2.- diseÑo de elementos de maquinas-uniones atornillada.doc

7/24/2019 2.- DISEO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS-UNIONES ATORNILLADA.doc

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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE MECANICA DISEO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS I Ing. Eduardo Flores Gu!"rre#

UNIONES ATORNILLADAS O ROSCADAS

INTRODUCCION:

Debido a que muchas piezas de mquinas requieren de conexiones hechas de tal modoque pueden fcilmente desensamblarse, as como tambin ensamblarse, se requieren desujetadores no permanentes. Los llamados sujetadores desmontables se obtienen de unavariedad de tipos, por lo que se podr hacer seleccin para aluna aplicacin particulardependiendo principalmente de las necesidades de cada problema. !or ejemplo, una pieza demquina que est sujeta a vibraciones, debe fijarse mediante al"n arrelo de tornillo # tuerca, demodo que no cause sacudidas bajo la vibracin. $l primer sujetador, quizs el mas usado que seanalizar, es el tornillo.

$l tornillo es, sin duda, el rano de ma#or aplicacin en la construccin de mquinas. %e"nel objeto a que se destinen # se"n la ndole del trabajo que han de ejecutar, los tornillos puedendividirse en dos rupos principales&

a' (ornillos de sujecin

b' (ornillos de movimiento # de presin )tornillos de potencia'.

Los del primer rupo, tienen el objeto, la unin de dos ms cuerpos, en tal forma que aquellapueda deshacerse en cualquier momento con facilidad.

Los tornillos de sujecin constitu#en uno de los elementos ms "tiles de las mquinas. %udise*o vara desde el caso ms sencillo en que basta al"n clculo simple ocasional hasta otrocaso extremo en que es necesaria una extrema experimentacin, destinada a simular mascondiciones particulares.

$n cambio los del "ltimo rupo estn destinados a transmitir movimiento, como ejemplo, elhusillo de roscar de un torno, bien a ejercer una presin, como ocurre en las prensas de tornillo.

$l dise*ador debe de conocer perfectamente los diferentes tipos de roscas de uso comercial,as como el mtodo de especificar las tolerancias deseadas para el montaje entre tornillo # tuerca.

TORNILLOS DE SUJECCION:

$n todo tornillo, ha# que distinuir el tornillo propiamente dicho+ )a'. )perno, macho vstao' # la tuerca+ )b'. )hembra'. La ma#or parte de los tornillos tienen, una cabeza, )c' # unaarandela, )d'. $l vstao se distinue en dos partes diferentes a saber+ una parte roscada, o sea laque lleva unos resaltos entallados de forma helicoidal, # la otra parte no roscada, que es lisa. Latuerca est constituida por un cuerpo que envuelve por completo la rosca del tornillo en una ciertaaltura, # en el cual por consiuiente, los resultados del tornillo se corresponden con msdepresiones huecos que llevan la tuerca # que constitu#en la rosca de sta. $l cilindro sobre elcual ira la rosca del tornillo, se denomina n"cleo del tornillo.

TIPOS DE UNIONES:

1.- Uniones con Empaquetau!as:a'. -on empaquetadura en toda la superficie de la brida.b'. -on empaquetadura en una superficie anular interior al crculo de pernos.

".- Uniones e meta# a meta#:

E-Mail: [email protected] [email protected] [email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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TER$INOLO%IA DE LOS &ILETES:

La terminoloa usada para las roscas de tornillo, se explica de la forma siuiente&

E# Paso: 'p(.- $s la distancia que ha# entre dos hileras ad#acentes, medida paralelamente al ejede la rosca, # es el recproco del n"mero de hilos por puladas. )N(N ) N* e +i#os,pu#.

N

1=p

i. /0, (erminoloa de tornillos de acuerdo con 12%3 40.0056/

Dimet!o meno!: '!(.- Dimetro de menor tama*o de la rosca.

Dimet!o ma/o!:'(.- Dimetro de ma#or tama*o de la rosca.

A0ance: '#(.- $s la distancia que avanza axialmente un hilo del tornillo )una hlice' enuna revolucin completa.$n el caso de un tornillo de rosca simple de un solo hilo, el avance # elpaso son iuales.$n el caso de un tornillo de rosca doble de / hilos, el avance es el dobledel paso.

$n un tornillo de rosca triple de 7 hilos, el avance es el triple del paso,etc.



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(odas las roscas que se mencionan, sern del tipo de formacin a la derecha a menos quese indiquen otra cosa.

i. //, 8osca m"ltiple de tornillo mostrando la relacin entre el avance # el paso para tornillos con 0, / # 7 entradas

ROSCAS DE TORNILLOS ESTANDARIADOS:

(odos los diferentes tipos de rosca que se usan en los tornillos son estandarizados # esimportante que se conozca los tipos disponibles # cuales son sus caractersticas importantes.Las roscas de los tornillos de potencia son de tipo completamente diferente # no se analizar aqu.9no de los tipos ms antiuos de roscas 234de la fiura /7. %in embaro, lo audo de la crestahace que el tornillo sea mu# susceptible al deterioro, adems la raz auda da como resultadorandes concentraciones de esfuerzos. 8esultando lico que la cresta 3debera modificarse a fin

de relevar las condiciones mencionadas.

Las roscas %ellers iura /:, alivi el problema reemplazando las crestas # races audascon superficies planas. ;tra solucin fue la rosca 56IT5ORT6, de la fiura / 0? tiene un dimetro exterior de > pul # 0? hilos@pul. $l paso de untornillo se mide como la distancia entre puntos correspondientes de roscas ad#acentes. $ste esiual al recproco del n"mero del n"mero de hilos@pul. $l tornillo 7.: 0? tiene un paso de ?.0 pul.

$n la fiura /=, se muestra alunos perfiles %tandard, como se v la rosca cuadrada

posee la ventaja de tener el menor esfuerzo de apo#o para una cara # un nulo de avance, sinembaro es mas costoso de fabricar # requieren dos ms cortes por cuerda.



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La rosca cuadrada modificada, la 1-A$ # la de estribo, tienen cara de flanco solamentealo ma#ores # son mas baratas de reproducir las roscas 9nificadas 'UNI&IED NATIONAL(# %3)mtricas' se encuentran con frecuencia en los tornillos para metales de mquina debido a sucosto de manufactura relativamente mas bajo.

iura /7. 8osca de tornillo tipo B

iura /:. 8osca %ellers, las crestas # races audas de la rosca B han sido remplazadas por superficies planas

iura /


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iura /=. ormas dise*adas de rosca para tornillos de rosca interior # exterior E9nifiedF )con materiales a condicinmxima'. )De 1merican %tandard 9nified %cre (hreads )1%1' 4.0.0 G 05=?'



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iura /H, a' !erfiles 9nificado # A+ b' Chitorth+ c' -uadrado modificado+ d' -uadrado+ e' (rapezoidal+ f' 1cme+ ' 1cmecorta # h' formas de rosca de estribo.

ROSCAS NOR$ALIADAS:

Los sujetadores tipo tornillo utilizan com"nmente el perfil que 9%1, -anad e 3nlaterra,se conoce como el perfil unificado )9233$D !8;3L$' perfil en pulada 9nificada )9233$D32-I!8;3L$', de acuerdo con la 12%3 40 G 0 G 056/. 1nteriormente, ste perfil se conocacomo perfil 2acional 9nificado )9233$D 21(3;21L' como perfil nacional 1mericano)1A$83-12 21(3;21L'. $ste se convierte en el perfil A en la terminoloa 12%3 )12%3 40 G 07AG 0567' cuando se utilizan las unidades %3, en tanto que la oranizacin internacional para lastandarizacin )32($821(3;21L ;8J123K1(3;2 ;8 %(12D183K1(3;2' )3%;' se refiere a elcomo el perfil bsico para roscas de tornillos para usos enerales.

La importancia de estas diferentes desinaciones es que se implican diferencias en latolerancia # holura, las cuales se definirn e ilustrarn mas adelante.

1.- SERIE DE ROSCA %RUESA 'UNC(:%e le usa para trabajos de ensambles enerales, especialmente donde el ensamble #

desensamble son frecuentes # necesarios, no debe usrsele en el caso de dise*o conproblemas de vibraciones. %e recomienda su uso con metales que no sean de acero. 9narela emprica para realizar dise*os, es el siuiente E$specifique siempre rosca ruesa amenos que un factor especfico de dise*o indique lo contrarioF.

".- SERIE DE ROSCA &INA 'UN&(:$sta serie es mu# usada en automviles, aviones # en aplicaciones con problemas devibracin. (ambin son recomendadas para dise*ar donde se tenan aujeros para roscaren materiales de acero.

7.- SERIE DE ROSCA E8TRA&INA 'UNE&(:9sada en aplicaciones instrumentales, particularmente en trabajos de aviacin #

tambin en los casos que involucren vibraciones # choques fuertes, por lo eneral, los

tornillos de esta serie se hacen de acero de aleacin de alto rado.



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:. %e dispone de varias roscas de paso %tandard constante. -omo su nombre lo implica, sonrosca que tienen el mismo paso para todos los dimetros, el paso para las roscasaumenta al aumentar el dimetro. De esto resulta que pudiera ser imposible pensionar losuficiente a tornillos randes para inducir la tensin inicial necesario.

Las dimensiones de los tornillos en el sistema unificado, se desinan por un n"mero detama*o para los dimetros ma#ores de menos de de pul., como se ilustra en la (abla, # poruna secuencia de cdio para dimetros de de pul. # ma#ores.!or ejemplo, un tornillo hecho en una barra de de pul., con /? hilos por pul., se puedeespecificar por la siuiente ecuacin.

9 - " UNC ; "A%mbolo de la clase de rosca01, /1 # 71 )8osca externa'04, /4 # 74 )8osca interna'%mbolo de la forma de rosca, de la serie # de la(olerancia.2"mero de [email protected] externo nominal, tama*o nominal.

1lunas otras series de roscas para lo que se conoca como la forma nacional unificada son&

92-& 9233$D 21(3;21L -;18%$ )ordinaria 2acional 9nificada' 92& 9233$D 21(3;21L 32$ )ina 2acional 9nificada' 92$& 9233$D 21(3;21L $M(8132$ )$xtrafina 2acional 9nificada' 92%& 9233$D 21(3;21L %!$-31L )$special 2acional 9nificada' 928& 9233$D 21(3;21L 8;92D )8ound 8oot' N8edonda )raz redonda' 2acionalO

%e considera que son roscas derechas a menos que la desinacin est seuida por 2L64como&

9 - "UNC ; "A -L6

L6: LE&T 6AND 'Rosca i


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La rosca SI se desinan por la letra $ precediendo el dimetro ma#or nominal enmilmetros. %iue el paso en milmetros por hilo # a continuacin estn los smbolos para loslmites de tolerancias. !or ejemplo, describe una rosca externa cu#o dimetro ma#or esaproximadamente de 0? mm # cu#o paso es de 0./< mm@hilo.

$ 1 = 1."> - >+?+

-lase

!osicin de tolerancia para el dimetro de lacresta

Jrado de tolerancia para el dimetro de la cresta

!osicin de tolerancia para el dimetro primitivo

Jrado de tolerancia para el dimetro primitivo

!aso en mm@hilo

Dimetro exterior, tama*o nominal, mm.

Desinacin %3 de rosca.

TOLERANCIAS @ 6OL%URAS:

Las holuras especifican el espacio vaco provisto para las tuercas # tornillos paraacomodar los recubrimientos #@o al"n material extra*o.Las tolerancias especifican los lmites de errores de fabricacin aceptables cuando las holurasson incluidas en la produccin de tornillos # tuercas que se pretenden que cumplan los perfiles #dimensiones estndar. $stos perfiles de tornillos # tuercas, as como sus dimensiones, se dan entrminos que inclu#en las tolerancias # holura para el dimetro ma#or del tornillo Ds , es eldimetro menor de ste s+ el dimetro de la tuerca Dn, # el dimetro menor de ste n.

$n la fiura /60a, se presenta parte de una seccin transversal imainaria de una tuercaenroscada en un perno. %i la tuerca # el perno se pudieran fabricar perfectamente siempre, sininuno estuviera recubierto # si siempre pudieran permanecer limpios # no requirieran lubricante,los perfiles de ambos entraran en contacto a lo laro del perfil bsico mostrado por la lnea slidaancha.La diferencia entre los perfiles de las roscas despus de que la holura se ha incluido # los perfiles

reales se conoce como tolerancia. (oma en cuenta el desaste en la herramienta # errores demedicin. 1mbas se miden radialmente como se indica por los rectnulos sombreados en lafiura /60b.Las tolerancias # holuras para las roscas de puladas unificadas de los tornillos )9nified inch'estn dadas en el estndar 12%3 400056/, para tres clases de roscas externas )tornillos' que serepresentan por 0P, /P # 7P, para tres clases de roscas internas )tuercas' que se representan como04, /4 # 74. de acuerdo con ste estndar, toda la holura se toma del tornillo # el ajuste msapretado se obtiene de los tornillos de la clase 7P # de las tuercas que se pueden utilizar en unambiente sucio, como son caminos, minas # maquinarias arcolas, # los cuales pueden serrecubiertos. Las clases 7P # 74 son para el ambiente limpio # roscas fuertemente carados, endonde es importante un contacto completo entre los flancos del tornillo # de la tuerca.



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iura /6. (olerancias # holuras para unificar las clases de roscas de tornillos 0P, /P, 04 # /4. (omado de 9nified 3nch%cre (hreads )92 and 928 (hreads orm', 12%3 40.0056/, 1merican %ociet# of Aechanical $nineer.

Los estndares %3, utilizados en 9%1 se dan en estndar 12%3 40 07A0567, el cual estableceque fueron seleccionados del estndar internacional 3%; 5=


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&i ) B Donde& db Q Dimetro nominal del pernoS Q -onstante que vara&

6,??? T 0=,??? para db U VF W

$l esfuerzo cara inducida por la operacin de apriete, se llama 2t!accin inicia#4, que conllaves ordinarias, depende del operario, de su sensibilidad, de la lonitud de la llave utilizada #tambin del estado del perno tornillo. -uando la manitud de la traccin inicial es importante, sedebe utilizar con llave de torsin )torqumetro'. 1un as, habr una ran variacin del esfuerzoinducido que depende del acabado de la rosca, su lubricacin # otras variables de aplicacin. Larelacin entre el par momento torsional aplicado 2T4 # la traccin inicial 2&i4propuesto por$ane/es&

Donde& ( Q (orque par de ajuste del perno tuerca- Q -oeficiente del par, se toma como una constante para un jueo particular decondiciones

dbQ Dimetro nominal del perno

3ALORES DE 2C4:

- Q ?./? sin lubricar considerando el coeficiente de friccin ) .1>- Q ?.0? T ?.0< con lubricacin

Los rozamientos que justifican una tensin inicial tan alta son&0. $n cuanto a caras que tienden a separar los elementos ridos )como se muestra en la

fiura /6, la cara en el perno no se puede incrementar mucho a menos que los elementos

se deban separar realmente # mientras mas alta sea la tensin inicial del perno es menosprobable que se separen las partes.

/. !ara caras que tienden a partir del perno )como se muestra en la fiura /5, mientras msalta sea la tensin inicial, ma#ores sern las fuerzas de friccin que resistan el movimientorelativo al cortante.

$ntre los factores que intervienen en el aflojamiento de la cuerda estn los siuientes&

0. Aientras ma#or sea el nulo de la hlice )es decir, mientras mas rande sea la pendientedel plano inclinado', ma#or ser la tendencia al aflojamiento. !or lo tanto, las cuerdas conms paso tienden a aflojarse con ms facilidad que las cuerdas con paso fino.

/. Aientras ma#or sea el apriete inicial, ma#or ser la fuerza de friccin que debe vencersepara iniciar el aflojamiento.

7. Las superficies sujetas a presin suave tienden a favorecer la presencia del flujo plsticoliero que disminu#e la tensin inicial de apriete # por lo tanto, permitiendo el aflojamiento.

:. Los tratamientos de las superficies # las condiciones que tienden a aumentar el coeficientede friccin aumenta la resistencia al aflojamiento.

$l problema de aflojamiento de la tuerca ha oriinado numerosos e ineniosos dise*os especiales# modificaciones de dise*o # contin"a siendo un problema para el ineniero encontrar solucionesque sean ms factibles # baratas.

Las soluciones mas comunes usadas son&

a'. 1randelas de seuridad, helicoidales # dentadas.


( )pulg-lbF..CT ibd=


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b'. (uercas, se usan con chavetas alambre que ajusta en ranuras diametralmenteopuestas # pasa a travs de un aujero perforado en el perno tuerca. $stoproporciona una fijacin positiva, pero puede requerir un poco mas un pocomenos de apriete con objeto de alinear un par de ranuras con el aujero en el

perno.c'. Las tuercas de seuridad )contratuercas', por lo eneral, son de dos tipos& de iro

libre # par de fijacin.

iura /6, -humacera sujeta con dos tornillos de mquinas

)a' )b'-ara normal, soportada sobrecara que causa la falla por

cortante!or la fuerza de traccin

iura /5, !erno sometido a corte doble.

ANALISIS ELASTICO DE PERNOS PARA JUNTAS:



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9na rela emprica difundida cuando las piezas a unir, son relativamente ridas, es apretar elperno ) tornillo' de modo que la traccin inicial sea ma#or que la cara externa aplicada. $starela dar por resultado clculos seuros respecto a la fluencia si los pernos tornillos se sabe

que han de ser apretados hasta la traccin inicial requerida. %in embaro, el ineniero queda mastranquilo realizando un anlisis que le ue en la direccin correcta.

!ara hallar la cara externa que pudiera abrir la junta tal como se representa, suponamos que lospernos no se doblan, lo que equivale a suponer que tampoco se doblan ni la tapa ni la brida, # sea&e la cara externa aplicada. $l perno se alara F, es decir, hasta 4 # la deformacin de laspiezas unidas disminu#e la misma manitud F. La cara sobre el perno aumenta en la cantidad&B+ La cara sobre las piezas unidas disminu#e una cantidad ma#or &e, si son ms ridas. !aradeformaciones elsticas, el alaramiento del perno contin"a a lo laro de la lnea ;A+ # ladeformacin por compresin disminu#e a lo laro de 1-. La junta estar a punto de abrirse cuandola deformacin de las piezas unidas lleue a anularse, en -, a causa de que se estira

ulteriormente el perno, las partes piezas unidas #a no pueden expandirse ms para que lassuperficies se mantenan en contacto. $n el instante indicado por -, el alaramiento total delperno est representado por la distancia ;- # la cara total en el es -A Q e, que es la caralmites para lorar la apertura de la junta, # que es iual tambin a la cara externa en stacondicin lmite.

-omo los trinulos ;J1 # ;-A son semejantes&

i. )0'

Donde actuando las partes como muelles resortes )Le# de IooXe', su deformacin en funcin de

sus constantes elsticas.


eamos primero !ue la carga se re!uiere para abrirla "u#ta. Cua#$o se aprieta la tuerca% la carga e# elper#o aume#ta y la $eformaci $e 'ste tambi'#aume#ta. (e#tro $el i#ter)alo el*stico se aplica la+ey $e ,ooe% y la cur)a fuera $eformaci parael per#o es u#a recta% represe#ta$a por /AM e# lafigura% a$em*s% los eleme#tos u#i$os se $eforma#0e# compresi y si a$em*s so# el*sticos% sucur)a fuera-$eformaci es recta y est*

represe#ta$a por CA. Cua#to m*s r2gi$o es u#eleme#to% mayor es la pe#$ie#te $e su cur)a F-3%$ebi$o a !ue es #ecesaria mayor fuera parapro$ucir u#a $eformaci particular./r$i#ariame#te los eleme#tos u#i$os so# masr2gi$os !ue los per#os% como e# la figura% co# 4 6.+a pe#$ie#te $e C(A es #egati)o y represe#ta u#a$eformaci $e compresi.7upo#gamos !ue cesa el apriete e# el pu#to 8A9.+a carga sobre el per#o y sobre la piea u#i$a es8Fi9% !ue es la carga i#icial $e apriete% el

alargamie#to i#icial $el per#o es 83i9 y l a$eformaci correspo#$ie#te $e compresi $e laspartes u#i$as es 83c9.

i

ci

+=

i

o

F

F

+=

i

ciio

FF


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F=K & ) . F

Donde&

S Q -onstante elstica del material$ntonces s&

Lueo&

8eemplazando en )0' tenemos&

//

/+//

=

b

mc

c

b

mc

io

:

:

:

:

FF

)/'

(ambin&

!ero& &o ) C &e

$ntonces&

)7'


:

F

b

i=

i

;ara el per#o

m

i

:

F=

c

;ara las pieas u#i$as

Fi = iKb = cKm

+=m

K

bmio

::FF

+

=mb

moi

::

:FF

+

=mb

mei

::

:FCF


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CALCULO DEL PERNO CUANDO 6A@ PRE TENSADO:

!ara el perno&

!ara las piezas unidas&

$ntonces&

Despejando&Yb. Sm Q Sb) e Yb ' Q Sbe SbYb

Yb)Sm Z Sb' Q Sbe

mb

beb

::

:FF

+=


7upo#gamos !ue se aprieta el per#o

hasta el )alor Fi$e la carga y !ue a la"u#ta se aplica u#a carga e ,(

? (, Fe - =, Fe - F

b

b

:

F

=

m

be

:

F-F

=

m

be

b

b

:

F-F

:

F =

+=

mb

beb

:::FF


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$ntonces la cara total aplicado en el perno es&

Donde&

b Q -ara total aplicado sobre el perno.

Donde&

- Q -onstante

Las caras sobre las partes unidas sern& ) m'.

La fuerza neta de compresin sobre las partes unidas es&

m Q i ) e Yb' Q i e Z Yb

+

+=mb

mim

::

:FF

m Q uerza neta de compresin sobre las piezas unidas.


++=+= mbb

eibib::

:

FFFFF

Fb = Fi + C Fe

mb

b

::

:

C +=

=

mb

meim

:-:

:F-FF


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CONSTANTES ELASTICAS @ E$PAGUETADURAS PARA PIEAS UNIDAS:

La constante elstica Sb, se determina por la ecuacin&

Donde&1b Q Rrea nominal del perno$b Q Adulo de elasticidad del material del perno.Lb Q Lonitud del perno.

% ha# dos dimetros en el perno, se usa la constante elstica equivalente&

La ecuacin Jeneral&

Los mismos principios son vlidos para las piezas unidas, pero, cuando stas son de extensin)rea' indefinida, su deformacin a aluna distancia del perno es menor que en la inmediataproximidad de sta.

$s ste caso, el procedimiento usual es suponer un rea equivalente de las piezas unidas 1 m, #utilizar&

9na de estas frmulas de estimacin es&

B

$-

B

(A

em

=

Donde&De Q Dimetro equivalente del rea de placa considerada en compresin.d Q Dimetro del aujero del perno.


b

bbb

+

EA: =

bb1b :

1

:

1

:

1+=

=

=

=#i

1i bi

bi

bb

A

+

E:

m

mmm

+

EA: =

( )$-(BA em

=


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%e toma&De Q )ancho entre planos de la cabeza del perno de la tuerca' Z h@/h Q 1arre del perno sea el espesor total de las placas que han de ser unidas.

% las piezas unidas estn constituidas por dos ms clases de material.

Donde&Sm0, Sm/, Sm7, son las constantes elsticas de los componentes individuales que han

de ser unidas.

CAR%AS 3ARIAHLES &LUCTUANTES

TENSION 3ARIAHLE:

-uando una cara que soporta cara se somete a una combinacin de tensin a un nivelconstante con una tensin alternativa que se sobrepone, la cara enera tensin variable. $n la

fiura muestra cuatro rficas de tensin contra el tiempo para ste tipo de tensin. Lasdiferencias entre las cuatro rficas suren los diversos niveles de tensin positivos )por traccin' neativos )por compresin'. -ualquier tensin variable con una media que no es iual a cero seconsidera una tensin variable. Los ranos posibles de valores para la razn de tensin Rtambinse ilustran para los patrones de cara que se muestra en la fiura.9n caso especial, que se encuentra a menudo, de tensin variable es la tensin sucesiva en unsentido, en la cual la cara se aplica # se elimina muchas veces. -omo ilustra la fiura, la tensinvara de cero hasta un mximo con cada ciclo. !or tanto, mediante observacin.

[min Q ?[m Q [a Q [max@ /8 Q [min\ [max Q ?


..........:

1

:

1

:

1

:

1

mDmm1m

+++=

m1

m1m1m1

+

EA: =


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(ensiones variables

(ensin sucesiva en un sentido



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CAR%A POR C6OGUE I$PACTO

Las caras que se aplican en forma repentina # rpida provocan choque impacto. $ntre susejemplos se inclu#e un olpe con martillo, un peso que se deja caer sobre una estructura # laaccin que tiene luar dentro de un triturador de piedras. $l dise*o de piezas de mquinas paraquesoporten choques impactos implica un anlisis de su capacidad para absorber enera.

CAR%A ALEATORIA

-uando se aplican caras que no son reulares en lo que ata*e a amplitud, la cara se denominaaleatoria. La fiura


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CONCEPTOS HASICOS:

0. La falla por fatia, la provoca la deformacin plstica repetida, como cuando se rompe unalambre doblndolo haca atrs # adelante en forma repetida. %in cedencia plsticarepetida, no pueden ocurrir fallas por fatia.

/. Aientras que un alambre puede romperse despus de unos pocos ciclos de totalescedencias plsticas, las fallas por fatia se representan en forma tpica despus de miles aun de millones de ciclos de cedencia diminuta que con frecuencia existe solo a un nivel2mic!oscpica4. !uede ocurrir a niveles de esfuerzos mu# bajos del punto convencionalde cedencia determinado lmite elstico.

7. Debido a que la cedencia plstica local puede ser el principio de una falla por fatia, esnecesario que el dise*ador enfoque su atencin a todos los luares potencialmentevulnerables, como barrenos, esquinas marcadas, cuerdas, cu*eros, raspaduras en lasuperficie # corrosin. 8eforzar stos luares vulnerables con frecuencia, es tan efectivocomo hacer la parte entera de un material mas resistente.

:. %i la cedencia local es suficientemente peque*o, el material puede reforzarse para evitarla deformacin, haciendo usar la cedencia. $ntonces, la parte en realidad se beneficia consta leve sobrecara. !ero si la cedencia local es un poco mas, la cara cclica repetidacausar una prdida de la ductilidad local, hasta que la deformacin cclica impuesto en elpunto vulnerable no pueda soportar mas # sobreviene la fractura.


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La LINEA DE SODERHER%, es una base de clculo moderada, prudente, sin embaro, esnecesario un factor de seuridad. !ara obtener los puntos D # J se dividen % ## %apor dicho factor# entonces la lnea D%representa un luar eomtrico de puntos que a su vez representancondiciones de seuridad.La combinacin Sm#Saen H corresponde a un factor del pro#ecto de N)tambin N ) OP,OH'.La ecuacin para la lnea DJ se obtiene fcilmente estableciendo las proporcionescorrespondiente para trinulos semejantes HED# COT.%u forma "til se obtiene resolviendo la ecuacin para 1,N&

#

ya

m

y

yam

y

#7

777-

N

7777-

N

77 ==

m

#

yay7

7

77

N

7+=

Donde&2 Q actor de seuridad.%n Q $sfuerzo normal variable, ps.%e Q Lmite de fatia del material, en flexin, con inversin, ps.%mQ $sfuerzo normal medio, ps.%# Q $sfuerzo de fluencia, ps.


E(

=E

/T

C/ =

=

m

y

a

y

#

7-N

7

7

7

7

017

7

7

7

N

1

y

m

#

a +=


22/27



Ia# otros criterios posibles del pro#ecto, inclu#endo la LINEA DE %OOD$AN $ODI&ICADO @ LALINEA DE %ERHER.

La curva de trabajo para la lnea de J;;DA12 es 4D # por analoa con la ecuacin )0', suecuacin es la siuiente, que es la que se utiliza para materiales quebradizos friles, talescomo el hierro fundido&

La lnea de J$84$8 es una parbola con el vrtice en -.La curva de fallos correspondiente es&

La curva del pro#ecto se obtiene dividiendo Su# Snpor Ncon lo que se obtiene una cuadrticapara N.$s de se*alar en la fiura que la diferencia entre la lnea de %OOD$AN CA # la lnea de%ERHERes aproximadamente mximo en O%# en la rein inferior, donde O% representa unesfuerzo repetido ) 1s, si C%Ada una ma#or aproximacin de las condiciones de rotura, puede ser convenienteanalizar )7' en el pro#ecto prestar una atencin especial a situaciones de aproximadamente S Q?, como indica la fiura, la diferencia entre las lneas de %OOD$AN# SODERHER%disminu#ehasta la manitud despreciable para ceros de alta resistencia tratados trmicamente en que laresistencia de fluencia se aproxime a la mxima.

CALCULO DE LA RESISTENCIA A LA &ATI%A:

!ara aceros forjados dulce en las formas que se encuentran com"nmente en el comercio, se sueleadmitir que el lmite promedio a la fatia para un valor medio&

):De la fiura )0'&

Donde&


07

7

7

7

N

1

u

m

#

a +=

0D7

7

7

71

#

a

u

m +

=

Sa = 0.5 Su

N

77:=E ae ==


23/27



)


24/27



UNIONES ATORNILLADAS

AREAS DE ES&UEROS DE ROSCAS ESTNDAR A$ERICANO

DI$ETRONO$INALPu#

ROSCA %RUESA ROSCA &INA6ILOSPOR

PUL%.

AREA DEES&UERO

6ILOSPORPu#

AREA DEES&UERO

Pu#" mm" Pu#" mm"

/

/ / V

/ >7

/?060=0:07

0/0/00

0?5

6HH==

ESPECI&ICACIKN SAE PARA $ATERIALES DE PERNOS

A18-1 D$3D$2(33-1-3

;2

D$%3J21-3^2

%1$J81D;

(3!; D$1-$8;

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-18J1 D$!89$41_.Ss@mm/

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D98$K14I2

;4%$8B1-3;2$%

? 0 V %1$& 0?0?, 0?0/,0?0


27/27



TAHLA N*

&ACTOR @ PRESION DE INSTALACIKN DE E$PAGUETADURAS

$ATERIAL DE LA E$PAGUETADURA&ACTOR DE

E$PAGUETADURA2m4

PRESION DEINSTALACIKN

2/4,mm"

REPRESENTACIKNESGUE$ATICA

-aucho, caucho con tejido de asbesto con alto porcentaje de tejido de asbesto& Dureza shore H< Dureza shore H

2.- diseÑo de elementos de maquinas-uniones atornillada.doc

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