Resumen del Cap # 8 Tornillos

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Tracción inicial conocida:

Par de apriete:

T=KdF, donde K es el coeficiente par de torsión depende del coeficiente de fricción entre la tuerca y el tornillo, por lo tanto, depende si el tornillo está lubricado o no.

Esta K es aproximadamente 0.18 para pernos lubricados.

K= 0.21 para pernos no lubricados.

Esfuerzo de apriete:

S= .75Sp para conexiones removibles

S= 0.9S para conexiones permanentes.

Resistencia del perno:

Si el perno se somete solo a tracción estática, el factor de seguridad será mayor al permisible. Se calcularía:

N= Fuerza que produce falla/ fuerza externa.

Cuando soporta cortante estático y tracción estática

N=1/ [pic 6]

Para diseñar con tracción inicial conocida:

- Se verifica que no ocurra separación de las partes cuando se apliquen fueras externas

- Se deben cumplir las condiciones del problema.

- La resistencia el perno debe ser adecuada

- Debe verificarse e barrido de los filetes de la tuerca y del tornillo.

Tracción inicial desconocida:

Se utiliza un diámetro de prueba, mediante el uso de la ecuación siguiente:

A=Fe/0.4Sy.

Pernos sometidos a cargas variables:

Debe tenerse en cuenta ciertos aspectos para diseñar pernos:

- La fuerza externa variable, debido a la precarga.

- Tomar en cuenta la concentración de esfuerzos debido a la variación de la sección del perno.

- El factor de seguridad para ecuaciones de diseño por fatiga.

Tornillos de potencia:

Son dispositivos mecánicos que convierten el giro en desplazamiento angular en un desplazamiento rectilíneo, transmitiendo fuerza y potencia mecánica.

Se utilizan en dispositivos como prensas, mangos mecánicos, husillos o ejes de avance de tornos, máquinas herramientas y elementos elevadores.

Tipos de roscas estándares para tornillos de potencia:

[pic 7]

Par de giro:

El par de torsión se debe aplicar dependiendo de la geometría del tornillo, de la fricción entre los filetes de éste y de la tuerca y del peso de la carga. Cuando se eleva una carga se debe ejectuar más trabajo que al bajarla.

Para elevar y bajar la carga:

[pic 8]

Autoaseguramiento:

Condiciones:

- Cuando Tb>0, el tornillo es autoasegurante (se requiere par para hacer descender la carga)

- Cuando Tb

Se puede mencionar que como la fricción aumenta con el ángulo del flanco, las roscas trapezoidales pueden ser auto asegurantes con valores menores del coeficiente de fricción.

Eficiencia mecánica:

Se da igual que en otros sistemas, es la relación entre la energía que sale y la energía que entra.

Cojinete de empuje:

EL par para vencer la fricción en un cojinete de empuje, La fuerza de ficción puede producir un par resistente Tc,que se calcula Tc= Fdc/2.

Solicitantes de carga en los tornillos de potencia:

- El núcleo está sometido a una combinación de carga axial y torsión

- Los filetes del tornillo y de la tuerca pueden fallar por cortante o por flexión

- Los flancos de los filetes están sometidos a aplastamientos

- Los flancos están sujetos a fuerzas de fricción que pueden producir desgaste prematuro.

Carga Axial y cortante en el núcleo:

El núcleo está sometido a una combinación de carga axial y torsión. La fuerza axial puede ser en compresión o tensión, y existe un área del tornillo que está sometida a cortante por torsión.

Cortante en los filetes:

Los cortantes en los filetes producen barrido, el esfuerzo cortante máximo seria 1.5 veces el esfuerzo promedio.

Flexión en los filetes:

Los filetes actúan como vigas en voladizo soportando una carga transversal distribuida. Estos tienden a fallar por flexión.

Aplastamiento:

Los flancos de los filetes y de la tuerca soportan una carga de compresión a lo largo y ancho de toda su superficie de contacto, debido a que la fuerza F es transmitida del tornillo a la tuerca a través de los flancos.

Desgaste:

La fuerza de aplastamiento es normal a la superficie en la cual actúa y genera la fuerza de fricción al producirse giro en el tornillo. Como la fuerza es directamente proporcional a la fuerza de aplastamiento, debe evitarse que sobrepase el límite y se produzca un desgaste prematuro.

Longitud de la tuerca:

Tiende a incidir en las magnitudes de los esfuerzos cortantes, por flexión y por aplastamiento en los filetes y debe ser tal que éstos no fallen por estas tres solicitaciones.

Resistencia a la fatiga:

Si el tornillo es frágil, es indispensable verificar el factor de seguridad.

Procedimiento de diseño:

- Determinar el diámetro