Presentacin de PowerPoint

Elementos constitutivos

Clases de Roscas

Se aplica en donde es importante la sujecin por friccin o el ajusteUtilizada en Gran Bretaa para uso generalEsta la forma del estndar de las roscas en Estados Unidos, Canad y Gran Bretaa.Esta rosca puede transmitir todas las fuerzas en direccin casi paralela al ejeSe emplean para elementos que han de realizar el movimiento de desplazamiento reiteradamentees resistente y adecuada para las aplicaciones de transmisin de fuerza en limitaciones de espacio

Se utiliza en tapones para botellas y bombillos

NomenclaturaLa designacin o nomenclatura de la rosca es la identificacin de los principales elementos que intervienen en la fabricacin de una rosca determinada, se hace por medio de su letra representativa e indicando la dimensin del dimetro exterior y el paso.

EjemploLa rosca M 3,5 x 0,6 indica una rosca mtrica normal de 3,5 mm de dimetro exterior con un paso de 0,6 mm. La rosca W 3/4 - 10 equivale a una rosca Witworth normal de 3/4 pulg de dimetro exterior y 10 hilos por pulgada.La rosca M12 x1,75 se refiere a una rosca mtrica con dimetro nominal de 12mm y paso 1,75mm.La tabla siguiente entrega informacin para reconocer el tipo de rosca a travs de su letra caracterstica, se listan la mayora de las roscas utilizadas en ingeniera mecnica

Ejemplo1/4 28 UNF 3B LH

Y al examinar cada elemento se tiene que:

1/4 de pulgada es el dimetro mayor nominal de la rosca.28 es el numero de rosca por pulgada.UNF es la serie de roscas, en este caso unificada fina.3B: el 3 indica el ajuste (relacin entre una rosca interna y una externa cuando se arman); B indica una tuerca interna. Una A indica una tuerca externa.LH indica que la rosca es izquierda. (Cuando no aparece indicacin alguna se supone que la rosca es derecha)

NORMAS Y ESTANDARESORGANISMOS DE NORMALIZACION

En la tabla que se presenta a continuacin, se indican los organismos de normalizacin de varias naciones.

Tornillos de potencia.Los tornillos de potencia, llamados tambin tornillos de transmisin, son dispositivos mecnicos que convierten un giro o desplazamiento angular en un desplazamiento rectilneo, transmitiendo fuerza y potencia mecnica.

Los tornillos de potencia se usan en dispositivos como prensas de mesa, gatos mecnicos, husillos o ejes de avance de tornos, mquinas herramientas y elementos elevadores.En la mayora de sus aplicaciones, estos elementos se utilizan para aumentar las fuerzas o pares de torsin, lo cual se hace mediante una relacin de movimiento, mayor de la unidad, en la que el filete recorre una gran distancia a lo largo de la hlice, mientras que el elemento movido avanza una pequea cantidad a lo largo del eje del tornillo.

Tipos de roscas estndar para tornillos de potencia.Existen algunos tipos de roscas normalizadas para tornillos de potencia: (a) cuadrada, (b) trapezoidal: rosca Acme y (c) diente de sierra, los cuales se muestran.

Las variables de la figura son:p: paso de la roscad: dimetro mayor del tornillodm: dimetro medio del tornillodr: dimetro menor o de raz del tornillo

Principales dimensiones de las roscas Acme americana estndar.

Par de giroCentremos nuestra atencin en el gato de tornillo de la figura 8.25.a, el cual se usa para levantar un peso. Para accionar el gato se debe aplicar un par de torsin mediante una fuerza aplicada en la palanca; el par produce el giro del tornillo, el cual es convertido en un desplazamiento rectilneo vertical que va acompaado de la fuerza axial necesaria para mover el peso.

Considere los casos mostrados en la figura 8.28, en los cuales una persona sube y baja una carga a lo largo de una superficie inclinada con friccin. En el caso (a) la componente del peso de la carga en la direccin del plano inclinado y la fuerza de friccin se oponen al movimiento; por lo tanto, el trabajo que efecta la persona es igual a la suma del trabajo para subir la carga ms el necesario para vencer la friccin.

El trabajo efectuado para elevar una carga es mayor que el requerido para hacerla descender.En el caso (b), la componente del peso en la direccin del plano acta en la direccin del movimiento facilitando la tarea de hacer descender la carga; el trabajo que debe efectuar la persona es la resta entre el necesario para vencer la friccin y el aportado por el peso. Es posible que la carga descienda sola; esto ocurre si la componente del peso en la direccin del movimiento es mayor que la fuerza de friccin (coeficiente de friccin suficientemente pequeo o ngulo de inclinacin suficientemente grande). Algo similar ocurre con el tornillo como se explic en el prrafo anterior.

En el diseo de cualquier tornillo de potencia puede ser necesario calcular el par de torsin requerido para subir la carga, Ts , y el par necesario para bajarla, Tb. No importa qu aplicacin sea o si el tornillo es horizontal o tiene otra inclinacin; el par para subir ser el que se requiere para mover el tornillo en direccin contraria a la de la fuerza (en el gato de tornillo, la fuerza acta hacia abajo mientras que el movimiento es hacia arriba durante la elevacin del peso).

Para aclarar esto considere la prensa de mesa de la figura 8.26. Cuando se est prensando una pieza, sta ejerce una fuerza contraria al movimiento del tornillo; por lo tanto, el par de torsin a aplicar ser Ts. Cuando se est desapretando la pieza, el tornillo se mueve en la direccin de la fuerza; por lo tanto, el par requerido es menor y ser Tb.

Autoaseguramiento.Cuando esta condicin se cumple se dice que el tornillo es autoasegurante:- Cuando Tb > 0, el tornillo es autoasegurante (se requiere un par para hacer descender la carga).- Cuando Tb 0, el tornillo no es autoasegurante (la carga desciende por si sola, a menos que se ejerza un par que se oponga al movimiento).

Podemos afirmar que el tornillo es autoasegurante si:

Cojinete de empujeEn ocasiones el par de giro necesario para subir (o bajar) la carga es aumentado cuando es necesario vencer la friccin en un cojinete de empuje, el cual es formado por dos superficies, una estacionaria y otra rotatoria. La fuerza de friccin puede expresarse como:

Donde F es el peso de la carga a elevar (fuerza que se opone al movimiento), el cual acta normal a la superficie de friccin (Fnc = F), y c es el coeficiente de friccin del cojinete.

Solicitaciones de carga en los tornillos de potencia.Debido a la complejidad geomtrica y a la forma en que se transmiten las cargas en los tornillos de potencia, stos estn expuestos a diferentes tipos de falla - El ncleo est sometido a una combinacin de carga axial y torsin.- Los filetes del tornillo y de la tuerca pueden fallar por cortante o por flexin.- Los flancos de los filetes estn sometidos a aplastamiento, el cual puede producir deformacin plstica.- Los flancos estn sujetos a fuerzas de friccin que pueden producir desgaste prematuro.

Carga axial y torsin en el ncleoEl ncleo del tornillo est sometido a una combinacin de carga axial y torsin, tal como se muestra en la figura.La fuerza axial puede ser de traccin o de compresin dependiendo de la forma en que opere el tornillo; por ejemplo, los tornillos de los gatos de la figura a y b soportan compresin y traccin respectivamente.

Resistencia a la fatiga.La resistencia a la fatiga puede evaluarse usando el mtodo von Mises para esfuerzo multiaxial simple. Para el tornillo, los esfuerzos nominales mximos en el punto indicado en la figura.

Sujetadores RoscadosLos proveedores ofrecen miles de diseos de sujetadores diferentes para variadas aplicaciones, la importancia de los sujetadores roscados es tal que en un solo conjunto como un automvil o una aeronave se utilizan de miles a millones de sujetadores.

Sujetador roscado

Es un elemento u operador mecnico que deriva directamente del plano inclinado.Bsicamente puede definirse como un plano inclinado enrollado sobre un cilindroSurco helicoidal tallado en la superficie de un cilindro

Partes de un Sujetador Roscado

Rosca derecha o rosca izquierda

Segn se talle el surco, o se enrolle el filete se tiene:Rosca derecha, con filete enrollado en el sentido de las agujas del reloj.Rosca izquierda, con filete enrollado con sentido contrario

La ms empleada es la rosca derecha, que hace que el tornillo avance alejndose, cuando lo hacemos girar sobre una tuerca o un orificio roscado en el sentido de las agujas del relojTipos de sujetadores roscadosHay una amplia variedad de estilos de sujetadores roscados, disponibles en una diversidad de materiales, incluyendo acero, acero inoxidable, aluminio, latn, bronce y plstico. Los sujetadores roscados se pueden clasificar de distinta manera:

Por su uso o funcinTipo de cabezaTipo de perfil de roscaPor su resistenciaClasificacin por su uso o funcinPernos y tornillosUn perno es un sujetador con cabeza y vstago recto roscado pensado para utilizarse con una tuerca a fin de mantener unido un conjunto. Sin embargo el mismo sujetador se conoce como tornillo cuando queda roscado en un agujero con rosca, en vez de enroscarse en una tuerca.

PernoTronilloTipos de cabezasSegn el tipo de cabeza los tornillos pueden ser:Hexagonal Cuadrada Redonda Avellanada cilndrica

Segn la forma de la superficie los tipos de roscas son:Triangular trapezoidal cuadrada redondaTipos de perfiles de roscas en sujetadores

RoscaSerie de filetes helicoidales de seccin uniforme, formados en la superficie de un cilindro Dimetro NominalEs el dimetro exterior o mayor de la rosca.Comercialmente es el que se utiliza para la identificacin del tamao de los tornillos.Dimetro de razEs el dimetro interior o menor de la rosca.Dimetro de Paso o PrimitivoEs el dimetro promedio entre los dimetros nominal y de raz.

Tipos de roscaLos tipos de rosca mayormente utilizados corresponden a la Rosca Unificada y a la Rosca Mtrica, cuyas caractersticas principales son:Rosca Unificada : Esta rosca es la usada en el sistema Tcnico Americano de Unidades. En su forma estndar unificada, el ngulo entre las roscas es de 60 y las crestas de los hilos pueden ser aplanadas o redondeadasDentro de ellas existen las siguientes series : la de Paso Basto denominada UNC, la de paso fino Denominada UNF y la de paso extrafino denominada UNEF.

Sistema Americano UN :Tipos de roscaRosca Mtrica : Esta rosca es la del Sistema Internacional SI y posee una rosca simtrica de 60, un entalle redondeado en la raz de una rosca del tipo externo y un dimetro menor mas grande en las roscas externas e internas. Este perfil se recomienda cuando se requiere elevada resistencia a la fatiga, existiendo en las series de Paso Basto y Paso Fino.

Sistema Internacional SI :Tipos de ajuste

Longitud roscadaResistencia de los sujetadores roscadosLos pernos y tornillos debern seleccionarse con base en su resistencia de prueba (Sp) segn definido por SAE, ASTM o ISO. Estas organizaciones definen los grados o clases segn la resistencia y especifican el material y tratamiento trmico.

La resistencia de prueba (Sp) es el esfuerzo al cual el perno empieza a tomar una deformacin permanente, pero inferior que el limite de fluencia elstico del material.

Indicacin del grado o clase

Dimensiones principales de las roscas sujetador mtrico

Dimensiones principales de las roscas sujetador Unified National Standard