1 Diseño de Elementos RoscadosClasificación: Desmontables Permanentes Elementos Desmontables: De accionamiento Para fijación Roscas: Normalizadas

2 Diseño de Elementos RoscadosNomenclatura: - d: Diámetro mayor dr: Diámetro menor dm: Diámetro medio p: Paso l: avance Raíz Cresta Angulo de la rosca P/8 P d dm dr 2a Cortado o redondeado

3 Diseño de Elementos RoscadosTipos de Rosca:  Métricas (M) Unificada fina (UNF) Unificada normal (corriente) (UNC) Witworth de paso fino (BSF) Witworth de paso normal (BSW o W)  

4 Diseño de Elementos RoscadosRosca Métrica Rosca Unificada

5 Diseño de Elementos RoscadosDiferentes tipos de rosca

6 Diseño de Elementos Roscados – Tornillo de PotenciaModelo l p F/2 F

7 Diseño de Elementos Roscados – Tornillo de PotenciaDiagrama de cuerpo libre l F P Fr=mN N Subir x y pdm

8 Diseño de Elementos Roscados – Tornillo de PotenciaDiagrama de cuerpo libre l F Fr=mN N Bajar x y pdm P Condición de autoaseguramiento

9 Diseño de Elementos Roscados – Tornillo de PotenciaEficiencia mecánica del tornillo 2a a Rosca de otro tipo (ACME) Cojinete de empuje

10 Ejemplo:

11 Diseño de Elementos Roscados – Pernos, Uniones AtornilladasPrincipales características Geometría bien definida Operación que depende del tiempo Estado de tensiones definido

12 Geometría bien definida: Dimensiones estandarizadas para pernos tuercas y orificios NORMA ISO

13 Operación dependiente del tiempo

14 Estado de tensiones: Compresión Tracción F km kb Fi d dm db

15 Aplicando carga P P d F km kb db dm Db Fi Fb Dm Fm P Pb Pm Fi Fuerza de Apriete Fb Fuerza sobre el perno Fm Fuerza sobre la placa P Fuerza externa sobre la placa Pm Parte de P que absorbe la placa Pb Parte de P que absorbe el perno

16 Ecuaciones d F km kb db dm Db Fi Fb Dm Fm P Pb Pm Fi Fuerza de AprieteFb Fuerza sobre el perno Fm Fuerza sobre la placa P Fuerza externa sobre la placa Pm Parte de P que absorbe la placa Pb Parte de P que absorbe el perno

17 Ecuación 1 Ecuación 2

18 Determinación de los coeficientes de rigidezRigidez del Perno kb Zona sometida atracción Ad: Área transversal del diámetro mayor ld: Longitud de la porción no roscada At: Área transversal de esfuerzo de tensión lt: Longitud de la porción roscada de agarre ld lT At Ad kd kT kb

19 Rigidez del Perno

20 Determinación de los coeficientes de rigidez Rigidez Placas km Zona sometida a compresión d D a x

21 Área sometida a compresión

22 Si Si l=2t y D=dw y dw =1.5d Si l=0.01 m y 0.001

23 Valores para Fi Carga EstáticaApriete máximo para que el perno no se corte Apriete mínimo para que las placas no se suelten Valores recomendados para Fi Reutilizables Permanentes

24 Valores para Torque de AprieteSi

25 Pernos sometidos a carga variable Pmáx P(t)Pmín t Análisis a la fatiga considerando carga fluctuante

26

27 Ejemplo: El recipiente de presión de la Figura esta sometido a una presión interna de 2 MPa, y se incrementa en forma cíclica hasta 4 Mpa; en su parte media esta unida por un flange que posee 36 pernos de 16 mm de diámetro. Determine la fuerza de apriete que Ud. le daría a los pernos para que el sistema no falle. El perno tiene una tensión admisible de 450MPa y una tensión de ruptura a la tracción de 600MPa.