NOMENCLATURA DEL ROSCADO.

Una Rosca es una arista helicoidal de un tornillo (rosca exterior) o de una tuerca (rosca interior), de sección triangular, cuadrada o roma, formada sobre un núcleo cilíndrico, cuyo diámetro y paso se hallan normalizados.Se denomina rosca al fileteado que presentan los tornillos y los elementos a los que éstos van roscados (tuercas o elementos fijos). Las roscas se caracterizan por su perfil y paso, además de su diámetro. El perfil de rosca métrica ISO es de sección triangular equilátera, con aristas inferiores redondeadas y arista superior chaflanada, mientras que el perfil de rosca inglesa Whitworth es de sección triangular isósceles, con todas sus aristas redondeadas. La «rosca de paso de gas» tiene un perfil triangular con un ángulo de 55° en el vértice y cortes redondeados. En el sistema norteamericano Sellers, a cada diámetro corresponde un determinado número de filetes por pulgada. Las roscas de perfil trapecial están especialmente indicadas para la transmisión de esfuerzos en un solo sentido mientras que la rosca de filete redondo o de cordón se utiliza en los casos en los que ha de recibir impactos persistentes. Las roscas de perfil cuadrado se emplean cuando sea conveniente evitar la acción radial de la rosca.

Partes de la Rosca

Paso de la Rosca (P)Número de hilos de rosca por pulgada, significa el número de paso por pulgada y se halla dividiendo 1 por el número de hilos por pulgada. Para roscas cuadradas o Acme cada paso incluye un hilo de rosca y un espacio.Hilos por pulgada Es el recíproco del paso y el valor especificado para regir el tamaño de la forma de la rosca.Diámetro Mayor o Nominal (D)Es el diámetro más grande de un tornillo.Diámetro Menor o de la raíz (d)Es el diámetro más pequeño de un tornillo.

Pr

Eje de la rosca

D

P

d

RaízCresta

Dp

Diámetro Primitivo o de paso (Dp)

En una rosca, el diámetro de un cilindro imaginario cuya superficie corta a las formas o perfiles de los filetes de modo que sus anchos y los huecos entre ellos sean iguales. El juego entre dos roscas que emparejan se regula principalmente por estrechas tolerancias sobre los diámetros primitivos.Profundidad de las Roscas (Pr)

La distancia entre la cresta y la raíz medida perpendicularmente al eje.

Clasificación.

Las roscas pueden ser interiores o exteriores según recubran la parte externa de un cilindro o el interior de un orificio también cilíndrico, respectivamente. Dos piezas que se rosquen la una en la otra, como el caso de un tornillo y su correspondiente tuerca, deberán tener, lógicamente, el mismo perfil paso y diámetro nominal de rosca.Existen roscas a derechas o a izquierdas, aunque la más frecuente es la primera. Las roscas a izquierdas se emplean cuando por motivo de vibraciones o similares y para evitar el aflojamiento de la tuerca, como en cilindros de gas, bujes y en los cubrellamas o trompetillas de fusiles, sea oportuno prever una contratuerca. Existen también tornillos de rosca múltiple, utilizados cuando el paso pueda ser superior al normal.

Existen tres tipos de representación de roscas, son ellas la simbólica, la esquemática y la detallada.Al dibujar roscas es muy importante dibujarlas lo más sencillo posible, la representación verdadera de una rosca de tornillo rara vez se usa en los dibujos de trabajo debido a que es poco práctico.

Representación Simbólica.

Hoy es bastante normal la representación simbólica de las roscas, para un agujero roscado que está oculto a la vista se dibujan líneas invisibles paralelas al eje que representa la raíz y los diámetros mayores. Se utiliza en diámetros pequeños donde sería poco práctico o difícil dibujar las roscas completas.

REPRESENTACION

Representación Esquemática.

Para el dibujo esquemático de la rosca externa se dibujan las líneas perpendiculares al eje, con líneas delgadas para representar la cresta de la rosca y líneas gruesas para representar la raíz

ROSCA EXTERIOR

ROSCA INTERIOR AGUJERO PASANTE.

AGUJERO CIEGO.

               ROSCA EXTERNA.

Representación Detallada.

Es la forma más real de dibujar una rosca. Se utiliza en roscas de 1” aproximadamente y mayores. En este método se sustituyen las líneas elípticas por líneas rectas.

ROSCA INTERNA.

ROSCA EXTERNA

               

ROSCA EXTERNA.

Designación.

Designaciones Básicas.

Las roscas métricas se encuentran designadas por la letra “M” seguida por el tamaño nominal (diámetro mayor básico en milímetros) y el paso en milímetros, separados por una “X”. Para la serie de roscas ordinarias la indicación del paso debe omitirse.

Designaciones Completas

Esta comprende la designación básica, una identificación para la clase de tolerancia. La designación de la clase de tolerancia se separa de la designación básica con una diagonal, incluyéndose el símbolo para la tolerancia del diámetro de paso el cual irá inmediatamente después del símbolo para el diámetro de la cresta. Cada uno de estos símbolos debe al mismo tiempo estar constituido por una cifra que indique el grado de tolerancia seguida por una letra que indicará la posición de la tolerancia (una letra mayúscula para las roscas internas y una letra minúscula para cuerdas externas).

Tipos

Rosca en V AgudaSe aplica en donde es importante la sujeción por fricción o el ajuste, como en instrumentos de precisión, aunque su utilización actualmente es rara.

60°

0,87

P

PP/2

ROSCA EN V AGUDA.

Rosca Redondeada

Se utiliza en tapones para botellas y bombillos, donde no se requiere mucha fuerza, es bastante adecuada cuando las roscas han de ser moldeadas o laminadas en chapa

metálica.

Rosca Cuadrada.

Esta rosca puede transmitir todas las fuerzas en dirección casi paralela al eje, a veces se modifica la forma de filete cuadrado dándole una conicidad o inclinación de 5° a los lados.

R=P/4

P

P/2 P/2

P/2

ROSCA REDONDEADA.

P

P/2P/2P

P/2

ROSCA CUADRADA.

Rosca Acme.

Ha reemplazado generalmente a la rosca de filete truncado. Es más resistente, más fácil de tallar y permite el empleo de una tuerca partida o de desembrague que no puede ser utilizada con una rosca de filete cuadrado.

Rosca Acme de Filete Truncado.

La rosca Acme de filete truncado es resistente y adecuada para las aplicaciones de transmisión de fuerza en que las limitaciones de espacio la hacen conveniente.

P 3P/8

P/2

29°

ROSCA ACME.

P 0.422P

0.3P

29°

ROSCA ACME DE FILETE TRUNCADO.

Rosca Whitworth.

Utilizada en Gran Bretaña para uso general siendo su equivalente la rosca Nacional Americana.

Rosca Trapezoidal.

Este tipo de rosca se utiliza para dirigir la fuerza en una dirección. Se emplea en gatos y cerrojos de cañones.

P 0.422P

0.3P

29°

Rosca Whitworth.

45°

0,163P

0,66

P

P

7°

ROSCA TRAPEZOIDAL

La designación de las roscas se hace por medio de su letra representativa e indicando la dimensión del diámetro exterior y el paso. Este último se indica directamente en milímetros para la rosca métrica, mientras que en la rosca unificada y Witworth se indica  a través de la cantidad de hilos existentes dentro de una pulgada.

Por ejemplo, la rosca M 3,5 x 0,6 indica una rosca métrica normal de 3,5 mm de diámetro 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 diámetro exterior y 10 hilos por pulgada.

La tabla siguiente entrega información para reconocer el tipo de rosca a través de su letra característica, se listan la mayoría de las roscas utilizadas en ingeniería mecánica.

Es posible crear una rosca con dimensiones no estándares, pero siempre es recomendable usar roscas normalizadas para adquirirlas en ferreterías y facilitar la ubicación de los repuestos. La fabricación y el mecanizado de piezas especiales aumenta el costo de cualquier diseño, por lo tanto se recomienda el uso de las piezas que están en plaza.

Se han destacado solamente las roscas métricas, unificadas y withworth por ser las más utilizadas, pero existen muchas roscas importantes para usos especiales. Le entregan a continuación las tablas detalladas de estas tres familias de roscas para las series fina y basta.

Con respecto al sentido de giro, en la designación se indica  "izq" si es una rosca de sentido izquierdo, no se indica nada si es de sentido derecho. De forma similar, si tiene más de una entrada se indica "2 ent" o "3 ent". Si no se indica nada al respecto, se subentiende que se trata de una rosca de una entrada y de sentido de avance derecho.

En roscas de fabricación norteamericana, se agregan más símbolos para informar el grado de ajuste y tratamientos especiales 

Símbolos de roscado más comunes Denominación usual Otras

American Petroleum Institute API

British Association BA

International Standards Organisation ISO

Rosca para bicicletas C

Rosca Edison E

Rosca de filetes redondos Rd

Rosca de filetes trapesoidales Tr

Rosca para tubos blindados PG Pr

Rosca Whitworth de paso normal BSW W

Rosca Whitworth de paso fino BSF

Rosca Whitworth cilíndrica para tubos BSPT KR

Rosca Whitworth BSP R

Rosca Métrica paso normal M SI

Rosca Métrica paso fino M SIF

Rosca Americana Unificada p. normal UNC NC, USS

Rosca Americana Unificada p. fino UNF NF, SAE

Rosca Americana Unificada p.exrafino UNEF NEF

Rosca Americana Cilíndrica para tubos NPS

Rosca Americana Cónica para tubos NPT ASTP

Rosca Americana paso especial UNS NS

Rosca Americana Cilíndrica "dryseal" para tubos NPSF

Rosca Americana Cónica "dryseal" para tubos NPTF

METRICA PASOFINO

Medida Nominal

Dext x paso

M 2.5 x 0.35

M 3 x 0.35

M 3.5 x 0.35

M 4 x 0.5

M 5 x 0.5

M 6 x 0.75

M 7 x 0.75

M 8 x 0.75

M 8 x 1

M 9 x 0.75

M 9 x 1

M 10 x 0.75

M 10 x 1

M 10 x 1.25

M 11 x -

M 11 x 0.75

M 12 x 1

M 12 x 1

M 12 x 1.25

M 13 x 1.5

M 14 x 1

M 14 x 1

M 14 x 1.25

M 15 x 1

M 15 x 1.5

METRICA PASOFINO

Medida Nominal Dext x paso

M 25 x 1.5

M 25 x 2

M 26 x 1.5

M 27 x 1

M 27 x 1.5

M 27 x 2

M 28 x 1

M 28 x 1.5

M 28 x 2

M 30 x 1

M 30 x 1.5

M 30 x 2

M 32 x 1.5

M 32 x 2

M 33 x 1.5

M 33 x 2

M 34 x 1.5

M 35 x 1.5

M 35 x 2

M 36 x 2

M 36 x 3

M 38 x 1.5

M 38 x 2

M 39 x 1.5

M 39 x 2

M 39 x 3

M 40 x 1.5

M 40 x 2

M 40 x 3

M 42 x 2

M 42 x 3

M 45 x 1.5

M 45 x 2

M 45 x 3

M 48 x 2

M 48 x 3

M 50 x 2

M 50 x 3

M 52 x 2

M 52 x 3

METRICA PASONORMAL

Medida Nominal Dext  x paso

M 1.6 x 0.35

M 1.7 x 0.35

M 2 x 0.4

M 2.2 x 0.45

M 2.3 x 0.4

M 2.5 x 0.45

M 2.6 x 0.45

M 3 x 0.5

M 3 x 0.6

M 3.5 x 0.6

M 4 x 0.7

M 4 x 0.75

M 4.5 x 0.75

M 5 x 0.75

M 5 x 0.8

M 5 x 0.9

M 5 x 1

M 5.5 x 0.9

M 6 x 1

M 7 x 1

M 8 x 1.25

M 9 x 1.25

M 10 x 1.5

M 11 x 1.5

M 12 x 1.75

M 14 x 2

M 16 x 2

M 18 x 2.5

M 20 x 2.5

M 22 x 2.5

M 24 x 3

M 27 x 3

M 30 x 3.5

M 33 x 3.5

M 36 x 4

M 39 x 4

M 42 x 4.5

M 45 x 4.5

M 48 x 5

M 52 x 5

UNIFICADA PASOFINO

Medida Nominal Dext - Nº H/''

Nº 0 (.060'') - 80 UNC

Nº 1 (.073") - 72 UNC

Nº 2 (.086") - 64 UNC

Nº 3 (.099") - 56 UNC

Nº 4 (.112") - 48 UNC

Nº 5 (.125") - 44 UNC

Nº 6 (.138") - 40 UNC

Nº 8 (.164") - 36 UNC

Nº 10 (.190") - 32 UNC

Nº 12 (.216") - 28 UNC

1/4'' - 28 UNC

5/16'' - 24 UNC

3/8'' - 24 UNC

7/16'' - 20 UNC

1/2'' - 20 UNC

9/16'' - 18 UNC

5/8'' - 18 UNC

3/4'' - 16 UNC

7/8'' - 14 UNC

1'' - 12 UNC

1''1/8'' - 12 UNC

1''1/4'' 4 12 UNC

1''3/4'' 4 12 UNC

1''1/12'' - 12 UNC

 

WHITWORTH PASO NORMAL

UNIFICADA PASONORMAL

Medida Nominal

- Nº H/''

4 (.112") - 40 UNC

5 (.125") - 40 UNC

6 (.138") - 32 UNC

8 (.164") - 32 UNC

10 (.190") - 24 UNC

12 (.216") - 24 UNC

1/4" - 20 UNC

5/16" - 18 UNC

3/8" - 16 UNC

7/16" - 14 UNC

1/2" - 13 UNC

9/16" - 12 UNC

5/8" - 11 UNC

3/4" - 10 UNC

7/8" - 9 UNC

1" - 8 UNC

1"1/8" - 7 UNC

1"1/4" - 7 UNC

1"3/8" - 6 UNC

1"1/2" - 6 UNC

1"3/4" - 5 UNC

2" - 4 1/2 UNC

2" - 4 1/2 UNC

2"1/2" - 4 UNC

2"3/4 - 4 UNC

3" - 4 UNC

WHITWORTH PASOFINO

Medida Nominal Dext - Nº H/''

BFS 3/16'' - 32

BFS 7/32'' - 28

BFS 1/4'' - 26

BFS 9/32'' - 26

BFS 5/16'' - 22

BFS 3/8'' - 20

BFS 7/16'' - 18

BFS 1/2'' - 16

BFS 9/16'' - 16

BFS 5/8'' - 14

BFS 11/16'' - 14

BFS 3/4'' - 12

BFS 13/16'' - 12

BFS 7/8'' - 11

BFS 1'' - 10

BFS 1''1/8'' - 9

BFS 1''1/4'' - 9

BFS 1''3/8'' - 8

BFS 1''1/2'' - 8

BFS 1''5/8'' - 8

BFS 1''3/4'' - 7

BFS 2'' 7 

BFS 2''1/4'' 6 

BFS 2''1/2'' - 6

BFS 2''3/4'' - 6

Medida Nominal Dext - Nº H/''

W 1/16 '' - 60

W 3/32'' - 48

W 1/8'' - 40

W 5/32'' - 32

W 3/16'' - 24

W 7/32'' - 24

W 1/4'' - 20

W 5/16'' - 18

W 3/8'' - 16

W 7/16'' - 14

W 1/2'' - 12

W 9/16'' - 12

W 5/8'' - 11

W 3/4'' - 10

W 7/8'' - 9

W 1'' - 8

W 1''1/8'' - 7

W 1''1/4'' - 7

W 1''3/8'' - 6

W 1''1/2'' - 6

W 1''5/8'' - 5

W 1''3/4'0' 5 

W 1''7/8'' 4 

W 2'' - 4

W 2''1/4'' - 4

W 2''1/2'' - 4

W 2''3/4'' - 3

W 3'' - 3

SUJETADORES ROSCADOS.

Unir es uno de los problemas básicos en ingeniería, las piezas básicas siempre se integran formando piezas más complejas. Una clasificación para las uniones las separa en : uniones permanentes, uniones semipermanentes y uniones desmontables.

En el primer grupo, se reúnen las uniones que una vez ensambladas son muy difíciles de separar. Es el caso de las soldaduras, remaches y ajustes muy forzados. Estas uniones, si se separan, implican daños en la zona de unión.

Un segundo grupo lo forman las uniones que en general no van a desmontarse, pero se deja abierta esta posibilidad. Para esto se usan principalmente uniones roscadas.

Finalmente, las uniones que deben ser desmontables para efectos de mantenimiento o traslados utilizan elementos roscados,  chavetas, lengüetas, pasadores y seguros elásticos.

En las figuras siguientes se ejemplifican diversos elementos de unión, el eje roscado se une por medio de una tuerca a la polea. La polea gira arrastrada por la chaveta inserta en el eje, éste rota al interior del buje debido al ajuste deslizante que existe entre ellos. El

CONJUNTO.

buje se une al soporte por medio de un ajuste apretado y finalmente, el conjunto se une al soporte por medio de una golilla gruesa y un pasador cónico.

DESPIECE.

RESISTENCIA DEL PERNO.

Las normas de prueba de pernos indican cargarlo contra su propio hilo, sin utilizar una probeta representativa. Esto genera un valor llamado carga de prueba, la cual puede utilizarse para diseñar en reemplazo de la resistencia a la fluencia. Se adjuntan las marcas con que se indica el grado de resistencia de los pernos, para las normas SAE, ASTM y Métrica. Se adjunta también la tabla de marcas de los productos American Screw.

Marcado de pernos de acero grado SAE

Número de grado SAE

Rango del diámetro [inch]

Carga de prueba [kpsi]

Esfuerzo de ruptura [kpsi] Material

Marcado de la cabeza

1 2 ¼ - 1½ ¼ - ¾ 7/8 -

1½ 55 33 74 60 Acero de bajo carbono ó  acero al carbono

5 ¼ - 1 11/8 - 1½ 85 74 120 105

Acero al carbono, Templado y  Revenido

5.2 ¼ - 1 85 120

Acero de bajo carbono   martensítico, Templado y  Revenido

7 ¼ - 1½ 105 133 Acero al carbono aleado,  Templado y Revenido

8 ¼ - 1½ 120 150 Acero al carbono aleado,  Templado y Revenido

8.2 ¼ - 1 120 150 Acero de bajo carbono   martensítico, Templado y  Revenido

 

  

Marcas para pernos de acero grado ASTM

Designación ASTM Rango del diámetro

[inch] Carga de

prueba [kpsi] Esfuerzo de ruptura [kpsi] Material

Marcado de la cabeza

A307 ¼ a 4     Acero de bajo carbono

A325 tipo 1 ½ a 1 11/8 a 1½ 85 74 120 105 Acero al carbono,

Templado y Revenido

A325 tipo 2 ½ a 1 11/8 a 1½ 85 74 120 105 Acero de bajo carbono

martensítico, Templado y Revenido

A325 tipo 3 ½ a 1 11/8 a 1½ 85 74 120 105 Acero recubierto,

Templado y Revenido

A354 grado BC      Acero aleado, Templado y

Revenido

A354 grado BD ¼ a 4 120 150 Acero aleado, Templado y

Revenido

A449 ¼ a 1 11/8 a 1½ 1¾

a 3 85 74 55 120 105 90 Acero al carbono,

Templado y Revenido

A490 tipo 1 ½ a 1½ 120 150 Acero aleado, Templado y

Revenido

A490 tipo 3      Acero recubierto,

Templado y Revenido

Propiedades mecánicas de elementos roscados de clase métrica

Clase Rango del diámetro

Carga de prueba [MPa]

Esfuerzo de ruptura [MPa] Material

Marcado de la cabeza

4.6 M5 - M36 225 400 Acero de bajo carbono ó  acero al carbono

4.8 M1.6 - M16 310 420 Acero de bajo carbono ó  acero al carbono

5.8 M5 - M24 380 520 Acero de bajo carbono ó  acero al carbono

8.8 M16 - M36 600 830 Acero al carbono, Templado y 

Revenido

9.8 M1.6 - M16 650 900 Acero al carbono, Templado y 

Revenido

10.9 M5 - M36 830 1040 Acero de bajo carbono   martensítico, Templado y  Revenido

12.9 M1.6 - M36 970 1220 Acero aleado, Templado y  Revenido

MARCAS DE GRADOS DE RESISTENCIA PERNOS DE ACERO

MARCA A.S. GRADO

RESISTENCIA

ESPECIFICACION ALGUNOS USOS

RECOMENDADOS

Resistencia a la tracción

mínima

[Kg/mm2]

Límite de fluencia

mínima

[Kg/mm2] DUREZA SAE

grado ISO

clase ASTM

  3,6  

Para requerimientos menores de resistencia, metalmecánica, motores eléctricos, línea blanca. electrónica, usos generales.

34 20 53 - 70

Rb

J429 grado 1 ¼ " a 1

½ "

4,6 A307

grado A y B

Para requerimientos de resistencia media, construcción de máquinas livianas, automotriz (piezas no afectas a fuertes tensiones), máquinas agrícolas, estructuras livianas.

42 23 70 - 95

Rb

  8,8 A449

Para requerimientos de alta resistencia a la tracción, ruedas de vehículos, partes de motores de tracción, cajas de cambio, máquinas herramientas, matrices

80 64 22 - 32

Rc

TIPO 1

    A325

Para requerimientos de alta resistencia a la tracción y otros, especialmente para juntas estructurales exigidas mecánicamente. Debe trabajar con TU y golilla de la misma calidad

Hasta 1 85 de 1 1/8

a 1 ½ 74

Hasta 1 65 de 1 1/8

a 1 ½ 57

Hasta 1 23 - 35 Rc de 1 1/8 a 1 ½ 19 - 31 Rc

    A490

Para requerimientos de alta resistencia a la tracción y alta temperatura. Debe trabajar con TU y golilla de la misma calidad

105 81 32 - 38 Rc

GRADO 8

8 10,9  

Para requerimientos de alta resistencia a la tracción, flexión, cizalle, etc.  Culata de motores, paquete de resortes, pernos para ruedas vehículos pesados, bielas, etc.

105 88 31 - 38 Rc

PAR DE APRIETE.

La condicion de apriete firme es el ajuste forzado que alcanza con unos cuantos golpes de una llave de impacto o bien con el fuerzo total de una persona que aplica una llave de tuercas comun. Cuando se ha alcanzado la condicion de apriete firme, cualquier otra vuelta que de producira tension util en el perno. Al seguir este procedimiento se requiere

calcular el numero fraccionario necesario de vueltas para desarrolar la precarga requerida a partir de la condicion de apriete firme. Por ejemplo en el caso de pernos estructurales de cabeza hexagonal para servicio pesado, la especificación de giro de una tuerca establece que debe hacersele girar un minimo de 180° a partir de la condicion de apriete firme, en condiciones optimas. Debe hacerse notar que tal regla se aplica al apriete correcto para las tuercas que fijan las ruedas de un automóvil.Los investigadores Blake y Kurtz han publicado los resultados de muchas pruebas de apriete de pernos. Si se someten a un analisis estadistico los datos proporcionados por ellos, puede aprenderse algo acerca de la distribución de los coeficientes de torsión y la precarga resultante. Blake y Kurtz determinaron la precarga en grandes cantidades de pernos, lubricados y no lubricados, con tamaño de ½”-20” UNF, aplicandoles un momento de torsión de 800 Lb*In. Esto corresponde en general a un perno M12 x 1.25 con un momento de torsión de 90 N*M. los analisis estadisticos de estos dos grupos de pernos convertidos al si , se ponene de manifiesto en las siguientes tablas.

Distribucionde la precarga Fi para 20 pruebas de pernos no lubricados con apriete a 90 N*m.

23.6 27.6 28.0 29.4 30.3 30.7 32.9 33.8 33.8 33.834.7 35.6 35.6 37.4 37.8 37.8 39.2 40.0 40.5 42.7

Distribución de la precarga Fi para 10 pruebas de pernos lubricados con apriete a 90 N*m.

30.3 32.5 32.5 32.9 32.9 33.8 34.3 34.7 37.4 40.5

En primer lugar se observa que ambos grupos tienen aproximadamente la misma precarga media de 34 Kn. Los pernos no lubricados muestran una desviación estandar de 4.9 Kn lo cual es aproximadamente 15% de la medida. Los pernos lubricados tiene una desviación estandar de 3 Kn. O cerca de 9% de la medida, lo cual es una reduccion sustancial. Estas desviaciones son muy grandes y destacan la necesidad de utilizar procedimientos de control de calidad en todo el proceso de manufactura y ensamble para asegurar que haya uniformidad. La figura es el diagrama esfuerzo deformación para un material de perno de buena calidad, observese que no esta definido el punto de fluencia y que la carga avanza continuamente hasta la fractura, que corresponde a la resistencia ultima a la tension. Esto significa que no importa que precarga se aplique al perno, el cual retendra su capacidad de carga. Tal accion es la que mantiene el perno apretado determina la resistencia de la union. El pretensazo es el músculo de la union, y su magnitud la dtermina la reisstencia del perno. Si la resistencia total del perno no se utiliza en el desarrollo del pretensazo, entonces la junta sera ineficaz y debil.

Los pernos de buena calidad pueden ser precargados en el intervalo de plasticidad para desarrollar mas resistencia. Una parte del momento de apriete en el perno ocasiona torsión en el mismo, lo que aumenta el momento de tension principal. Sin embargo, tal efecto de torsión se mantiene solo por la friccion en la cabeza del perno y la tuerca; en el trancurso del tiempo se relaja y reduce ligeramente la tension del perno. En consecuencia, como regla, un perno se fracturara durante el apriete, o no sufrira ruptura en ningun momento.Es importante no confiar demasiado en la indicacion de una llave torsiometrica, ya que no señala infaliblemente la precarga. El alargamiento real del perno debe usarse siempre que sea posible, en especial con la carga de fatiga. De hecho, si un requisito de diseño es una alta confiabilidad, entonces la precarga debe determinarse siempre por la deformación longitudinal del perno. Las recomendaciones RB&W para precarga son 60 Kpsipara pernos de grado SAE 5 de conexiones no poermanentes, y tambien que pernos A 325 para uso en aplicaciones estructurales se aprieten hasta la carga limite o una mayor. Bowman recomienda una precarga de 75% de la carga limite, lo cual es aproximadamente igual a las recomendaciones RB&W para pernos reutilizados. Con base en estas reglas, se recomienda, tanto para cargas estaticas como para cargas de fatiga, que los siguientes valores se usen para precarga:

Donde Fp es la carga limite obtenida de la ecuación:

Fp=At*Sp

Aquí Sp es la resistencia al limite. En el caso de otros materiales, un valor aproximado es Sp=0.85 Sy. Pero hay que tener mucho cuidado de nunca usar un material suave como sujetador roscado.

Fi=0.75 Fp para conexiones reutilizables

0.90Fp para conexiones permanentes

CARGAS DE FATIGA.

La tabla contiene valores medios de reduccion de resistencia a la fatiga, correspondientes al entalle o filete bajo la cabeza del perno, y al principio de la rosca en la espiga del mismo. Debe notarse que esos valores ya estan corregidos por sensibilidad de la muesca. Los diseñadores deben tener en cuenta que es posible que se presenten casos en los que seria aconsejable investigarlos mas a fondo puesto que solo son valores medios. De hecho Peterson señala que la distribución de las fallas comunes de pernos es, aproximadamente 15% bajo la cabeza , 20% en el extremo libre de la rosca y 65% en los hilos de la rosca en la cara de la tuerca.

Factores Kt de reduccion de la resistencia a la fatiga para elementos roscados.

Grado SAE Grado Metrico Rosca Por Laminado

Rosca Cortada Entalle

0 a 2 3.6 a 5.8 2.2 2.8 2.10 a 4 6.6 a 10.9 3.0 3.8 2.3

Al utilizar la tabla por lo general es seguro suponer que los sujetadores tienen roscas hechas por laminados, a menos que se disponga de información especifica. Tambien, al calcular limites de resistencia a la fatiga, debe considerarse un acabado a maquina en el cuerpo del tornillo si no se ha indicado otra cosa.La mayor parte de las veces, el tipo de carga de fatiga encontrado en el analisis de uniones o juntas con pernos, es uno el cual la carga aplicada exteriormente fluctua entre cero y una fuerza maxima P. esta seria una situación en un cilindro hermetico, por ejemplo, donde puede existir o no una presion.

UNIONES ATORNILLADAS Y REMACHADAS CON CARGA DE ESFUERZO CORTANTE.

Las uniones con pernos o remaches sometidas a carga constante se tratan exactamente igual en su diseño y analisis en el caso de materiales fragiles, cargas estaticas y para materiales dúctiles o fragiles con carga de fatiga, se deben incluir los efectos de concentración de esfuerzos. Es cierto que el uso de un p’erno con precarga inicial y, algunas veces tambien un remache, pondra en compresión l zona alrededor del agujero y por otro lado esto tendera a nulificar los efectos de la concentración del esfuerzo; pero a menos que se tomen medidas concretas para asegurar que la precarga no se reducira, lo conservador es diseñar como si existiese cabalmente el efecto de la concentración de esfuerzo. Los efectos de tal concentración no se consideran en el diseño estructural debido a uqe las cargas son estaticas y los materiales dúctiles.El calculo de este esfuerzo se llama generalmente esfuerzo de aplastamiento, se complica por la distribución de la placa sobre la superficie cilindrica del remache. Los valores exactos de la fuerzas que actuan sobre el remache se desconocen, y se acostumbra establecer entonces la hipótesis de que las componentes de estas fuerzas estan distribuidas de manera uniforme sobre le area de contacto proyectada del remache. Esto da, para el esfuerzo, la expresión:

S=F/A

Donde el area proyectada para un solo remache es A=t*d, aquí T es el espesor de la palanca mas delgada y d es el diámetro del remache o del perno.En el trabajo estructural esta falla se evita colocando los remaches a, por lomenos 1 ½ diámetros de distancia del borde de la palanca. En juntas atornilladas, por lo general se tiene una separacion aun mayor que esta para lograr un diseño satisfactorioy, po lo tanto, este tipo de fallas suele despreciarse. En el diseño estructural se acostumbra seleccionar por anticipado el numero de remaches y su diámetro y espaciamiento, luego se determina la resistencia para cada metodo de falla. Si la resistencia calculada no fuese satisfactoria, se hacen cambios en el diámetro, en el espaciamiento o en el numero de remaches a utilizar, a fin de adaptar la resistencia a las condiciones de carga esperadas. En el trabajo estructural no es frecuente considerar los efectos combinados de los diversos metodos de falla.

TORNILLOS FIJADORES O DE PRESION.

A diferencia de los pernos y los tornillos de maquinaria que dependen de la tension para desarrollar una fuerza de sujeción, los tornillos de presion o fijadores dependen de la compresión para lograr tal fuerza. La resistencia al movimiento axial o rotatorio de un collarin o cubo de rueda con relacion a un eje se llama capacidad de fijación. Esta magnitud, que en realidad es una fuerza d resistencia se debe a la aoposicion friccional de las partes en contacto del collarin y el eje, asi como a una penetración ligera del tornillo de presion sobre el eje.La tabla contiene valores del momento de asentamiento y la correspondiente capacidad de fijación para tornillos de presion en series de pulgada. El valor indicado se aplica tanto a la capacidad de fijacio axial, para reisstir empuje, como a la capacidad de fijación tangencial, para reisstir torsión. Los factores de seguridad normales son de 1.5 a 2 para cargas estaticas, y de 4 a 8 para cargas dinamicas diversas.

TAMAÑOIN

MOMENTO DE ASENTAMIENTO

LB*IN

CAPACIDAD DE

SUJECCION.0 1 501 1.8 652 1.8 853 5 1204 5 1605 10 2006 10 2508 20 385

10 36 540¼ 87 1000

5/16 165 15003/8 290 2000

7/16 430 2500½ 620 3000

9/16 620 35005/8 1325 4000¾ 2400 5000

7/8 5200 60001 7200 7000

Los tornillos de presion deben tener una longitud de casi la mitad del diámetro del eje. Observese que lo anterior proporciona casi una regla practica para el espesor radial de un cubo o collarin.

CUÑAS Y PASADORES.

Estos elementos se usan en general para fijar sobre su eje piezas como engranes, poleas o ruedas. Las cuñas se usan para poder transmitir un momento de rotacion desde un eje hasta el elemnto que soporta dicho arbol. Los pasadores se emplean para fijar la posición axial y para transferir momento de rotacion o empuje, o bien para ambas cosas.Pasadores ahusados se especifican con el diámetro del extremo mayor . algunos de los tamaños mas utiles de estos se especifican en la tabla.

TAMAÑO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO4/0 0.1103 0.1083 0.1100 0.10902/0 0.1423 0.1403 0.1420 0.14100 0.1573 0.1553 0.1570 0.15602 0.1943 0.1923 0.1940 0.19304 0.2513 0.2493 0.2510 0.25006 0.3423 0.3403 0.3420 0.3410

El diámetro en el extremo menor es:

d= D-0.0208*L

donde:

d= diámetro en el extremo menor.D= diámetro en el extremo mayor.L= longitud.

En el caso de aplicaciones menos importantes se puede usar un pasador de espiga o uno de impulso. Una gran variedad de estos se enlistan en los catalogos de fabricantes.

COMERCIAL DE PRECISION

[mm]

Cód.N° Tipo Geometría de ranura A B C D E M F [N]

4.006201 M5 30 5 10 13 13 3 M5 4000

4.006203 M6 30 5 10 13 13 3 M6 4000

4.006202 M8 30 5 10 13 13 3 M8 4000

4.026207 M5 40 8 10 13 15 4 M5 4000

4.026203 M6 40 8 10 13 15 4 M6 9000

4.026206 M8 40 8 10 13 15 4 M8 9000

4.026208 M8 40, con tornillo M8x16 8 10 13 15 4 M8 9000

4.026202 M8 40, con tornillo M8x18 8 10 13 15 4 M8 9