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Muelle de compresión

Un muelle real trabaja entre dos posiciones: instalada (precarga) y de trabajo (máxima). Define ambas y obtendrás la fuerza y la tensión en cada una, la holgura que queda hasta el bloqueo y —lo que decide si sobrevive— un factor de seguridad a fatiga del ciclado entre las dos cargas. La resistencia del hilo se toma del diámetro real, de modo que el hilo fino resulta correctamente más resistente.

Muelle de compresión — carrera de trabajo k = —

Diámetro de hilo d mm

Diámetro medio de espira D mm

Espiras activas n_a vueltas

Longitud libre L₀ mm

Deflexión de precarga δ₁ mm

Deflexión de trabajo δ₂ mm

Material

Acabado superficial

Notas de ingeniería

Dos puntos de funcionamiento

Rigidez k = G·d⁴ / (8·D³·n_a); fuerzas F = k·δ en precarga (δ₁) y en trabajo (δ₂).
Tensión de cortante τ = K_W · 8·F·D / (π·d³), K_W = (4C−1)/(4C−4) + 0.615/C.
La resistencia a tracción depende del tamaño: S_ut = A / d^m (A, m según material). Límite elástico estático a cortante ≈ 0.45·S_ut.

Fatiga (Goodman + Zimmerli)

Cortante alterno / medio τ_a = (τ₂−τ₁)/2, τ_m = (τ₂+τ₁)/2.
Límite de fatiga según Zimmerli (independiente del tamaño): sin granallar S_sa=241, S_sm=379 MPa; granallado 398 / 534 MPa. Goodman: S_se = S_sa/(1−S_sm/S_su), S_su=0.67·S_ut.
Factor de fatiga n_f = 1 / (τ_a/S_se + τ_m/S_su). n_f ≥ 1 significa vida infinita (>10⁶ ciclos); el granallado prácticamente duplica el límite de fatiga alterno.
Mantén el índice C entre 4 y 12, el punto de trabajo lejos del bloqueo y L₀/D < 4 para evitar el pandeo.

Resultado

En vivo