Unidad 2 diseño de elementos mecanicos


UNIDAD II. Diseño De Tornillos,
Sujetadores Y Uniones
Ing. Ignacio Javier Vázquez Cuevas


Objetivo
Analizará y diseñará uniones mecánicas
con elementos convencionales (tornillos,
sujetadores y soldadura, etc.)


Tornillos
• Son elementos con filetes “enrollados” en
forma de hélice sobre una superficie cilíndrica
• Muy utilizados en las máquinas
• Tornillos o pernos de uniónsirven para unir o
asegurar dos o más piezas


Tornillos
Tornillos de potencia(o de transmisión)
Transmiten potencia convirtiendo giro en
translación


Métodos de unión
Uniones permanentes.


Métodos de unión
• Semi-permanentes


Métodos de unión
• Semi-permanentes


Métodos de unión


Algunas aplicaciones


Algunas aplicaciones


Nomenclatura de las roscas


Avancey número de entradas
Número de entradas (número de hélices)
◦ Simple (1 entrada)
◦ Múltiple (2 o más entradas): montaje rápido;
se afloja fácilmente; rara vez se usa
Avance (l): distancia recorrida por la tuerca


Roscas externas, internas, derechas e
izquierdas
• Externas: tornillos
• Internas: tuercas
• Derechas: más usadas


Series de roscas estándar UNS
• Rosca basta (UNC):pasogrande; fácil montaje
y desmontaje; se usan en roscas de materiales
blandos y frágiles
• Rosca fina (UNF):menor paso; usado cuando hay
vibraciones (ej. vehículos y aeronaves)
• Rosca extrafina (UNFE):paso muy pequeño; usado
para grandes vibraciones (ej. aeronaves) y para
roscas en piezas de pared delgada


Dimensiones de roscas UNS


Dimensiones de roscas UNS


Dimensiones deroscas métricas


Ajustes
Para obtener ajustes para diferentes aplicaciones, las normas UNS e
ISO contemplan diferentes tolerancias para las roscas. Las roscas UNS
tienen tres clases de ajustes:
• 1A, 1B. Los ajustes clase 1 son aquellos en que las tolerancias
son grandes. Se utilizan para reducir los costos en aplicaciones
“domésticas”, donde no se requiera precisión. Permiten un
montaje ydesmontaje rápido y fácil.
• 2A, 2B. Las tolerancias de estos ajustes son más pequeñas, lo que
permite obtener una mejor precisión. Son las más utilizadas para
maquinaria.
• 3A, 3B. El ajuste clase 3 es un ajuste fino de juego nulo. Se utilizan
sólo para cumplir requisitos de exactitud.
• A:denota rosca externa. B:denota rosca interna.


Designación
Rosca UNS
Rosca métrica
La ‟ M‟indica que la rosca es métrica. Tiene un
diámetro mayor (nominal) de 12 mm y un paso
de 1.75 mm (esta es una rosca métrica basta).


Resistencia de los pernos
• El diseño de pernos se basa en la resistencia
límite a la tracción, Sp.
• Sp: máximo esfuerzo que puede soportar
el perno sin experimentar deformación
permanente.
• Las resistencias y características del material
(de acero) de lospernos, se especifican de
acuerdo con clases o grados, los cuales han
sido definidos por la SAE, ASTM e ISO.


Resistencia de los pernos
Los grados y clases de los pernos se pueden
distinguir de acuerdo con las marcas en la
cabeza
Marcas en las cabezas de los pernos para los
diferentes grados SAE


Resistencia de los pernos
Marcas en las cabezas de los pernos métricos
paradiferentes clases


Resistencia de los pernos


Resistencia de los pernos
Especificaciones SAE para pernos UNS de acero


Resistencia de los pernos
Especificaciones para pernos métricos de acero.



Descripción del perno


Análisis elástico de tornillos de unión
la precarga
En la figura se muestra una tubería unida
mediante bridas y pernos, en la cual usa una
empaquetadura paraevitar fugas.


Análisis elástico de tornillos de unión.
la precarga
• Debido a la presión interna en la tubería, se
genera una fuerza que trata de separar las
bridas, la cual se reparte entre los pernos; la
fuerza que le corresponde a cada uno de ellos
se denomina fuerza externa, Fe, y está dada
por
Donde nb es el número de
pernos y FeT es la fuerza total
que trata de separar las bridas...