Ensayo de compresión de un resorte

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECÁNICA

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE MÁQUINAS INFORME N°1 Jefe de Laboratorio: Ing. Daniel Abarca Horario:

08M5 - Laboratorio Jueves Integrantes:

Azambuja Quezada, Quezada, Juzzeth 20130801 20130801 Rincón Ruiz, Carlos 20145854 González Grijalva, Rodrigo 20141713 Huanca Champi , Luis Enrique 20153229

2017

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1. Introducción Un resorte se define como un elemento de máquina capaz de almacenar y liberar energía potencial elástica, se aprovechan sus diferentes usos en la industria.

2. Objetivos Estudiar el comportamiento de los resortes sometidos a carga axial de compresión Comprobar experimentalmente experimentalmente la constante de rigidez del resorte  

3. Descripción del ensayo En el siguiente ensayo se someterán dos resortes a cargas axiales de compresión en la m áquina de ensayo hidráulica para luego proceder con mediciones de deformación y fuerza para así calcular experimentalmente experimentalmente el coeficiente de rigidez de cada resorte y luego de ambos en un arreglo en serie.

4. Materiales y equipos Máquina de ensayo hidráulica Dos resortes Vernier Regla metálica 30cm Aceitera Manómetro Discos de base Bocinas        





5. Ensayos Resorte grande:

Obtención del k teórico t eórico del resorte grande: Datos:

Resorte Grande Diámetro interno Diámetro externo Longitud inicial if Diámetro del alambre

69.90 84.20 91.30 3.50 7.10

Formula:

 =

   

 ∗ 4 3 8 ∗  ∗ 

G : módulo de cizallamiento cizallamie nto (para el acero G = 80GPa) d : diámetro del alambre Dm : diámetro medio del resorte Dm = 0,5 (Dext + Dint) if : número de espiras efectivas

Kteorico

16.07





Obtención del k experimental del resorte grande:

Configuración para el ensayo del resorte grande Datos:

Longitud inicial(mm) Área del pistón (mm2)

Ensayo

1 2 3 4 5

Fuerza (N)

264.76 314.40 388.86 430.23 479.88

91.30 240

K Deformación experimental (mm) (N/mm) 16.05 16.90 16.48 15.82 16.49

16.50 18.60 23.60 27.20 29.10

longitud final (mm) 74.80 72.70 67.70 64.10 62.20

Presión (psi) 160.00 190.00 235.00 260.00 290.00

Presión (MPa) 1.10 1.31 1.62 1.79 2.00





Gráfica de Fuerza(N) vs Deformación (mm):

600.00 500.00

y = 15.923x + 9.313

400.00 Series1

300.00

Linear (Series1) 200.00 100.00 0.00 0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

K=15.923 N/mm RESORTE PEQUEÑO: Obtención del k teórico t eórico del resorte pequeño:

Resorte pequeño Diámetro interno Diámetro externo Longitud inicial if Diámetro del alambre Kteorico

24.25 31.40 57.55 7.00 4.60 29.69

Formula:

 =

 ∗ 4 3 8 ∗  ∗ 

 = 80 •

G: módulo de cizallamiento (para el acero G = 80





Obtención del k experimental del resorte pequeño:

Configuración del ensayo del resorte pequeño

Datos:

Longitud inicial(mm)

57.9

Área del pistón (mm2)

240







Resultados experimentales:

Ensayo

Fuerza (N)

K Deformación longitud Presión experimental (mm) final (psi) (N/mm) (mm)

1 132.3793745 15.04311073 2 182.0216399 14.4461619 3 215.1164835 14.05990088 4 289.5798816 14.16038541 5 355.7695689 14.23078276 6 421.9592561 14.4013398 Gráfica de Fuerza(N) vs Deformación (mm):

8.8 12.6 15.3 20.45 25 29.3

49.1 4 9.1 45.3 4 5.3 42.6 37.45 32.9 28.6

80 110 130 175 215 255 2 55

Presión (MPa) 0.55158073 0.7584235 0.89631868 1.20658284 1.4823732 1.75816357

450 y = 14.143x + 3.44

400 350 300 250

Series2

200

Linear (Series2)

150 100 50 0 0

10

20

30

K=14.143 N/mm

40





Configuración del ensayo de los resortes colocados en serie Obtención del k experimental: Datos:

Longitud inicial(mm)

181.0

Área del pistón (mm2)

240

Resultados experimentales: experimentales:





300.00 y = 9.0943x 9.0943x - 3.0533 250.00 200.00 Series1

150.00

Linear (Series1) 100.00 50.00 0.00 0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

K=9.0943 N/mm

6. Análisis de resultados 



En el caso del resorte grande la teoría fue verificada, los datos teóricos y experimentales coincidieron, la constante de rigidez calculada es aproximadamente igual a la experimental con un margen de error del 0.91%, además de que la fuerza aplicada a un resorte es directamente proporcional a su deformación.

Cabe mencionar que el caso del resorte pequeño presento ciertas particularidades afectando también el análisis del arreglo en serie.





RODRIGUEZ, Jorge 2017 Resistencia de materiales .Lima-Perú.

Ensayo de compresión de un resorte

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