Diseño de elementos de maquinas - Tornillos y uniones atornilladas

TORNILLOS Y UNIONES ATORNILLADAS 

tecnun tecn un CAMPUS TECNOLÓGICO UNIVERSIDAD DE NAVARRA

Tornillos y uniones atornilladas

INDICE 8.

TORNILLOS Y UNIONES ATORNILLADAS ........................................................... ........ 119

8.1 8.2 8.3 8.4

I NTRODUCCIÓN ..................................................................................................................119 MECÁNICA DE LOS TORNILLOS DE FUERZA O POTENCIA.....................................................121 ESFUERZOS EN LA ROSCA...................................................................................................124 TORNILLOS Y PERNOS. ............................................................ ........................................... 126

8.4.1 8.4.2

Tensión en juntas atornilladas. ..................................................... ............................... 126    Juntas con empaquetadura. ................................................... ....................................... 128 8.5 PRECARGA DE PERNOS: CARGA ESTÁTICA Y CARGA DE FATIGA..........................................129 8.5.1 Carga estática. ........................................................... .................................................. 129 8.5.2 Carga de fatiga........................................................... fatiga. .......................................................... .................................................. 129 8.6 HUSILLOS A BOLAS ...........................................................................................................131 8.6.1   Introducción. ........................................................ ........................................................ 131 8.6.2 Tipos de recirculación de bolas............................................. ....................................... 132 8.6.3  Factores limitantes en la velocidad ........................................................... ................... 134 8.6.4 Tipos de acoplamiento........ ................................................................ .......................... 134

Elementos de Máquinas

118

tecnun tecn un CAMPUS TECNOLÓGICO UNIVERSIDAD DE NAVARRA

Tornillos y uniones atornilladas

8. TORNILLOS Y UNIONES ATORNILLADAS 8.1

Introducción

Se suele utilizar la siguiente terminología para las roscas de tornillos:

− p, paso: distancia entre dos hilos adyacentes − l, avance: distancia que avanza una tuerca cuando se le da una vuelta. Hay roscas dobles y triples, con las cuales se avanza dos o tres veces el paso respectivamente. respectivamente. En la figura 8.1 se indica la nomenclatura de roscas. En las figuras 8.2 y 8.3 se representan esquemáticamente tres tipos de roscas:Métrica ISO, Rosca cuadrada, Rosca Acme.

Figura 8.1. Nomenclatura para rosca de tornillo.

Figura 8.2. Perfil básico de roscas métricas internas y externas. p, paso de rosca. H=0.5.(3) 1/2p

Elementos de Máquinas

119

tecnun tecn un CAMPUS TECNOLÓGICO UNIVERSIDAD DE NAVARRA

Tornillos y uniones atornilladas

Figura 8.3. Rosca cuadrada y ACME Para especificar roscas métricas se expresa diámetro y paso en milímetros M12 x 1.75 = rosca con diámetro nominal 12mm. y paso 1.75 mm. Las roscas de perfil cuadrado y Acme se utilizan para la transmisión de potencia; suelen hacerse modificaciones según las necesidades.

Elementos de Máquinas

120

tecnun tecn un CAMPUS TECNOLÓGICO UNIVERSIDAD DE NAVARRA

8.2

Tornillos y uniones atornilladas

Mecánica de los tornillos de fuerza o potencia.

Este tipo de tornillos se utilizan para transformar un movimiento angular en lineal, transmitiendo fuerza (prensas, gatos, husillos de avance de tornos, etc...). Sea el tornillo de potencia de la figura 8.4, en la que. -

dm= diámetro medio. p = paso. λ = ángulo de hélice, o de avance.

se quiere calcular calcular la relación entre el par T necesario para bajar y subir la carga carga y la fuerza F.

Figura 8.4 Esquema de un tornillo de potencia. El filete de la rosca del tornillo se desarrolla sobre un plano una longitud equivalente a una vuelta. Se hace un análisis de las fuerzas actuantes para subir la carga figura 8.5 a) y para bajarla figura 8.5 b).

Elementos de Máquinas

121

tecnun tecn un CAMPUS TECNOLÓGICO UNIVERSIDAD DE NAVARRA

Tornillos y uniones atornilladas

Figura 8.5 Desarrollo de una vuelta del tornillo de potencia de la figura 8.4 Planteando el equilibrio, ΣFx=0 y ΣFy=0: caso a)

 P =

 F( senλ + µ cos λ )

cos λ − µ senλ 

caso b)

( µFcos λ −

 P =

nsλ e)

cos λ + µ senλ 

Sustituyendo en las dos ecuaciones anteriores: l 

tan λ  = T

= P .

π d m d m

2

se hallan las expresiones que ligan la carga, F, y el para a realizar, T, según se trate de subir o bajar: caso a)

T  =

  l + πµ dm      2  πd m − µ l  

F. dm

subir la carga

caso b)

T  =

Fdm  πµ  dm

−  l     2  πd m + µ l  

bajar la carga

En el caso b) estamos calculando el momento necesario para vencer parte de la fricción para que la carga baje. Se pueden distinguir dos casos diferentes: si π d m > l ⇔ si π d m < l ⇔

Elementos de Máquinas

> tan λ  < tan λ 

T>0 tornillo autoasegurante autoasegurante T