Unión multitornillo

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
SECCIÓN INGENIERÍA MECÁNICA
ÁREA DE DISEÑO

ELEMENTOS DE MÁQUINAS

UNIONES ATORNILLADAS
UNIÓN MULTITORNILLO A FLEXIÓN

KURT F. PAULSEN MOSCOSO

2012-1

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USO INTERNO

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ SECCIÓN INGENIERÍA MECÁNICA – ÁREA DE DISEÑO

DISTRIBUCIÓN DE FUERZAS EN UNIONES MULTITORNILLOS Hasta el momentose han analizado uniones formadas por un tornillo, pero hay casos donde se requieren mayor cantidad de tornillos. Las uniones multitornillos pueden estar sometidas a fuerzas trasnversales a los tornillos, fuerzas paralelas a los ejes del tornillo, momentos denominados de flexión y momentos denominados de torsión.

SOPORTE SOMETIDO A MOMENTO DE FLEXIÓN En la figura 34 se muestra un soporte sujetopor tornillos, dispuestos en seis filas y dos columnas verticales. El soporte estará sometido a una carga en la superficie horizontal superior del mismo.

Figura 34

La parte superior del soporte tenderá a separarse de la superficie de sujeción, mientras que la inferior tenderá a comprimir dicha superficie.

Figura 35
Elementos de Máquinas – Uniones atornilladas / Unión multitornillos aflexión Kurt F. Paulsen M. / 120818 Pag. 2 de 5

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La zona que tiende a separarse se ve impedida de hacerlo por la acción de los tornillos. Es decir cada una de estas uniones monotornillo estará sometida a fuerzas exteriores de tracción. La zona que tiende a comprimirse tiene una dimensión Z (figura 35) quedeberá calcularse. Una vez conocido el valor de Z se pueden calcular las fuerzas y verificar la unión. El procedimiento de cálculo descrito anteriormente se muestra a continuación con un ejemplo, el cual puede servir de guía para cualquier otro caso de soporte con momento flector. Consideraciones para la solución: - La placa gira en el sentido del momento M alrededor de un eje situado a una distanciaZ del borde inferior de la placa (nivel de referencia). - La placa permanece plana; es decir no se flexiona debido al momento.

Ejemplo de unión multitornillo sometido a un momento de “flexión”. En la figura 36 se muestra una placa de 160 x 120 mm sometida a un momento M. Esta placa está sujeta a otro elemento por intermedio de 12 tornillos que tienen un área trasnversal igual a 75,4 mm2 cadauno. a) Asumiendo que los tornillos no están ajustados durante el montaje, calcular la fuerza en cada uno de ellos. b) Asumiendo que los tornillos han sido ajustados durante el montaje, calcular la fuerza exterior en cada una de las doce uniones atornilladas.

Figura 36

El valor de Z no se conoce y se debe suponer en qué nivel se encuentra. Luego se calcula el valor y se verifica quecorresponda con el nivel supuesto. De no coincidir con la suposición se repite el cálculo, pero con otro nivel. En la figura 37 se muestran dos supuestos, uno entre las filas 2 y 3 de tornillos y el otro entre las filas 1 y 2 de tornillos.

Elementos de Máquinas – Uniones atornilladas / Unión multitornillos a flexión Kurt F. Paulsen M. / 120818

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Figura 37

Como se ha mencionado y se observa en la figura 38, por encima del eje de giro la plancha se separa del elemento al cual está unido y por debajo todo lo contrario. Esto significa que los tornillos por encima de dicho eje trabajan a una carga exterior de tracción y la placa por debajo trabaja a compresión. En esta figura se supone que eleje de giro está entre las filas 1 y 2, es decir entre 20 y 50 mm medidos del borde inferior. El valor de Z, resultante del cálculo, debería estar comprendido en este rango para que el cálculo sea válido. En caso contrario se supondrá otro nivel y se repetirá el cálculo.

Figura 38

El valor de Z es la distancia del borde inferior al centroide de las áreas de los tornillos a tracción y del...
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