DISEÑO DE MÁQUINAS.

Por: Arlex Leyton

TORNILLOSSUJETADORES

ROSCADOS

QUE ES UNA ROSCA?Avance

QUE ES UNA ROSCA?

LA HELICE DE LA ROSCA CUADRADA

PARÁMETROS DE LAS ROSCAS

Geometría

FORMAS DE LAS ROSCAS

Perfiles mas utilizados

SENTIDO DE LAS ROSCASRigh Hand (RH) – Left Hand (LH)

ROSCAS MULTIPLESAvance vs Paso

Avance = # hilos *Paso

NOMENCLATURA DE LAS ROSCAS

Identificación

NOMENCLATURA DE LAS ROSCAS

Identificación

NOTAS Y SÍMBOLOS DE LAS

ROSCAS

TORNILLOS

DE

POTENCIA

TORNILLOS DE POTENCIAPerfiles de rosca

TORNILLOS DE POTENCIADimensiones Preferidas

TORNILLOS DE POTENCIAAplicaciones: Elevador de carga

TORNILLOS DE POTENCIAAplicaciónes

TORNILLOS DE POTENCIAPar de Torsión

a) Sin arandela o collar

b) Con arandela o collar

TORNILLOS DE POTENCIAPar de torsión: Rosca cuadrada

Donde es el coeficiente de fricción entre tornillo y tuerca

Valor típico = 0.15±0.05

Donde Tc es el par necesario para vencer la fricción

entre la cabeza del tornillo y un collarín de empuje

axial

TORNILLOS DE POTENCIAPar de torsión: Rosca cuadrada

TORNILLOS DE POTENCIA Autobloqueo

TORNILLOS DE POTENCIA Eficiencia

TRABAJO: EFICIENCIA:

= 0

xx

TORNILLOS DE POTENCIA Eficiencia

: es el coeficiente de fricción entre tornillo y tuercaValor típico = 0.015±0.005 … NO AUTOBLOQUEANTE

TORNILLOS DE POTENCIA Eficiencia: Tornillos de Bolas

TORNILLOS DE POTENCIA Revisión de problema típico

TORNILLOS DE POTENCIA Revisión de problema típico

TORNILLOS DE POTENCIA Revisión de problema típico

TORNILLOS DE POTENCIA Revisión de problema típico

TORNILLOS DE POTENCIA Revisión de problema típico

TORNILLOS DE POTENCIA Revisión de problema típico

SUJETADORES ROSCADOSPERNOS,

TORNILLOS

Y

TACHONES

(BIRLOS O ESPÁRRAGOS)

SUJETADORES ROSCADOSAclaración

a) PERNO b) TORNILLO c) BIRLO

SUJETADORES ROSCADOSTornillos

SUJETADORES ROSCADOSTornillos

SUJETADORES ROSCADOSCabezas

SUJETADORES ROSCADOSPrisioneros

SUJETADORES ROSCADOS Tuercas, Contratuercas y sujeciones

SUJETADORES ROSCADOS Tuercas, Contratuercas y sujeciones

SUJETADORES ROSCADOS Destinaciones

Tornillos para máquina

Tornillos para madera

SUJETADORES ROSCADOS Otras geometrías

Roscado manual

Galgas para verificación de perfiles

Roscado en máquina

SUJETADORES ROSCADOS Manufactura: Corte

Rodillos para laminado de roscas

Máquinas para

Laminado de

Tornillos,

forjado de cabezas

de tornillos y prisioneros

SUJETADORES ROSCADOS Manufactura: Formado

Tamaños “nominales” por calibre

Tamaños “nominales” por fracción

SUJETADORES ROSCADOS Dimensiones estándar UNS

SUJETADORES ROSCADOS Dimensiones estándar ISO

SUJETADORES ROSCADOS Área de esfuerzo a tensión

SUJETADORES ROSCADOS Uniones Pernadas y Roscadas

a) Unión pernada b) Unión atornillada

SUJETADORES ROSCADOS Nomenclatura: Unión Pernada

SUJETADORES ROSCADOS Nomenclatura: Unión Atornillada

Aplicación típica de un perno

Tipo de Carga Precargas:

Carga estática 90% Sp

Carga dinámica 75% Sp

“Suponiendo que los pernos estan

adecuadamente dimensionados para las cargas

aplicadas, estas elevadas precargas hacen muy

improbabe que los persnos se rompan en servicio,

si no se rompen al apretarse”

Interacción de las

elasticidades de perno y

miembros sujetos

SUJETADORES ROSCADOS Precarga

SUJETADORES ROSCADOS Rigidez: Resortes en serie

…deflexión de una barra a tensiónAE

Fl

l

AEFk

…rigidez de una barra a tensión

ntotal kkkkk

1....1111

321

…resortes en serie

SUJETADORES ROSCADOS Rigidez: Perno

16/04/10 DISEÑO MECÁNICO.Por: Arlex Leyton

50

…deflexión de una barra a tensiónAE

Fl

l

AEFk

…rigidez de una barra a tensión

ntotal kkkkk

1....1111

321

…resortes en serie

bb

s

bt

t

bb

t

bt

t

b EA

l

EA

l

EA

ll

EA

l

k

1 …Perno: diámetro d, longitud de

rosca cargada lt , zona sujeta l

2

2

2

2

1

2

1

1

22

2

11

1 441

ED

l

ED

l

EA

l

EA

l

k effeffmmm …material: Deff = diámetro efectivo

l

ED

l

EAk meffmmm

4

2 …si los materiales son iguales

SUJETADORES ROSCADOS Rigidez: Elementos Sujetados

=45º, 42º…?

Otros estudios: =30º

…Wileman et al.)/( ldbm Ae

dE

k

SUJETADORES ROSCADOS Rigidez: Elementos Sujetados

SUJETADORES ROSCADOS Rigidez: Elementos Sujetados

SUJETADORES ROSCADOS Rigidez: Elementos Sujetados

SUJETADORES ROSCADOS Rigidez: Elementos Sujetados

SUJETADORES ROSCADOS Rigidez: Elementos Sujetados

DISEÑO MECÁNICO.Por: Arlex Leyton

bm PPP

bib

mim

PFF

PFF

m

m

b

b

k

P

k

P

m

m

bb P

k

kP

Pkk

kP

bm

bb

CPPb

bm

b

kk

kC

…constante de

rigidez de la unión

PCPm )1(

CPFF

PCFF

ib

im

)1(

…Si Fm=0

)1(0

C

FP i

P

PNsep

0…factor de

seguridad contra

la separación

SUJETADORES ROSCADOS Tensión en Carga Estática

ntotal kkkkk

1....1111

321

Cuál será el efecto de la junta elástica sobre la unión?

SUJETADORES ROSCADOS Tensión en Carga Estática:

Uniones con Junta

SUJETADORES ROSCADOS Tensión en Carga Dinámica:

Uniones con Junta

SUJETADORES ROSCADOS Tensión en Carga Dinámica:

Factores de Seguridad

Aplicar los métodos

generales de criterios

de falla por fatiga.

¿Cuánto es el nivel de

precarga Adecuado?

Caso:

Tipo de carga: Alternante

Criterio: Goodman Modificado

16/04/10 60

dFKT iii

Control del torque de

apriete

Ki=Coeficiente del par de

torsión = 0.21

SUJETADORES ROSCADOS Tensión en Carga Dinámica:

Control de la Precarga

DISEÑO MECÁNICO.Por: Arlex Leyton

FIN DE LA PRESENTACIÓN

DISEÑO MECÁNICO.Por: Arlex Leyton

CLASE TALLER: FATIGA

Ejercicio 1a

DISEÑO MECÁNICO.Por: Arlex Leyton

CLASE TALLER: FATIGA

Ejercicio 1b

Revise la prensa del problema anterior para una aplicación

promedio de 50 veces/día, durante 10 años.

DISEÑO MECÁNICO.Por: Arlex Leyton

CLASE TALLER: FATIGA

Ejercicio 2

DISEÑO MECÁNICO.Por: Arlex Leyton

CLASE TALLER: FATIGA

Ejercicio 3

DISEÑO MECÁNICO.Por: Arlex Leyton

CLASE TALLER: RESORTES

Ejercicio 4

DISEÑO MECÁNICO.Por: Arlex Leyton

CLASE TALLER: RESORTES

Ejercicio 5

DISEÑO MECÁNICO.Por: Arlex Leyton

CLASE TALLER: TORNILLOS

Ejercicio 6

DISEÑO MECÁNICO.Por: Arlex Leyton

CLASE TALLER: TORNILLOS

Ejercicio 7