Instituto universitario politécnico Santiago Mariño

Extensión –Porlamar

Prof.Julián carneiro

Realizado por:Jennis RengelCI: 22890133

ROSCADO

Un roscado o rosca es una superficie cuyo eje está contenido en el plano y en torno a él describe una trayectoria helicoidal cilíndrica.

Roscado,

Rodamientos y Resorte Helicoid

al

El roscado puede ser realizado con herramientas manuales o máquinas herramientas como taladradoras, fresadoras y tornos. Para el roscado manual se utilizan machos y terrajas, que son herramientas de corte usadas para crear las roscas de tornillos y tuercas en metales, madera y plástico. El macho se utiliza para roscar la parte hembra mientras que la terraja se utiliza para roscar la porción macho del par de acoplamiento. El macho también puede utilizarse para roscado a máquina. Si se necesita producir grandes cantidades de roscados tanto machos como hembras se utiliza el roscado por laminación según el material con que esté construido.

TIPOS DE ROSCAS

Además de la gran división entre roscas cónicas y roscas cilíndricas, existe una clasificación más detallada de las mismas, según su forma, la amplitud de sus estrías (el paso) y otras características.

ROSCAS DE PASO GRUESO: Como su nombre lo indica, el paso, es decir, la amplitud de cada estría, es amplio. Por lo tanto, este tipo de rosca no tiene gran precisión en cuanto a la unión del elemento que se inserta (el macho) y la pieza hueca donde se instala (la hembra). Se utilizan para trabajos normales que requieran firmeza aunque no una unión tan estrecha.

 ROSCAS DE PASO FINO:

Generan una mayor firmeza en la unión, y se utilizan sobre todo en mecánica, en la industria automotriz y vehicular en general.

 ROSCAS DE PASO EXTRAFINOSe utilizan cuando es requerida una mayor precisión, como en el caso de

elementos que deben unirse a paredes delgadas.

 ROSCAS DE OCHO HILOS:

Se denominan así porque su paso consiste en ocho estrías por pulgada; estas roscas son las indicadas para tuberías de agua y otros fluidos. Las características de su superficie permiten mayor resistencia a la presión y evitan las fugas de gases y líquidos.

ROSCADO MANUAL

El roscado manual puede realizarse por medio de un macho o de una terraja. El macho es una herramienta de corte con la que se hacen roscas en la parte interna de agujeros, generalmente en una pieza metálica o de plástico.

Ambas herramientas deben tener un diámetro específico y un paso de rosca establecido por algún sistema de rosca. El proceso del roscado a mano se realiza aplicando tres machos en forma sucesiva. El primer macho posee una entrada larga cónica y carece de dientes. Se utiliza para comenzar y guiar la rosca. El siguiente se utiliza para desbastar la rosca y el último acaba y calibra la rosca. También se puede emplear como macho de máquina.

El roscado manual se utiliza en mantenimiento industrial y mecánico para repasado de roscas, en instalaciones y montajes eléctricos, etc. El roscado industrial o en serie se realiza en cambio con machos de roscar a máquina. Hay cuatro tipos principales: macho con canal recto, macho con canal helicoidal a derechas y macho con canal helicoidal a izquierdas y corte a derechas. Este último se utiliza para roscar agujeros con un corte interrumpido (por ejemplo: chaveteros longitudinales, agujeros transversales). La viruta va en dirección del avance del macho evitando quedarse atrapada entre las paredes del orificio y los dientes del macho. Finalmente, el macho recto con entrada corregida se utiliza en agujeros pasantes. La viruta es impulsada hacia adelante.Por su parte, la terraja de roscar es una herramienta manual de corte que se utiliza para el roscado manual de pernos y tornillos.Existe una terraja para cada tipo de tornillo normalizado de acuerdo a los sistemas de roscas vigentes. Las terrajas pueden accionarse con la mano o montarse en un porta terrajas o brazo bandeado, que facilita aplicar la fuerza y el giro para formar la rosca deseada.

RODAMIENTO

Es el conjunto de esferas que se encuentran unidas por un anillo interior y uno exterior, el rodamiento produce movimiento al objeto que se coloque sobre este y se mueve sobre el cual se apoya.

Los rodamientos se denominan también cojinetes no hidrodinámicos. Teóricamente, estos cojinetes no necesitan lubricación, ya que las bolas o rodillos ruedan sin deslizamiento dentro de una pista. Sin embargo, como la velocidad de giro del eje no es nunca exactamente constante, las pequeñas aceleraciones producidas por las fluctuaciones de velocidad producen un deslizamiento relativo entre bola y pista. Este deslizamiento genera calor. Para disminuir esta fricción se lubrica el rodamiento creando una película de lubricante entre las bolas y la pista de rodadura.

Las bolas, en su trayectoria circular, están sometidas alternativamente a cargas y descargas, lo que produce deformaciones alternantes, que a su vez provocan un calor de histéresis que habrá que eliminar. Dependiendo de estas cargas, el cojinete se lubricará simplemente por grasa o por baño de aceite, que tiene mayor capacidad de disipación de calor.

TIPOS DE RODAMIENTOS

RODAMIENTOS RÍGIDOS DE BOLAS: Son usados en una gran variedad de aplicaciones. Son fáciles de diseñar, no separables, capaces de operar en altas e incluso muy altas velocidades y requieren poca atención o mantenimiento en servicio. Estas características, unidas a su ventaja de precio, hacen a estos rodamientos los más populares de todos los rodamientos

RODAMIENTOS DE UNA HILERA DE BOLAS CON CONTACTO ANGULAREl rodamiento de una hilera de bolas con contacto angular tiene dispuestos sus

caminos de rodadura de forma que la presión ejercida por las bolas es aplicada oblicuamente con respecto al eje. Como consecuencia de esta disposición, el rodamiento es especialmente apropiado para soportar no solamente cargas radiales, sino también grandes cargas axiales, debiendo montarse el mismo en contraposición con otro rodamiento que pueda recibir carga axial en sentido contrario.

RODAMIENTOS DE AGUJAS

Son rodamientos con rodillos cilíndricos muy delgados y largos en relación con su menor diámetro. A pesar de su pequeña sección, estos rodamientos tienen una gran capacidad de carga y son eminentemente apropiados para las aplicaciones donde el espacio radial es limitado. Este tipo de rodamientos es comúnmente muy utilizado en los pedales para bicicletas.

RODAMIENTOS DE RODILLOS CÓNICOS: El rodamiento de rodillos cónicos, debido a la posición oblicua de los rodillos y caminos de rodadura, es especialmente adecuado para resistir cargas radiales y axiales simultáneas. Para casos en que la carga axial es muy importante hay una serie de rodamientos cuyo ángulo es muy abierto. Este rodamiento debe montarse en oposición con otro rodamiento capaz

de soportar los esfuerzos axiales en sentido contrario. El rodamiento es desmontable; el aro interior con sus rodillos y el aro exterior se montan cada uno separadamente. Son los de mayor aplicación.

RODAMIENTOS DE RODILLOS CILÍNDRICOS DE EMPUJE:

Son apropiados para aplicaciones que deben soportar pesadas cargas axiales. Además, son insensibles a los choques, son fuertes y requieren poco espacio axial. Son rodamientos de una sola dirección y solamente pueden aceptar cargas axiales en una dirección. Su uso principal es en aplicaciones donde la capacidad de carga de los rodamientos de bolas de empuje es inadecuada. Tienen diversos usos industriales, y su extracción es segura. y así de manera rápida y sencilla se pueden usar cualquier tipo y donde sea los requeridos rodamientos.

RODAMIENTOS AXIALES DE RODILLOS A RÓTULAEl rodamiento axial de rodillos a rótula tiene una hilera de rodillos situados

oblicuamente, los cuales, guiados por una pestaña del aro fijo al eje, giran sobre la superficie esférica del aro apoyado en el soporte. En consecuencia, el rodamiento posee una gran capacidad de carga y es de alineación manual. Debido a la especial ejecución de la superficie de apoyo de los rodillos en la pestaña de guía, los rodillos giran separados de la pestaña por una fina capa de aceite. El rodamiento puede, por lo mismo, girar a una gran velocidad, aun soportando elevada carga. Contrariamente a los otros rodamientos axiales, éste puede resistir también cargas radiales. A si mismo la fuerza ejercida es horizontal con la carga aplicada

RODAMIENTOS DE BOLAS A RÓTULA:Los rodamientos de bolas a rótula tienen dos hileras de bolas que apoyan sobre un

camino de rodadura esférico en el aro exterior, permitiendo desalineaciones angulares del eje respecto al soporte. Son utilizados en aplicaciones donde pueden producirse desalineaciones considerables, por ejemplo, por efecto de las dilataciones, de flexiones en

el eje o por el modo de construcción. De esta forma, liberan dos grados de libertad correspondientes al giro del aro interior respecto a los dos ejes geométricos perpendiculares al eje del aro exterior.

Este tipo de rodamientos tienen menor fricción que otros tipos de rodamientos, por lo que se calientan menos en las mismas condiciones de carga y velocidad, siendo aptos para mayores velocidades.

RODAMIENTOS DE RODILLOS CILÍNDRICOS

Un rodamiento de rodillos cilíndricos normalmente tiene una hilera de rodillos. Estos rodillos son guiados por pestañas de uno de los aros, mientras que el otro aro puede tener pestañas o no.

Según sea la disposición de las pestañas, hay varios tipos de rodamientos de rodillos

RODAMIENTOS AXIALES DE BOLAS DE SIMPLE EFECTO

El rodamiento axial de bolas de simple efecto consta de una hilera de bolas entre dos aros, uno de los cuales, el aro fijo al eje, es de asiento plano, mientras que el otro, el aro apoyado en el soporte, puede tener asiento plano o esférico. En este último caso, el rodamiento se apoya en una contra placa. Los rodamientos con asiento plano deberían, sin duda, preferirse para la mayoría de las aplicaciones, pero los de asiento esférico son muy útiles en ciertos casos, para compensar pequeñas inexactitudes de fabricación de los soportes.

RODAMIENTOS DE AGUJA DE EMPUJE

Pueden soportar pesadas cargas axiales, son insensibles a las cargas de choque y proveen aplicaciones de rodamientos duras requiriendo un mínimo de espacio axial.

FALLA EN UN RODAMIENTO

Los materiales se “fatigan” con el uso. El tiempo que transcurre hasta la aparición de los primeros síntomas de fatiga dependerá del número de revoluciones, la magnitud de la carga, la lubricación y la limpieza del lubricante. Con el paso del tiempo, por debajo de la superficie que soporta la carga (pistas), comienzan a formarse pequeñas grietas que se van extendiendo hasta alcanzar la superficie. A medida que las bolas o rodillos van pasando por las grietas, se va desprendiendo material (exfoliación). El lubricante va arrastrando esas partículas, apareciendo nuevos daños en otros sectores. En poco tiempo,

el rodamiento queda inservible. Podemos notar estos síntomas por el aumento del ruido y las vibraciones. Este es el momento justo para cambiar el rodamiento, antes que se produzca la falla total, con riesgo de rotura de otros elementos.

CARACTERISTICAS DE LOS RODAMIENTOS

Bajo rozamiento. Tolerancias y acabados muy rígidos. Necesidad de un montaje preciso. Sensible a impactos, sobrecargas, humedad, suciedad.

PARTES DE UN RODAMIENTO

Los cojinetes rodantes, se fabrican para soportar cargas puramente radiales, cargas de empuje axial puro o una combinación de ambas cargas. La nomenclatura de un cojinete tipo bolas se muestra en la figura siguiente

Aro externoEl anillo exterior está montado en el albergue de la máquina y en la mayoría de los casos no rueda.

Aro interno. El anillo interno está montado en el árbol de la máquina y en la mayoría de los casos está en la parte rodante. El anillo interno esta normalmente comprometido con un eje.

Elementos rodantesEstos elementos pueden ser tanto bolas como rodillos. Existen muchos tipos de

rodamientos con variadas formas de rodillos como ser: de bola, rodillo cilíndrico, rodillo cilíndrico largo, rodamiento de aguja, rodillo trapezoidal y rodillo convexo. Se utilizan también materiales como el acero inoxidable, cerámicos, monel, plásticos y materiales especiales en caso de trabajo con corrosivos.

Separador o jaula Sirve para guiar los elementos de giro a lo largo de los anillos del rodamiento en

una relativa posición correcta. Existen variadas clases de separadores que incluyen las prensadas (las más usadas), maquinadas (utilizadas para mayor resistencia o altas velocidades), moldeadas y en forma de clavija o chaveta. Las jaulas se fabrican de bronce o plásticos sintéticos (que trabajan mejor a altas velocidades con un mínimo de fricción y ruido)

Cubiertas: Todos estos cojinetes pueden obtenerse con cubiertas o protectores en uno o en ambos lados. Las cubiertas no proporcionan un cierre completo, pero sí ofrecen protección contra la entrada de polvo y suciedad

RESORTE HELICOIDAL

Son elementos mecánicos que se montan entre dos partes mecánicas de una máquina, con el fin de amortiguar impactos o de almacenar energía y devolverla cuando sea requerida. Consiste en un arrollamiento de espiras de alambre normalmente redondo y de sección cuadrada o rectangular; el material del alambre debe poseer alto límite de elasticidad para que cumpla con las solicitaciones indicadas.

CARACTERÍSTICAS DE LOS RESORTES HELICOIDALES

Las principales características de estos resortes son:

Material del alambre Diámetro del alambre, d Diámetro proyectado del helicoide, D Inclinación del helicoide, Cantidad de espiras, N

Tipos de Resortes

De acuerdo a las fuerzas o tensiones que puedan soportar, se distinguen tres tipos principales de resortes.

Resortes de tracción: Estos resortes soportan exclusivamente fuerzas de tracción y se caracterizan por tener un gancho en cada uno de sus extremos, de diferentes estilos: inglés, alemán, catalán, giratorio, abierto, cerrado o de dobles espira. Estos ganchos permiten montar los resortes de tracción en todas las posiciones imaginables.

Resortes de compresión: Estos resortes están especialmente diseñados para soportar fuerzas de compresión. Pueden ser cilíndricos, cónicos, bicónicos, de paso fijo o cambiante.

Resortes de torsión: Son los resortes sometidos a fuerzas de torsión (momentos).

Existen muelles que pueden operar tanto a tracción como a compresión. También existen una gran cantidad de resortes que no tienen la forma de muelle habitual; quizás la forma más conocida sea la arandela grower.

APLICACIÓN DE LOS RESORTES HELICOIDALES

Las aplicaciones de los resortes son muy variadas las mas mensionadas son las

siguientes :

Como elementos absolvedores de energía o cargas de choque, como por

ejemplo en chasis y topes de ferrocarril.

Como dispositivos de fuerza para mantener el contacto entre elementos,

tal como aparece en los mecanismos de leva y en algunos tipos de

embragues.

En sistemas de suspensión y/o amortiguación, percibiendo la energía

instantánea de una acción externa y devolviéndola en forma de energía de

oscilaciones elásticas.

Como elemento motriz o fuente de energía, como en mecanismos de reloj y

juguetes, dispositivos de armas deportivas, etc.

Como absolvedores de vibraciones. Los resortes helicoidales tienen una

importante aplicación en casi toda las máquinas o dispositivos, desde los

resortes más pequeños como los utilizados en los pines de chapas de llave,

hasta los más grandes como los que se utilizan en las locomotoras y

máquinas mineras.

Aplicación industrial

En la industria se requieren los resortes como repuesto de la maquinaria, en la que

no se pueden establecer diseños patrones como los tornillos. La industria también

requiere de resortes cuando éste es un componente de su producción, como en las

fábricas de interruptores eléctricos, en las fábricas de filtros, ganchos de ropa, balanzas

tipo romana, electrodomésticos, válvulas reguladoras de gas, cilindros de gas, lapiceros,

etc. Aplicación automotriz: En el campo automotriz se requieren los resortes para las

aplicaciones en: Suspensión, embragues, frenos, válvulas del motor, capota de la

carrocería, sistemas de manijas de las ventanas, limpiaparabrisas, asientos, etc

Aplicación militar: En el campo militar los resortes se aplican en los armamentos

ligeros, armamentos pesados y vehículos. En los armamentos ligeros destacan los resortes

de las sub-ametralladoras, pistolas automáticas, escopetas, etc.; en los armamentos

pesados se encuentran en los equilibradores de obuses, amortiguadores de retroceso de

cañones, entre los más importantes; y en los vehículos ligeros y pesados los mismos que

los de la industria automotriz con el adicional del armamento que llevan en sí.

Aplicación en la Minería y Ferrocarriles: Se encuentran aquí los resortes más

grandes y también los más exigidos como: Las zarandas vibradoras, molino de conos,

chancadoras de quijada; y los menos exigidos como en los carritos mineros, jaula de leona,

etc. En los ferrocarriles se utilizan los resortes principalmente en la suspensión delas

locomotoras y de los vagones, en las que normalmente se montan resortes uno dentro del

otro (tipo tamdem), además se encuentran resortes en los motores, en los sistemas de

acoplamiento, etc.

Funcionamiento de los resortes helicoidales.

Los resortes helicoidales, que encuentran amplias aplicaciones en los sistemas de suspensión de los automóviles y balanzas, para nombrar sólo algunos, básicamente funcionan resistiendo su extensión (estiramiento) o compresión, y absorbiendo de este modo energía mecánica, almacenándola y luego liberándola.

MATERIALES DE FABRICACIÓN DE LOS RESORTES

HELICOIDALES

El material ideal para resortes, tiene que poseer una resistencia máxima elevada,

así como un elevado punto de fluencia y un módulo de elasticidad bajo; todo esto para

proporcionar el máximo almacenamiento de energía. Para ofrecer un servicio ligero los

mismos son fabricados de alambre estirado en frío, redondo o rectangular, o de cinta

delgada rolada en frío y plana.

Los resortes para servicio pesado como las piezas de suspensión de los vehículos se

fabrican de formas laminadas en caliente o forjadas. La resistencia requerida de los

materiales para resortes se obtiene por proceso de endurecimiento que puede ser

durante estirado o formado en frío (pieza de sección transversal reducida) o con

tratamiento térmico. La resistencia del material suele incrementarse conforme se reduce

el tamaño de la sección transversal.

Las aleaciones de acero inoxidable, aceros de medio y alto carbono y de aleación

(AISI 1050, 1065, 1074 y 1095) son los materiales comunes de resortes, igual que las

aleaciones de cobre, cobre al berilio y bronce fosforado. Los resortes se fabrican de

alambre redondo o rectangular doblado según una forma adecuada de espira o con

material plano cargado con una viga.

EJERCICIOS

Un cuerpo de 4 kg. de masa está sujeto a un resorte helicoidal, y oscila verticalmente con movimiento armónico simple. La amplitud es de 0,5 m, y en el punto más alto del movimiento el resorte tiene su longitud natural. Calcúlese la energía potencial elástica del resorte, la energía cinética del cuerpo, su energía gravitacional respecto al punto más bajo del movimiento y la suma de estas tres energías, cuando el cuerpo está:a) En su punto más bajo.

b) En su posición de equilibrio, y

Cuando está en su punto de equilibrio la energía Ep = 0, porque X = 0.

c) En su punto más alto.

Desarrollo

m = 4 kg

A = 0,5m

k = F/x

k = m.g/x

4.9,8/0,5 = 78,4 N/m

a)

Ep = k.x²/2

Ec = m.v²/2 = 0

Ep = 78,4.5²/2

9,8 J

Ec = 0 porque su velocidad es cero.

E pg = m.g.h/2 = 0 porque la h (altura es 0).

ET = Ep + Ec + E pg = 9,8N.m

b)

entonces:

Ec = 4.2,21²/2

9,76 J

E pg = m.g.h/2 = 4.9,8.0,5/2 = 9,8 J

ET = Ep + Ec + E pg = 19,56 J

c)

Ep = k.x²/2

Ec = m.v²/2 = 0

Como es en este caso para el punto mas alto se considera la energía como

negativa, definida así por su amplitud (-A).

Ep = 78,4.0,5²/2 = -9,8 J

E pg = m.g.h/2 = 4.9,8.1/2 = 19,6 J

ET = Ep + Ec + E pg = 9,8 N.m