Diseño de elementos de maquinas - tornillos y pernos

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TORNILLOS, TORNILLOS DE PRESICIÓN Y PERNOS

Definición:

Pieza cilíndrica de metal cuya superficie tiene un resalte en espiral de separación constante; este se emplea como elemento de unión, suele enroscarse en una tuerca y el mismo puede terminar en punta, planos o cualquier otra forma estandarizada.

Tipos de Tornillos:

• Tornillo De Unión: Se utiliza para la unión de dos piezas y sehace a través de un agujero pasante (sin rosca) de una de ellas y roscando en la otra, como la tuerca.
• Tornillo Pasante: Es un tornillo que atraviesa las piezas a unir sin roscar en ninguna de ellas. Se usan para piezas de fundición o aleaciones ligeras
• Espárragos. Es una varilla roscada en los dos extremos sin variación de diámetro. Un extremo va roscando en la pieza mientras que el otrotiene rosca exterior, no tiene cabeza y la sujeción se logra por medio de una tuerca.
• Tornillo Autoroscante: Estos se usan para uniones que deban saltarse raramente, se recomienda para metales blandos o aceros de menos 50 Kg. de resistencia, en carrocerías, en mecánica fina y electrónica.
• Tornillo Prisionero: Es una varilla roscada por uno o dos extremos, su colocación se realiza entre latuerca y el tornillo, taladrado previamente.

MECANICA DE LOS TORNILLOS DE FUERZA O POTENCIA

Los tornillos de Potencia son un dispositivo para cambiar movimiento lineal y usualmente para transmitir potencia. En forma mas específica las tornillos de potencia se usan:

1. Para obtener una ventaja mecánica mayor con objeto de levantar pesos, como es el caso de los gatos tipo tornillos de loautomóviles.
2. Para ejercer fuerzas de gran magnitud, como en los compactadores caseros o en una prensa.
3. Para obtener un posicionamiento preciso de un movimiento axial, como en el tornillo de un micrómetro o en el tornillo de avance de un torno.

En cada una de estas aplicaciones se utiliza un par de torsión en los extremos de los tornillos por medio de conjuntos de engranajes, creando deesta forma una carga sobre el dispositivo.

En los tornillos de potencia se usa el perfil de rosca Acme. El ángulo de la rosca es de 29° y sus dimensiones se pueden determinar fácilmente después que se conoce el paso:

[pic]

Con el diámetro de la cresta, el número de roscas por pulgada, y las áreas de esfuerzo de tensión y compresión (Tabuladas) para las roscas de los tornillos de potenciaAcme. Calculamos el área del es fuerzo de tensión, mediante la siguiente formula:

[pic]

En el caso de los tornillos de fuerza o potencia, la rosca Acme no es tan eficiente como la rosca cuadrada debido al rozamiento extra ocasionado por laacción de cuña; pero suele preferírsela porque es mas fácil de de formar a máquina y permite el empleo de una tuerca partida, que puede ajustarse paracompensar el desgaste.

ELEVACION DE LA CARGA

El momento (T) requerido para avanzar el tornillo (o la tuerca) contra una carga (W) viene dado por:

[pic]

Donde:

T = momento aplicado para girar el tornillo o la tuerca, cualquiera que sea el que este girando.

W = carga paralela al eje del tornillo.

rm = radio medio del a rosca.

rc = radio efectivo del a superficie de rozamientocontra la cual sea poya la carga, llamado también radio del collar.

f = coeficiente de rozamiento entre las roscas del tornillo y la tuerca.

fc = coeficiente de rozamiento en el collar.

α = αngulo del a hιlice en la rosca en el radio medio.

θn = ángulo entre la tangente al perfil del diente (sobre el lado cargado) y una línea radial, medido en un plano norma la la hélice del a rosca enun radio medio.

El momento requerido para avanzar el tornillo (o la tuerca) en el sentido de la carga (o descendiendo la carga) es

[pic]

Este momento puede ser positivo o negativo. Si es positivo, debe efectuarse trabajo para avanzar el tornillo. Si es negativo, el significado es que, enequilibrio, el momento debe retardar la rotación, esto es, la carga axial aisladamente producirá...
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