmulas estándar de los libros de texto, que suelen coincidir con las constantes medidas con un margen de unos pocos puntos porcentuales. La tolerancia del alambre, las espiras de los extremos y el preasentado cambian la constante real, así que verifica los resortes críticos con el fabricante.
¿Se prueban todas las herramientas de FreeToolCabin para comprobar su calidad y precisión?
Sí. Cada herramienta del sitio pasa pruebas automáticas en navegadores reales para comprobar que el resultado es correcto y que no hay errores. Si encuentras un fallo o tienes una sugerencia, escríbenos a [email protected] y lo revisaremos.