TORNILLOS Y UNIONES ATORNILLADAS

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Tornillos y uniones atornilladas

INDICE8. TORNILLOS Y UNIONES ATORNILLADAS ................................................................... 120 8.1 INTRODUCCIN .................................................................................................................. 120 8.2 MECNICA DE LOS TORNILLOS DE FUERZA O POTENCIA. .................................................... 122 8.3 ESFUERZOS EN LA ROSCA................................................................................................... 125 8.4 TORNILLOS Y PERNOS. ....................................................................................................... 127 8.4.1 Tensin en juntas atornilladas. .................................................................................... 127 8.4.2 Juntas con empaquetadura........................................................................................... 129 8.5 PRECARGA DE PERNOS: CARGA ESTTICA Y CARGA DE FATIGA.......................................... 130 8.5.1 Carga esttica. ............................................................................................................. 130 8.5.2 Carga de fatiga............................................................................................................. 130 8.6 HUSILLOS A BOLAS ........................................................................................................... 132 8.6.1 Introduccin. ................................................................................................................ 132 8.6.2 Tipos de recirculacin de bolas.................................................................................... 133 8.6.3 Factores limitantes en la velocidad.............................................................................. 135 8.6.4 Tipos de acoplamiento.................................................................................................. 135

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8. TORNILLOS Y UNIONES ATORNILLADAS8.1 Introduccin Se suele utilizar la siguiente terminologa 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.

En la figura 8.1 se indica la nomenclatura de roscas. En las figuras 8.2 y 8.3 se representan esquemticamente tres tipos de roscas:Mtrica ISO, Rosca cuadrada, Rosca Acme.

Figura 8.1. Nomenclatura para rosca de tornillo.

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

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Figura 8.3. Rosca cuadrada y ACME Para especificar roscas mtricas se expresa dimetro y paso en milmetros M12 x 1.75 = rosca con dimetro nominal 12mm. y paso 1.75 mm. Las roscas de perfil cuadrado y Acme se utilizan para la transmisin de potencia; suelen hacerse modificaciones segn las necesidades.

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8.2

Mecnica 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= dimetro medio. p = paso. = ngulo de hlice, o de avance.

se quiere calcular la relacin entre el par T necesario para bajar y subir la 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 anlisis de las fuerzas actuantes para subir la carga figura 8.5 a) y para bajarla figura 8.5 b).

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

P=caso b)

F ( sen + cos ) cos sen F ( cos sen ) cos + sen

P=

Sustituyendo en las dos ecuaciones anteriores:

l d m dm T = P. 2 tan =

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

T=caso b)

F . d m l + d m 2 d m l

subir la carga

T=

Fd m d m l 2 d m + l

bajar la carga

En el caso b) estamos calculando el momento necesario para vencer parte de la friccin para que la carga baje. Se pueden distinguir dos casos diferentes: si d m > l > tan si d m < l < tan T>0 tornillo autoasegurante T