Roscas, pernos y juntas atornilladas

• Normas o Estándares y Definiciones para roscas
de tornillos.
• Mecánica de los tornillos de fuerza o potencia.
• Esfuerzos en roscas
• Tensión en juntas atornilladas

Expositor: Quiñonez Carlos
Profesor: Ing. Elio Ramírez
Nivel: 8vo semestre
07/05
2012

DISEÑO DE TRONILLOS SUJETADORES Y UNIONES
Con frecuencia las complicaciones de
fabricar partes intrincadas requieren del
ensamble de componentes, los
ingenieros enfrentan entonces la tarea de
sujetar varios miembros. Para esta labor
se dispone de una variedad de tipos de
tornillos, sujetadores, incluyendo
sujetadores roscados, y uniones.

La finalidad de este estudio no será
describir los diversos elementos de
sujeción, sino seleccionar y especificar
los mas adecuados para el diseño de
maquinas y dispositivos

Expositor: Quiñonez Carlos /Profesor: Ing. Elio Ramírez / Nivel: 8vo semestre

Normas o Estándares y Definiciones para roscas de tornillos.

Se suele utilizar la siguiente terminología para las roscas de tornillos:

d = diámetro mayor básico
p = paso de la rosca
At =área de esfuerzo de tensión
Resistencia: de acuerdo al grado del
perno indicado por el fabricante
Numero de pernos y condiciones de
trabajo.


CARGA DE SUJECION

Cuando un perno o tornillo se usa para sujetar
dos partes, la fuerza entre las piezas es
la carga de sujeción. La carga máxima de sujeción
se obtiene aplicando un factor de
demanda k, a la carga de prueba.

La carga máxima de sujeción se suele tomar como
el 75% de la carga de prueba,
donde
carga de prueba = esfuerzo de prueba At


TIPOS DE ROSCA MAS EMPLEADAS EN LA INDUSTRIA


Para especificar roscas métricas se expresa diámetro y paso en milímetros
M12 x 1.75 = rosca con diámetro nominal 12mm. y paso 1.75 mm.
Las roscas de perfil cuadrado y Acme se utilizan para la transmisión de
potencia; suelen hacerse modificaciones según las necesidades.


Mecánica de los tornillos de fuerza o potencia

Este tipo de tornillos se utilizan para
transformar un movimiento angular
en lineal, transmitiendo fuerza
(prensas, gatos, husillos de avance de
tornos, etc...).
Sea el tornillo de potencia de la figura
en la que.

- dm= diámetro medio.
- p = paso.
- λ = ángulo de hélice, o de avance.

Se quiere calcular la relación entre el
par T necesario para bajar y subir la
carga y la fuerza F.


Mecánica de los tornillos de fuerza o potencia
El filete de la rosca del tornillo se desarrolla sobre un plano una longitud
equivalente a una vuelta. Se hace un análisis de las fuerzas actuantes para
subir la carga figura a) y para bajarla figura b).

Desarrollo de una vuelta del tornillo de potencia de la figura


Se hallan las expresiones que ligan la carga, F, y el para a realizar, T, según se trate de subir
o bajar:

Para calcular la eficiencia, e, de un tornillo comparamos el
par, T, que hay que realizar con el par, To, que habría que
realizar si el rozamiento fuera nulo. To puede calcularse a
partir del caso a) haciendo μ = 0:


Las ecuaciones anteriores son para roscas cuadradas. En el caso de roscas Acme la
carga normal queda inclinada respecto al eje
El par necesario para subir la carga puede aproximarse por la siguiente expresión,
en la que el ángulo α queda definido en la figura

De la expresión anterior se deduce
que, en el caso de tornillos de fuerza, la
rosca Acme no es tan eficiente como la
cuadrada, sin embargo suele preferirse
porque es más fácil de formar a
máquina.


Ejercicio


b) Aplicado las ecuaciones correspondientes parra hallar el momento de torsión
requerido del tornillo “contra” la carga.


c) El momento de torsión necesario para descender, o sea, para hacer que el
tornillo gire a favor de ella, se obtiene al aplicar la ecuaciones.

d) La eficiencia total es:


Esfuerzos en la rosca
Si la carga esta distribuida uniformemente a lo largo de la altura de la tuerca h y que los
hilos de la rosca del tornillo fallarían por cortante sobre el diámetro menor, entonces el
esfuerzo cortante medio en esta rosca es.

Los hilos de la rosca de la tuerca en el diámetro mayor y el esfuerzo medio de corte en esta
rosca es .

El esfuerzo de aplastamiento en las roscas
es:


Tensión en juntas atornilladas


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