Ejercicio

Un resorte helicoidal a contracción de longitud 120 mm, 12.5 espiras y diámetro externo 50 mm. está fabricado con alambre de diámetro 3.4 mm. y acero para muelles de τe = 640 MPa. Determinar la rigidez, la fuerza necesaria para llevarlo a su longitud sólida y si regresará a su longitud libre original después de esto

Solución:
k = 1105 N/m
F = 86 N
τ = 286 MPa (regresará pues es menor que τe )

Características de los resortes helicoidales

Las principales características de estos resortes son:

• Material del alambre 
• Diámetro del alambre, d 
• Diámetro proyectado del helicoide, D 
• Inclinación del helicoide
• Cantidad de espiras, N 

Otros elementos que caracterizan a los resortes helicoidales son: 

• Tipo de terminación en los extremos del resorte para permitir su montaje. 
• Tratamientos térmicos 
• Acabado superficial del alambre 
• Longitud del alambre, L = p . D . N (Válido para pequeños valores de a) 
• Paso de la Hélice, p = p .D . tg a ~ p .D . sen a (si a es pequeño) 
• Índice del resorte
• Longitud Libre, L0
• Longitud Sólida, LS 

Funcionamiento de los resortes helicoidales

Los resortes helicoidales, que encuentran amplias aplicaciones en los sistemas de suspensión de los automóviles y balanzas, para nombrar sólo algunos, básicamente funcionan resistiendo su extensión (estiramiento) o compresión, y absorbiendo de este modo energía mecánica, almacenándola y luego liberándola.

Extensión

Las balanzas son un ejemplo de resortes helicoidales que resisten la extensión. En este caso, las capas de la hélice (las espiras del resorte) se enrollan muy juntas (en realidad entrando en contacto entre sí), y se necesita algo de fuerza para separarlas, una fuerza que éstas resisten. Los experimentos han demostrado que la extensión de los resortes helicoidales; es decir, cuánto se estiran finalmente, es directamente proporcional a la cantidad de fuerza que se aplica en un intento por separarlos. Esta fuerza es, a su vez, directamente proporcional al peso del material que se está aplicando a un extremo del resorte (normalmente a través de un gancho) en un intento por separarlos. Teniendo en cuenta el hecho de que la extensión que se produce es directamente proporcional al peso del material en el otro extremo, es posible utilizar el resorte helicoidal para medir realmente el peso de varias cosas, ya que diferentes pesos producirán diferentes extensiones (y proporcional) en las espiras del resorte.

Compresión

Utilizar resortes para fabricar los sistemas de suspensión del automóvil es un ejemplo de resortes helicoidales que funcionan mediante la resistencia a la compresión. Aquí, a diferencia de los resortes de las balanzas (que se sitúan muy próximos entre sí, en realidad tocándose, y donde el "desafío" está en separarlos), las espiras de los resortes utilizadas en los sistemas de suspensión de los automóviles tienen sus círculos (las espiras que forman la hélice) muy separados. También están hechos de un material mucho más duro. La idea es que absorban el choque que el automóvil encontrará cada vez que agarre un bache (por ejemplo) usando la energía producida por un evento para tratar de juntar las espiras del resorte. Esto requiere una fuerza considerable, por eso es que el material utilizado para hacer estos tipos de resortes tiende a ser muy duro. De esta manera, la energía del choque el vehículo tomó por golpear los baches y otros "impactos" a altas velocidades es absorbida por el resorte helicoidal, en lugar de llegar a los ocupantes del vehículo, lo que sería muy incómodo .