Tornillos de sujecin y de potencia

Instituto Tecnolgico de Salina CruzTornillos de sujecin y de potencia2.1 Tipos de roscas 2.2 Mecnica de los tornillos de transmisin de potencia2.3 Eficiencia del tornillo 2.4 Esfuerzos en los tornillos2.5 Otros tipos de tornillos2.6 Materiales para tornillos 2.7 Resistencia de la unin2.6 Rigidez de la unin

Contenido Los tornillos son elementos que tienen filetes enrollados en forma de hlice sobre una superficie cilndrica y son unos de los elementos ms utilizados en las mquinas. Podemos clasificar los tornillos, de acuerdo con la funcin que cumplen, en tornillos de unin y tornillos de potencia. IntroduccinSeleccionar los tornillos y/o pernos como elementos de sujecin.Seleccionar y/o disear tornillos de potencia con base en la velocidad y la potencia a transmitir. ObjetivoLas roscas de los tornillos son hlices que permiten el desplazamiento longitudinal de un tornillo, cuando ste es girado. Las roscas pueden ser externas, como en el caso de un tornillo, o internas como en las tuercas y piezas con agujeros roscados.2.1 Roscas de tornillos

La serie de roscas unificada (Unified National Standard, UNS)La serie de roscas mtricas, la cual ha sido definida por la ISO.Tipos de roscas normalizadas para tornillos:

Roscas estndar para tornillos de potencia

a) la rosca cuadrada se construye con un ngulo entre flancos de 10, con el fin de facilitar su manufactura. La ventaja principal de la rosca cuadrada es su mayor eficiencia

b) Debido a su ngulo entre flancos, la rosca Acme tiene la ventaja de tener mayor facilidad de manufactura y la posibilidad de usar una tuerca partida que pueda usarse para compensar el desgaste en los filetes c) La rosca de diente de sierra posee mayor resistencia en la raz del filete y es adecuada para transmitir grandes fuerzas en un solo sentidoVentajas Principales dimensiones de las roscas Acme americana estndar para tornillos de potencia.

Para detalles remtase a la Norma: ANSI B1.5-1997; ANSI B1.9-1973

Normas y definiciones de roscaspaso: distancia entre dos cuerdas adyacentesRosca simple: El avance es igual al paso dimetro mayor: es el dimetro ms grande de una rosca de tornillodimetro menor: dimetro ms pequeo de una rosca de tornillo.dimetro de paso: dimetro terico entre los dimetros mayor y menor.Avance: es la distancia que se desplaza una tuerca en forma paralela al eje del tornillo cuando a esta se le da una vuelta Es aceptada en USA y Gran Bretaa para todos los productos roscados estandarizados el ngulo de la rosca es de 60 grados y sus crestas pueden ser redondas o aplanadas.

El perfil M reemplaza a la clase de pulgadas y es el perfil bsico ISO 68 con roscas simtricas a 60 grados. El MJ tiene filetes redondos en la raz de la rosca externa, es til cuando se requiere resistencia a la fatiga.

Norma UNS e ISO

-Perfil bsico de roscas mtricas M y MJd; dimetro mayordr; dimetro menordp; dimetero de pasop; el paso

Dimetros y reas de roscas mtricas de paso grueso y fino

Dimetro y reas de roscas unificadas de tornillo UNC y UNF

Los tornillos de potencia, llamados tambin tornillos de transmisin, son dispositivos mecnicos que convierten un giro o desplazamiento angular en un desplazamiento rectilneo, transmitiendo fuerza y potencia mecnica. Tornillos de potencia

Mecnica de los tornillos de potencia

Fuerzas que actan en el filete de la tuerca de una transmisin de tornillo de potencia

Para elevar la carga

(1)

(2)

(3)Dividiendo por cos la ecuacin (3)

Como :

Tornillos de potencia que requieren collarn.

Un anlisis similar puede hacerse para el caso en el cual la carga se baja. Tomando el diagrama de cuerpo libre (b) y planteando las ecuaciones de equilibrio se puede obtener la siguiente expresin. Para bajar la carga

Cuando se usa un cojinete de empuje de bolas o rodillos, es por lo comn tan baja que la friccin en el collarn puede ignorarse, eliminando as el segundo trmino de las ecuaciones.

Se usa un tornillo que transmite potencia con cuerda cuadrada y con un solo hilo para elevar una carga de 20000 lb. El tornillo tiene un dimetro medio de 1 pulg. Y 4 hilos por pulgada. El dimetro medio del collarn es de 1.5 pulg. El coeficiente de friccin es de 0.1 para la cuerda y el collarn.

A) cul es el dimetro mayor del tornillo.B) Calcular el par de torsin requerido en el tornillo para elevar la carga.C) Si se elimina la friccin en el collarn qu valor mnimo del coeficiente de friccin en la cuerda se necesita para evitar que el tornillo tenga desplazamiento libre?

Ejercicio 1Datos:dm=1 pulg.N= 4 hilos/pulg.dc= 1.5 = 0.1 = 0.1

Solucin:

C)

Un tornillo con rosca Acme, doble y corta de 2 pulg. de dimetro mayor se usa en un gato que tiene un collarn sencillo de empuje de 2.5 pulg de dimetro medio. Los coeficientes de la friccin de funcionamiento son de 0.1 para el collarn y de 0.11 para el tornillo.

A) Determinar el paso, avance, profundidad de la cuerda, dimetro medio de paso y ngulo de la hlice de tornillo.

B) Calcular el par de torsin inicial para elevar y bajar una carga de 6000 lb

C) Si el tornillo eleva una carga de 6000 lb a razn de 4 pies/min. Cules son las revoluciones por minuto del tornillo?Cul es la eficiencia del gato bajo esta condicin constante?

D) Podra tener el tornillo desplazamiento libre si se usa un cojinete de bolas de empuje (friccin insignificante) en lugar del collarn sencillo de empuje.Ejercicio 2A)B)

C) 96 r.p.m.D)Solucin: