Unidad 2: Diseño de

Sujetadores

Fuerzas, par de torsión, parámetros de rigidez y resistencia entornillos

Existen diversos métodos de unión como son: · Permanentes · Semipermanentes · Desmontables

En los métodos de unión semipermanentes, el elemento que une puede montarse y desmontarse fácil y repetidamente, sin necesidad de destruirlo. Los tornillos y pernos de unión son métodos semipermanentes, y en esto radica su gran ventaja.

Estrictamente hablando, la diferencia entre tornillo y perno es que el primero se introduce en una pieza roscada, mientras que el segundo va acompañado de una tuerca

Si un elemento esta diseñado para quedar instalado en un agujero roscado se denomina tornillo. Se aprieta aplicando par a la cabeza.

Si esta diseñado para instalarse con tuerca se denomina perno, y se aprietan con par de torsion a la tuerca.

Hay dos tipos de roscas normalizadas para tornillos de union: · La serie de roscas unificada (Unified National Standard,

UNS) · La serie de roscas metricas, definida por la ISO

Los parámetros importantes para identificar los tornillos pueden observarse en la figura 1.1

En la figura anterior se observa: · p: paso · Nh: numero de hilos por

pulgada · d: diámetro mayor (nominal)

· dp: diámetro de paso · dr: diâmetro menor o de raiz · Nh = (1 in)/p · Altura del filete = (d – dr)/2

Para rosca unificada (UNS): · dr = d – 1.299038/Nh · dp = d – 0.649519/Nh

Para rosca metrica ISO: · dr = d – 1.226869p · dp = d – 0.649519p

Se muestran los tres diámetros de la rosca, el mayor, d, el menor, dr, y el de paso, dp, el cual es igual a:

Las roscas UNS (unificado o estándar) tienen tres series estándar de familias de paso de rosca:

· Roscas bastas.

Se designan como UNC (Unificada Nacional Ordinaria). Estas roscas son de paso grande y se usan en aplicaciones ordinarias, en las cuales se requiera un montaje y desmontaje fácil o frecuente. También se usan en roscas de materiales blandos y frágiles, ya que en las roscas de menores pasos (y filetes mas pequeños) podría producirse el barrido (cortadura) de los filetes.

Roscas finas.

UNF (Unificada Nacional Fina). Estas roscas son adecuadas cuando existe vibración, por ejemplo, en automóviles y aeronaves, ya que al tener menor paso poseen un menor Ángulo de la hélice. Deben evitarse en agujeros roscados de materiales frágiles.

Roscas extrafinas.

UNFE (Unificada Nacional Extrafina). Comparadas con las roscas bastas y finas, estas tienen unos pasos muy pequeños. Son particularmente útiles en equipos aeronáuticos, debido a las altas vibraciones involucradas, y para roscas en piezas de pared delgada.

Constante elástica del Tornillo aplicado en juntas Es necesario saber si el tornillo es roscado total o parcialmente a lo largo de la longitud de la junta L para poder calcular la constante elastica del tornillo o Kb.

Para los casos de las figuras 1.2 y 1.4, la constante elastica del tornillo se calcula

Como:

: Area de la seccion transversal del tornillo que queda entre arandelas ya que actua como un resorte. : Modulo de elasticidad; L Longitud entre arandelas.

Resistencia de Tornillos Los grados y clases de los tornillos y pernos se pueden distinguir de

acuerdo con las marcas en la cabeza dependiendo de si es métrico o unificado como se puede observar en las figuras siguientes.

La resistencia limite a la tracción, Sp, es el máximo esfuerzo que puede soportar el tornillo sin experimentar deformación permanente y por lo tanto es el factor determinante al momento de diseñar y/o seleccionar un tornillo o perno.

Las resistencias y características del material del que se construyen los tornillos se especifican de acuerdo con clases o grados, definidos por la SAE, ASTM e ISO. En la mayoría de los grados SAE la resistencia limite a la tracción es aproximadamente el 90% de la resistencia a la fluencia especificada al 0.2% de deformación permanente.