Diseño de Sujetadores Mecanicos

Un sujetador es cualquier objeto que se use para
conectar o juntar dos o mas componentes. Existen
cientos de tipos de sujetadores y sus variaciones, los más
comunes son los roscados, a los cuales se les conoce
con muchos nombres, entre ellos pernos, tornillos,
tuercas, espárragos, pijas y prisioneros.

Perno
Un perno es un sujetador con rosca, diseñado para pasar por
orificios en losmiembros unidos, y asegurarse al apretar una
tuerca desde el extremo opuesto a la cabeza del perno.

Estilos de pernos

¿Como seleccionar el material?
En la mayoría de los casos se utiliza acero como material base
elemental para la creación de sujetadores, pero se puedes
usar diversas composiciones y condiciones del acero.
La resistencia de los aceros para tonillos y pernos se usa paradeterminar su grado. Las resistencias conocidas para estos
son la tensión, la resistencia a la fluencia y la resistencia de
prueba. La mas importante la SAE usa números de grado, que
van del 1 al 8, donde los números mayores indican mayor
resistencia.

Otras normas

• Aluminio
Se usa cuando se debe haber resistencia a la corrosión, poco
peso y valor regular de resistencia.
• Latón,Cobre y Bronce
Se utilizan por su resistencia a la corrosión, tienen ventaja por
su facilidad de maquinado y buena apariencia. Son buenas
para la corrosión en aplicaciones marinas.
• Níquel
Proporcionan buen funcionamiento a temperaturas elevadas,
y también tienen buena resistencia a la corrosión, tenacidad
a bajas temperaturas y apariencia atractiva.
• Aceros inoxidables
Se usasprincipalmente por nula corrosión, y además hay
algunas series que no son magnéticas.
• Aleaciones de Titanio
Se usan para sujetadores en aplicaciones aeroespaciales, es
su gran resistencia al peso.
• Plásticos
Se usas mucho por su poco peso, resistencia a la corrosión,
capacidad aislante y facilidad de manofactura.

Recubrimientos y Acabados
Son aplicables a sujetadores metálicos para dar mejorapariencia su resistencia a la corrosión. Algunos disminuyen el
coeficiente de fricción para mantener resultados mas
consistentes de par torsional de apriete y fuerza de sujeción.
Se pueden aplicar acabados de oxido negro, azulado, níquel
brillante, fosfatado y zinc en caliente. Además pueden
aplicarse galvanoplastias para depositar cadmio, cobre,
cromo, níquel, plata, estaño, zinc etc.Tuercas y Áreas de esfuerzo
Hay estilos estándar americano y estilos métricos. Para conceptos
de cálculos se debe conocer el diámetro mayor básico, el paso
de las roscas y el área disponible para resistir las cargas de
torsión. El paso es igual a l/n, donde n es el numero de roscas por
pulgada en el estándar americano. En el SI, el paso indica
directamente en milímetros.
La ecuación para elárea de esfuerzo de tensión en as roscas
americanas es:

La ecuación para el área de esfuerzo de tensión en as roscas
métricas es:

Carga de sujeción y apriete de las uniones atornilladas
Carga de apriete
Cuando un tornillo o un perno se usan para sujetar dos partes,
la fuerza entre las piezas es la carga de sujeción. Se debe
especificar la carga y de asegurar que va a ser capaz deresistir la carga. La carga máxima suele tomar como 0.75 por
la carga de prueba, donde la carga de prueba por el área
de esfuerzo de tensión del tornillo o perno.
Par torsional de apriete

En condiciones comerciales promedio, se maneja K= 0.15, si
existe alguna lubricación, algunos lo producirán aunque sean
condiciones limpias y secas, k=0.20 es mejor.

Existen 3 factores que influyen sobreel par torsional.
• Par torsional requerido para desarrollar la carga de tensión
en el tornillo.
• Par torsional requerido para vencer la fricción entre las
roscas acopladas.

• Fricción entre la cara inferior de la cabeza o tuerca y la
superficie que se sujeta.

Fuerza aplicada externamente sobre una unión

Cuando una carga se aplica a una unión atornillada, y es mayor que
la...