DISEÑO DE ELEMENTOS ROSCADOS Y DESUJECIÓN DIVERSA Libro guía: Shigley J., Budynas R. y J. Nisbeth, 2008, Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley, Octava Edición, Mc. Graw Hill. Notas de clase realizadas por: M.I. Jónatan Pozo Palacios CONTENIDOS - Normas y definiciones de roscas. - Tornillo de transmisión de potencia. - Uniones atornilladas, pernos y elementos sujetados. - Resistencia del perno, momento torsor de apriete y precarga. ¿Cuáles son las razones para utilizar uniones no permanentes? • Ensamble en campo. • Desarmado. • Mantenimiento. • Ajuste. • El diámetro mayor es el diámetro más grande de una rosca. cuando a ésta se le da una vuelta. • El diámetro de paso es un diámetro teórico entre los diámetros menor y mayor. • El avance es la distancia que se desplaza una tuerca en forma paralela al eje del tornillo. • El diámetro menor es el diámetro (o raíz) es el diámetro más pequeño de una rosca.NORMAS Y DEFINICIONES DE ROSCAS • El paso es la distancia entre dos cuerdas adyacentes. . . Se utiliza en USA y en Gran Bretaña.ESTANDARIZACIÓN • La norma para roscas American National (Unified) define la geometría de roscas para uniformidad e intercambiabilidad. UNR (Radio más grande en la raíz. • Rosca American National (Unified): UN (Rosca normal). Serie MJ (Radio más grande en la raíz). utilizada para aplicaciones en las que se produce fatiga) • Rosca métrica: Serie M (Rosca normal). Serie de roscas de paso extrafino UNEF: . .Instrumentación.ESTANDARIZACIÓN Serie UNC de roscas de paso grueso: . . .Empleado en la industria automotriz y en la industria aeroespacial. . .Desensamble frecuente.Ensambles comunes. .Buena para impactos y vibraciones grandes.Empleado en la industria aeroespacial. . Serie UNF de roscas de paso fino: .No son adecuados para vibraciones.Buena para ajustes.Buena para vibraciones. ESTANDARIZACIÓN . en ese orden.DIÁMETROS Y ÁREAS PARA ROSCAS MÉTRICAS Las roscas métricas se especifican mediante el diámetro y el paso en milímetros. Ejemplo: M12 X 1.75mm.75 mm: rosca de diámetro mayor nominal de 12mm y paso de 1. . Ejemplo: 5/8 pulg 18 UNRF . el número de roscas por pulgada y la serie de rosca.DIÁMETRO Y ÁREAS DE ROSCAS UNIFICADAS DE TORNILLOS UNC Y UNF Las roscas unificadas se especifican enunciando el diámetro mayor nominal. El diámetro de esta barra sin rosca es el promedio del diámetro de paso y el diámetro menor de la barra roscada. . Es el área efectiva de la barra roscada a ser usada para cálculos de esfuerzo.ÁREA DE ESFUERZO DE TENSIÓN El área de esfuerzo de tensión At es el área de una barra sin rosca con la misma resistencia a la tensión que una barra roscada. ROSCA ACME Y ROSCA CUADRADA La rosca ACME y la rosca cuadrada son utilizadas cuando se requiere transmitir potencia. . por lo general.TORNILLO DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA Un tornillo de transmisión de potencia es un dispositivo que se utiliza en maquinaria para cambiar el movimiento angular a movimiento lineal y. . para transmitir potencia. • El diámetro de la cara de la arandela es igual al ancho entre las caras planas de la cabeza hexagonal. • La longitud de la rosca LT donde d es el diámetro nominal.5 veces el diámetro. PERNOS Y ELEMENTOS SUJETADOS • En la figura se presenta un perno estándar de cabeza hexagonal. se expresa mediante: Tornillos de serie en pulgadas: Tornillos métricos: .UNIONES ATORNILLADAS. • El ancho es generalmente 1. • La longitud ideal del tornillo es aquella en la que sólo sobresalen una o dos roscas de la tuerca. PERNOS Y ELEMENTOS SUJETADOS • El propósito de un tornillo es sujetar dos o más partes.UNIONES ATORNILLADAS. Cabeza cilíndrica ranurada Cabeza plana ranurada Cabeza cilíndrica hueca . • La carga de sujeción estira o alarga el tornillo. alargando el tornillo casi hasta su límite elástico. • La carga se obtiene haciendo girar la tuerca. TUERCAS HEXAGONALES . UNIONES • Se utiliza para conexiones que se desean desensamblar sin métodos destructivos. • Suficientemente fuerte para resistir cargas externas de tensión. cargas de cortante o una combinación de ellas. • El agarre l de una conexión consiste en el espesor total del material sujetado. cargas debidas a momentos. . . Buenos materiales para pernos son aquellos que tienen un diagrama esfuerzo deformación que sube hasta progresivamente hasta llegar a la fractura.Corresponde al límite proporcional. La resistencia de prueba es el cociente de la carga de prueba y el área del perno que soporta la tensión. .Ligeramente más bajo que el esfuerzo de cedencia. .MATERIALES PARA PERNOS La carga de prueba es la carga máxima que un perno puede soportar sin adquirir deformación permanente. .Usado típicamente para determinar la resistencia estática de un perno. ESPECIFICACIONES SAE PARA PERNOS DE CARBONO . RESISTENCIA DEL PERNO Perno SAE Grado 5. resistencia mínima a la tensión de 120Ksi. . RIGIDEZ DEL PERNO • Perno parcialmente roscado. • Se combinan como dos resortes en serie. . • Se considera cada porción como un resorte. .Rigidez del elemento • La distribución de esfuerzos se muestra en la figura. • Se modela como un cono con la punta cortada. • A esto se denomina cono truncado. Rigidez del elemento • Se modelan los miembros comprimidos como conos truncados que parten de la cabeza del perno . .Rigidez del elemento • Se utiliza un ángulo: α=30°. .Rigidez del elemento Deducción de fórmula de rigidez del elemento. Uniones a tensión: la carga externa . Los miembros sujetados se comprimen. .El perno se estira un valor δ. Cuando la carga externa es aplicada: . .Los miembros se descomprimen un valor δ.Uniones a tensión: la carga externa Durante la precarga el perno se estira. En un buen diseño C = 0.2. .Uniones a tensión: la carga externa • C se define como la constante de rigidez de la junta. • Este valor de C indica la proporción de carga que soportará el perno. Uniones a tensión: la carga externa La carga resultante en el perno es: La fuerza resultante en los miembros es: Estos resultados son válidos únicamente si la carga en los miembros permanece negativa. Indicando que los miembros permanecen en compresión. . • Usualmente. no se puede medir la elongación de un perno. • Debemos buscar una relación entre el torque aplicado y la precarga en el perno. • Medir el torque aplicado es común.Relación del par de torsión del perno con la tensión del perno • La mejor manera de medir la precarga en un perno es relacionando la elongación del perno con su rigidez. . utilizando una llave dinamométrica. el diámetro del collar es: .5d.Relación del par de torsión del perno con la tensión del perno • Considerando las ecuaciones de tornillos de transmisión de potencia (8-5) y (8-6): • Aplicando: • Asumiendo un diámetro de arandela de 1. Relación del par de torsión del perno con la tensión del perno • Se define al término en corchetes como el coeficiente de torque k. . Relación del par de torsión del perno con la tensión del perno . Ejercicio .
Report "Diseño de Elementos Roscados y de Sujeción Diversa Completo"