Uniones atornillads

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UNIONES ATORNILLADAS, PERNOS CUANDO SE DESEA QUE UNA UNION O JUNTA PUEDA SER DESENSAMBLADA SIN APLICAR METODOS DESTRUCTIVOS Y QUE SEA LO SUFICIENTEMENTE FUERTE PARA RESISTIR CARGAS EXTERNAS DE TENSIÓN , DE FLEXION O DE CORTANTE, O UNA COMBINACIÓN DE ESTAS, ENTONCES LA JUNTA ATORNILLADA SIMPLE CON RONDANAS O ARANDELAS TEMPLADAS EN EL PERNO ES UNA BUENA SOLUCION . UNA VISTA EN CORTE DE UNA JUNTAATORNILLADA CON CARGA A TENSIÓN SE MUESTRA EN LA FIGURA 8.12

FIGURA 8−12 Conexión atornillada cargada a tensión por las fuerzas P . Obsérvese el uso de dos arandelas . un método convencional simplificado se aplica aquí para representar la rosca de un tornillo. Nótese también como la parte roscada o cuerda se adentra en el cuerpo de la unión. Esto es usual y deseable. OBSERVESE EL ESPACIO LIBREENTRE EL PERNO Y SU AHUJERO DE ALOJAMIENTO, NOTESE TAMBIÉN COMO LA ROSCA DEL TORNILLO SE EXTIENDE HACIA ADENTRO DE UNA DE LAS PLACAS DE LA CONEXIÓN, EL OBJETO DEL PERNO ES APLICAR Y MANTENER LA PRESIÓN ENTRE LAS DOS O MAS PIEZAS UNIDAS. AL APRETAR LA TUERCA SE TENSIONA EL PERNO Y EJERCE ASI LA FUERZA DE SUJECIÓN. TAL EFECTO SE LLAMA PRETENSADO O PRECARGA DEL PERNO , EN LA FIGURA 8.13 SE MUESTRA OTRAJUNTA PARA CARGA DE TENSIÓN. ESTA JUNTA EMPLEA TORNILLOS DE MAQUINARIA QUE ENROSCAN O ENTRAN EN AGUJEROS ROSCADOS EN UNO DE LOS ELEMENTOS SUJETADOS, OTRO TIPO DE UNION ATORNILLADA ES LA QUE UTILIZA PERNOS PRISIONEROS.

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FIGURA 8−13 Vista en sección de un extremo de un recipiente de presión cilíndrico. Los tornillos de maquinaria con cabeza hexagonal se usan para fijar la tapa al cilindro.Obsérvese el uso del selio o empaque de anillo O . LA CONSTANTE DE RIGIDEZ (O CONSTANTE ELASTICA) DE UN ELEMENTO ELÁSTICO COMO UN PERNO ES LA RELACION ENTRE LA FUERZA APLICADA AL ELEMENTO Y LA DEFORMACIÓN PRODUCIDA POR DICHA FUERZA. EN LA SIGUIENTE ECUACIÓN LA RIGIDEZ DE LAS PORCIONES NO ROSCADA Y ROSCADA DEL PERNO EN LA ZONA DE SUJECIÓN SON RESPECTIVAMENTE:

DONDE: At = AREA TRANSVERSAL DEESFUERZO DE TENSIÓN LT = LONGITUD DE LA PORCION ROSCADA DE AGARRE Ad = AREA TRANSVERSAL DE DIAMETRO MAYOR DEL SUJETADOR Ld = LONGITUD DE LA PORCION NO ROSCADA DEL SUJETADOR SUSTITUYENDO ESTAS RIGIDECES EN LA CONSTANTE DE RIGIDEZ DEL PERNO (K= K1 K2 / K1 + K2 ) SE OBTIENE :

DONDE KB ES LA RIGIDEZ EFECTIVA ESTIMADA DEL PERNO O TORNILLO DE MAQUINARIA EN LA ZONA DE SUJECIÓN. EN EL CASO DE SUJETADORESCORTOS (EL DE LA FIGURA 8.13) EL AREA NO ROSCADA ES PEQUEÑA Y SE PUEDE USAR PARA OBTENER KB : Y EN EL CASO DE SUJETADORES LARGOS, EL AREA ROSCAD ES RELATIVAMENTE PEQUEÑA. UNIONES ATORNILLADAS . ELEMENTOS SUJETADOS

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AMBAS RIGIDECES DEBEN SER CONOCIDAS PARA CAPTAR LO QUE SUCEDE CUANDO EL DISPOSITIVO DE CONEXIÓN ENSAMBLADO SE SOMETE A UNA CARGA DE TENSIÓN EXTERNA. PUEDE HABER MAS DE DOSELEMENTOS ABARCADOS POR EL AGARRE DEL SUJETADOR. TODOS ELLOS ACTUAN COMO RESORTES DE COMPRESIÓN EN SERIE Y POR LO TANTO, LA CONSTANTE ELASTICA TOTAL DE LOS ELEMENTOS DE LA UNION ES : 1/KM = 1/K1 + 1/K2 + 1/K3 + . + 1/Ki LA FIGURA 8.14−B MUESTRA LA SUPERFICIE GENERAL DEL CONO UTILIZANDO EL SEMIANGULO DEL CONO. SE HA USADO UN ÁNGULO DE = 45' , PERO ESTO SOBREESTIMA LA RIGIDEZ DE SUJECIÓN . CUANDO LA CARGAESTA RESTRINGIDA A UNA ZONA ANULAR DE LA CARA DE ARANDELA (DE ACERO TEMPLADO ,HIERRO FUNDIDO O ALUMINIO ), EL ÁNGULO APROPIADO ES MAS PEQUEÑO. EL INVESTIGADOR OSGOOD INFORMA DE UN INTERVALO DE 25 " " 33° PARA LA MAYOR PARTE DE LAS COMBINACIONES. ENTONCES SE USARA = 30°, EXCEPTO EN LOS CASOS EN LOS QUE EL MATERIAL ES INSUFICIENTE .

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FIGURA 8−14 Compresión de un elemento de una junta que sesupone que esta confinado en un tronco AHORA CON RELACION A LA FIGURA 8−14 EL ALARGAMIENTO DE UN ELEMENTO DEL CONO DE ESPESOR dx SOMETIDO A UNA FUERZA DE TENSIÓN DE P ES :

LA ECUACIÓN 8.14 O LA 8.13 DEBE RESOLVERSE POR SEPARADO PARA CADA PORCION TRONCOCÓNICA DE LA JUNTA. LUEGO LAS RIGIDECES INDIVIDUALES SE SUMAN PARA OBTENER KM .

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EL DIÁMETRO DE LA CARA DE ARANDELA ES APROXIMADAMENTE...
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