INTRODUCCION

En el campo comercial, donde la aplicacin prctica de los dibujos de ingeniera adopta la forma de dibujos de trabajo, es importante tener en cuenta un amplio conocimiento de los que son los elementos de maquinas, su fabricacin y la representacin grafica de cada uno de ellos. Siempre ser necesario, que las partes o elementos que ensamblan una maquina se puedan mostrar con facilidad al fabricante y al consumidor, y poder mostrarle con claridad cada una de sus caractersticas esenciales y las normas a seguir para la fabricacin de cada elemento.

Los ingenieros, mecnicos y dibujantes, deben estar familiarizados con todos los tipos de elementos de maquinas. En el campo de la ingeniera y diseo, existen diferentes tipos de elementos de maquinas el cual se permite unir cada uno de ellos para as obtener un conjunto de piezas organizadas lista para ser ensambladas y lista para realizar el funcionamiento mecnico esperado.

En este caso, se estudiaran los diferentes elementos de sujecin, as como estudiaremos tambin su uso y mtodos de representacin correctos y cada una de sus tablas ya estandarizadas y normalizadas de los elementos como el tornillo, el perno, las chavetas y chiveteros, pasadores, y tambin estudiaremos las tablas de las arandelas que es un dispositivo de aseguramiento.

SUJETADORES

Los sujetadores constituyen un mtodo para conectar o unir dos piezas o ms entre si, ya sean con dispositivos procesos.

Los sujetadores se utilizan en la ingeniera de casi cualquier producto o estructura.

Terminologa de rosca

Los trminos que se describen en esta seccin son los ms utilizados en la representacin de roscas en dibujo tcnico.

Angulo de rosca: ngulo entre las superficies de dos roscas adyacentes.

Avance: distancia que recorre la rosca cuando gira 360 grados o una revolucin.

El paso: de una rosca es la distancia entre cualquier punto de la rosca y el punto correspondiente de la siguiente vuelta adyacente, medido paralelo al eje.

Dimetro mayor: dimetro ms grande de una rosca interna o externa.

Dimetro menor: dimetro ms pequeo de una rosca interna o externa.

Rosca por pulgada: nmero de roscas en una pulgada medido de forma axial (paralelo al eje).

Especificaciones de rosca (Sistema Mtrico)

Las especificaciones de roscas mtricas se basan en las recomendaciones de la ISO y son similares al estndar unificado. Cuando se especifican roscas mtricas puede consultarse el ANSIY14.6aM-1981.

Las tablas de roscas se utilizan para especificar notas de roscas en el dibujo tcnico.

Para especificar roscas en el sistema ingles es necesario proporcionar, al menos, cinco elementos:

ste

Se han formado muchos tipos de forma de roscas.

La rosca en V afilada se utiliza solo donde es necesario aumentar la friccin. Esta rosca tiene una cresta y una raz plana. En los anexos se muestran tablas normalizadas con especificaciones de cada tipo de rosca.

La serie de la rosca se refiere al nmero estndar de roscas por pulgada y existen cuatro clases: Gruesa (C), Fina (F), Extra fina (EF) y de paso constante.

PERNOS Y TORNILLOS (sujetadores con rosca)

Pernos

Es un dispositivo mecnico con cabeza en uno de sus extremos y rosca en el otro. Los pernos hacen juego con tuercas. La tuerca es un dispositivo mecnico de seguridad con rosca que se utilizan en el extremo de un perno.

Pernos estndar

Los pernos estndar americanos tienen cabezas hexagonales o cuadrados. Los pernos de cabeza cuadrada no estn disponibles en formato mtrico. Las tuercas utilizadas con pernos aparecen con distintas variaciones, dependiendo de la aplicacin o de consideraciones en el diseo. Para especificar pernos se utiliza el ANSI B18.2.2-1972.

Pernos de cabeza hexagonal

Normalmente, los pernos estndar no se incluyen en los dibujos tcnicos, excepto en los de ensamble. Cuando se dibuja un perno, es necesario conocer su tipo, dimetro nominal, longitud.

Tornillos

Son elementos de sujecin, ajuste, o transmisin de fuerza, el cual cumple la funcin de sujetar un cuerpo con otro o con muchos. Es un dispositivo con cabeza en uno de sus extremos y rosca del otro.

Existen en la actualidad diferentes tipos de tornillos para las distintas utilidades en el mbito de ingeniera.

Tornillos mtricos

Los sujetadores mtricos son estndar en una serie de roscas mtricas. Los pasos de roscas estarn entre la serie de roscas gruesas y de rosca fina, de las actuales roscas unificadas (en pulgadas).

Tornillos estndar

Los productos comerciales de tornillos y tuercas manufacturan sus productos de acuerdo con especificaciones de normas aprobadas.

La norma estadounidense actual abarca las tres series de tornillos y tuercas:

satisfacer la necesidad comercial especial de superficies de apoyo muy resistentes.

condiciones donde se requieren ahorros importantes en el peso y el material. Por lo comn se suministran con rosca fina.

Los tornillos de estndar American Standard se especifican dando el dimetro, l numero de hilos por pulgada, la serie, la clase de rosca, la longitud y el tipo de cabeza.

Tornillo prisionero

Dispositivo mecnico con rosca con o sin cabeza que sirve para impedir el giro o movimiento entre piezas, tales como un eje y un collar. Los tornillos prisioneros tienen tipos diferentes de punta y cabezas para aplicaciones distintas.

El tornillo prisionero pasa por la rosca de la primera pieza y tiene una punta que se presiona firmemente contra la segunda pieza, impidiendo de esta manera el movimiento.

Tambin existen otros tipos de tornillos como son los de tope, que se utilizan mucho en la industria para mantener las piezas maquinadas unidas entre si. Tambin estn los autorroscantes que son sujetadores duros, con varios tipos de cabeza, y que forman sus propias roscas en materiales ms suaves.

La diferencia bsica entre un perno y un tornillo es que normalmente el perno esta diseado para ser apretado o aflojado utilizando una tuerca, mientras que el tornillo por lo comn esta diseado para penetrar dentro de la pieza, en una rosca interna, utilizando la cabeza para apretarlo o aflojarlo.

Tornillos de maquinas

Los tornillos de maquina mtricos pueden impulsarse a travs de ranuras o de cruces cortadas sobre su cabeza, la cual tiene un avellanado plano, oval o de cazoleta. Adems, el diseador puede disponer de tornillos de maquina con cabeza hexagonal o cabeza con roldana hexagonal.

Tuercas

La tuerca es un dispositivo mecnico con rosca que se emplea en los extremos roscados de un perno o tornillo para metales. Existen varios tipos de tuercas para diferentes aplicaciones. Las tuercas hexagonales y cuadradas son los tipos ms comunes que se conocen en la industria, ya sea en clasificaciones comunes o pesadas. Otros tipos de tuercas son los hexagonales de presin, hexagonales ranuradas, hexagonales encastilladas y de corona.

Sujetadores sin rosca

Los sujetadores sin rosca son dispositivos mecnicos que en general, sirven para impedir el movimiento entre piezas que acoplan. Los pasadores, remaches, chavetas y anillos de retencin son ejemplos de este tipo de sujetadores. Las arandelas, que son tambin sujetadores sin rosca, se utilizan para asegurar sujetadores o proporcionarles una superficie lisa.

Arandelas planas estndar

Las arandelas planas se utilizan con los pernos y tuercas para mejorar la superficie de ensamble y aumentar la fuerza. Las arandelas planas tipo A estndar ANSI se designan de acuerdo con sus dimetros interior y exterior, y su espesor. Las arandelas planas tipo B solo estn disponibles en las series angosta, regular y ancha.

Arandelas de seguridad estndar

Las arandelas de seguridad sirven para impedir que un sujetador se afloje a causa de la vibracin o al movimiento. Las arandelas de seguridad ms comunes son las de resorte helicoidal y la dentada.

Pasadores

Los tipos mas comunes de pasadores son los pasadores guan, rectos, ahusados, de garganta y de resorte.

Los pasadores gua se emplean para mantener las piezas en posicin o para impedir que estas se deslicen despus del ensamble. La especificacin de este tipo de pasador se lleva a cabo proporcionando el nombre, el dimetro nominal del pasador, el material y el acabado de proteccin.

Otro tipo de pasador que se utiliza para mantener las piezas en posicin es el pasador de chaveta, el cual tiene una cabeza redonda y extremos que se doblan despus del ensamble.

Cuas (chavetas)

Las cuas se usan en el ensamble de partes de maquinas para asegurarlas contra su movimiento relativo, por lo general rotatorio, como es el caso entre flechas, cigeales, volantes, etc. Cuando las fuerzas relativas no son grandes, se emplea una cua redonda, una cua de silleta o una cua plana. Para trabajo pesado son ms adecuadas las cuas rectangulares.

La cua cuadrada y la cua Pratt and Whitney son las mas utilizadas en diseo de maquinas.

La cua de cabeza acodada se disea d modo que la cabeza permanezca fuera del mameln para permitir que una clavija pueda impulsarla para remover la cua.

Cuas de Woodruff

Una cua Woodruff es un segmento de disco plano con un fondo que puede ser plano o redondeado. Se le especifica siempre mediante un numero, cuyo dos ltimos dgitos indican el dimetro nominal en octavos de pulgadas, mientras que los dgitos que preceden a los ltimos dan el ancho nominal en treintaidosavos de pulgada.

LA CHAVETA

Se utilizan para impedir que las poleas, volantes, ruedas dentadas, etc; giren

alrededor de sus ejes. Una chaveta es una pieza de metal colocada de tal manera

que parte de ella quede dentro de una ranura hecha en el eje, que se llama

mortaja de asiento.

La chaveta se sale algo de la superficie del eje y encaja en una cajera tallada en

el cubo de la rueda.

De manera general, las dos ranuras se llaman chaveteros y muchos llaman

simplemente asiento a la mortaja de asiento y cajera a la que est en el cubo.

En consecuencia, despus del montaje, la chaveta queda parcialmente en el eje y

parcialmente en el cubo, uniendo a las dos piezas de modo que no pueda girar

una sin la otra. (En Mxico se le llaman cuas).

TIPOS DE CHAVETAS

La chaveta ms simple, geomtricamente, es la de la seccin cuadrada, que se

coloca con una mitad en el eje y la otra en el cubo. Una chaveta plana o aplanada

es de seccin rectangular y se emplea de la misma manera que la cuadrada. La

chaveta de cabeza o taln o gancho es acuada, hay inclinacin o conicidad entre

las caras superior e inferior, y se introduce a presin para formar una sujecin muy

segura. Tanto las chavetas cuadradas como las planas (de caras paralelas o

acuadas).

MUELLE ELASTICO

Muelles de traccin.

Se conoce como muelle o resorte a un operador elstico capaz de almacenar

energa y desprenderse de ella sin sufrir deformacin permanente cuando cesan

las fuerzas o la tensin a las que es sometido. Son fabricados con materiales muy

diversos, tales como acero al carbono, acero inoxidable, acero alcromo-silicio,

cromo-vanadio, bronces, plstico, entre otros, que presentan propiedades

elsticas y con una gran diversidad de formas y dimensiones.

Se les emplean en una gran cantidad de aplicaciones, desde cables de conexin

hasta disquetes, productos de uso cotidiano, herramientas especiales o

suspensiones de vehculos. Su propsito, con frecuencia, se adapta a las

situaciones en las que se requiere aplicar una fuerza y que esta sea retornada en

forma de energa. Siempre estn diseados para ofrecer resistencia

o amortiguar las solicitaciones externas.

TIPOS DE RESORTES

Resorte de torsin.

De acuerdo a las fuerzas o tensiones que puedan soportar, se distinguen tres tipos

principales de resortes:

Resortes de traccin: Estos resortes soportan exclusivamente fuerzas de

traccin y se caracterizan por tener un gancho en cada uno de sus extremos,

de diferentes estilos: ingls, alemn, cataln, giratorio, abierto, cerrado o de

dobles espira. Estos ganchos permiten montar los resortes de traccin en

todas las posiciones imaginables.

Resorte cnico de compresin.

Resortes de compresin: Estos resortes estn especialmente diseados para

soportar fuerzas de compresin. Pueden ser cilndricos, cnicos, bicnicos, de

paso fijo o cambiante.

Resortes de torsin: Son los resortes sometidos a fuerzas de torsin

(momentos).

Existen muelles que pueden operar tanto a traccin como a compresin. Tambin

existen una gran cantidad de resortes que no tienen la forma de muelle habitual;

quizs la forma ms conocida sea la arandela grower.

Resorte especial

FISICA DEL RESORTE

Energa de deformacin

La manera ms sencilla de analizar un resorte fsicamente es mediante su modelo

ideal global y bajo la suposicin de que ste obedece la Ley de Hooke. Se

establece as la ecuacin del resorte, donde se relaciona la fuerza F ejercida sobre

el mismo con el alargamiento/contraccin o elongacin x producida, del siguiente

modo:

, siendo

Donde k es la constante elstica del resorte, x la elongacin (alargamiento

producido), A la seccin del cilindro imaginario que envuelve al muelle y E

el mdulo de elasticidad del muelle (no confundir con el mdulo de elasticidad del

material).

La energa de deformacin o energa potencial elstica Uk asociada al estiramiento

o acortamiento del muelle viene dada por la integracin de trabajo realizado en

cada cambio infinidesimal de su longitud:

Si la rigidez del muelle es independiente de su deformacin, entonces

LA CUA (maquina)

La fuerza descendente sobre la cua produce una fuerza horizontal mucho mayor sobre el objeto.

La cua es una mquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal

terminada en ngulo diedro muy agudo. Tcnicamente es un doble plano inclinado

porttil. Sirve para hender o dividir cuerpos slidos, para ajustar o apretar uno con

otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o hueco.

El funcionamiento de la cua responde al mismo principio que el del plano

inclinado. Al moverse en la direccin de su extremo afilado, la cua genera

grandes fuerzas en sentido perpendicular a la direccin del movimiento. .

Ejemplos muy claros de cuas son hachas, cinceles y clavos aunque, en general,

cualquier herramienta afilada, como el cuchillo o el filo de las tijeras, puede actuar

como una cua.

REMACHES

Remaches

Los remaches son sujetadores permanentes que se usan principalmente para conectar miembros en estructuras como edificios y puentes y para ensamblar hojas y placas de acero para tanques, calderas y barcos. Son rodillos cilndricos hechos de hierro forjado o acero suave, con una cabeza que se les forma al fabricarlos. Se forma una cabeza en el otro extremo despus que el remache ha sido puesto en su lugar a travs de los agujeros taladrados o perforados de las partes que se ensamblan.

Soldadura

La soldadura ha alcanzado en estos ltimos decenios una importancia y un desarrollo sin precedentes; adems de suplantar casi por completo el remachado, ha encontrado aplicacin en muchsimos otros campos de construcciones mecnicas.

Por soldadura se entiende el proceso mediante el cual se efecta la unin de piezas metlicas por la accin del calor, con o sin el empleo de materiales metlicos, de modo que en los puntos de unin se realice la continuidad entre dichas piezas.

Existen diferentes tipos de soldaduras: La soldadura por presin que se realiza por fuego o resistencia, Soldadura fuerte; soldadura por caldeo y soldadura de gas.

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