Resortes de válvulas, Guías, Proyectos, Investigaciones de Mecánica

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RESORTES DE VÁLVULAS

• CATEDRA: PROYECTO FINAL
• PROFESOR: ING. MURIEL JUAN JOSÉ

ING. ARROSPIDE JUAN

• AÑO: 2016

• INTEGRANTES : DIFILIPPO PABLO

LOMMO NICOLÁS

INDICE

• INTRODUCCION

• TIPOS DE MATERIALES

• FUNCIONES

• ESTUDIO ESTATICO DEL RESORTE

• ESTUDIO DINAMICO DEL RESORTE

• RESONANCIA

• TIPOS DE RESORTES

• ALTERNATIVAS AL USO DE RESORTES

• CALCULOS EXPREIMENTALES (MOTOR MILLROD)

• CONSECUENCIAS DE FLOTACION DEL RESORTE

• VIDEOS

• Debido a la gran capacidad de deformación que deben soportar los resortes, es necesario que

para su fabricación se empleen aquellos tipos de aceros que puedan ofrecer una gran

elasticidad, como son los aceros al carbono, aceros al silicio, aceros al cromo-vanadio, aceros

al cromo-silicio, etc.

• En algunas otras aplicaciones especiales es posible utilizar otros materiales para la

fabricación de resortes, además del acero, como son el titanio.

• Debemos aclarar que es muy importante realizar el tratamiento térmico adecuado.

MATERIALES

FUNCIONES

Los resortes de válvulas tienen que desempeñar varias funciones:

• Volver la válvula sobre su asiento.
• Asegurar el cierre hermético de la válvula.
• Absorber las fuerzas de inercia.
• Asegurar la ausencia de juego entre la leva y el elemento de contacto (botador, rodillo, etc).
• Vencer los rozamientos.

Valor mínimo de tensión el resorte debe vencer esfuerzos adversos que tienden a abrir el

paso del gas.

Valor máximo de tensión determinada por las fuerzas de inercia ( curva de aceleración )

CALCULO ESTÁTICO DEL RESORTE

Curva de alzada de la leva

Recta de la

constante

del resorte

Fuerza de inercia

RESORTE BAJO SOLICITACIÓN ESTÁTICA

consideramos solo el aspecto

torsional, ya que el de flexión es

despreciable.

Mt

Wp

 

3

/ 2 32

Jp d Wp d

  

Mt  PR

3

(1) 16

d P R

Reemplazando los términos y

despejando P:

Deberemos introducir un coeficiente de corrección que tiene en cuenta la

diferencia entre la tensión media y aquella que existe en la parte del

alambre dirigida hacia el eje del resorte

CALCULO DE LA DEFORMACION

Aplicaremos el método de Castigliano, donde la energía almacenada por torsión en un resorte en el

régimen elástico es el siguiente:



Ri

t dl

GJp

Mt

U

2 

0

2

El ángulo de torsión  vale :

Solo tendríamos que derivar la ecuación de Castigliano y encontrar el ángulo 

La flecha Y es :

reemplazando a P como función de “” anteriormente hallado resulta :

CALCULO DE LA DEFORMACION

Una vez obtenido la carga P y la deformación Y, ya estamos en condiciones de saber la constante del

resorte mediante la ley de Hooke:

e e

P P K y K y

  

Reemplazando los valores de P y de Y obtenidos

anteriormente nos queda :

RESONANCIA

• Cuando un resorte de válvula se comprime súbitamente, debido a

la fuerza aplicada en uno de sus extremos, genera una onda que se

transmite hasta el otro extremo que luego se refleja.

• Esta onda que recorre el resorte tiene una frecuencia natural

específica (fn). Si la frecuencia con que es golpeada por el balancín

coincide con la frecuencia natural de su masa, entonces el resorte

entrará en Resonancia.

• Esta situación ocurre generalmente a altas RPM y provoca una

vibración anormal en el tren de válvulas , cosa que altera el punto

de cierre y apertura de las mismas. En estas condiciones el motor

pierde sincronismo y su desempeño se ve limitado.

• Si las válvulas no cierran correctamente, el cilindro perderá

compresión y esto llevara a una perdida importante de rendimiento.

La expresión correspondiente al desarrollo en serie de Fourier (DSF) para una función periódica de

periodo (2π) es la que se indica a continuación.

Para poder sacar las constantes recurrimos a las ec. siguientes:

ASPECTOS DINÁMICOS

No hay que perder de vista que el resorte de válvula carece

de amortiguación y como consecuencia de esto, las

excitaciones mas pequeñas de armónicos de orden superior,

pueden ser la causa de deformaciones considerables.

0

1

cos ( ) ( )

n n n

A

h A n  t B sen n  t





  (^)  

Las vibraciones de los resortes de válvula son fenómenos nocivos que trataremos de evitar.

Citaremos dos caminos posibles: Aumentar la frecuencia propia de vibración de los resortes.

Incorporar amortiguación al sistema.

ASPECTOS DINÁMICOS

RESORTE BAJO SOLICITACION DINAMICA

d Diámetro del alambre

R Radio del enrollamiento

I Número de espiras útiles

 Tensión de corte

G Módulo de elasticidad transversal

P Carga soportada por el resorte

Ke Constante elástica del resorte

lo Longitud axial del resorte descargado

y Flecha (deflexión provocado por la carga P )

o Angulo de inclinación de las espiras en el mismo estado

 Angulo de inclinación de las espiras en estado deformado

 Variación de o en la compresión del resorte

w Velocidad angular del mecanismo

RESORTE BAJO SOLICITACION DINAMICA

yb ya (^) dy Tg dl dl

 

   

reemplazando y despejando  :

0

dz  dl sen 

o

dy

sen

dz

  

Igualando las dos

expresiones nos queda^0

2 R dy sen Gd dz

     0 2

Gd y sen R z

 

  

Llamando a nos queda :

RESORTE BAJO SOLICITACION DINAMICA

0

sen 

R

Gd

K 

Derivando