lunes, 1 de diciembre de 2008

DISEÑO DE ROSCAS

Este antiguo método se basa en una hélice cilíndrica o cónica y un filete triangular, rectangular, trapezoidal o redondo que se fabrica tanto en el eje como en el orificio que pretenden unirse.
Los elementos básicos de una rosca o hilo son el diámetro exterior, el diámetro interior, el paso, el tipo de hilo, el sentido de avance, la cantidad de entradas y el ajuste. Los diámetros interior y exterior limitan la zona roscada; el paso es el desplazamiento axial al dar una vuelta sobre la hélice; el tipo de hilo es determinado por el tipo de filete y el paso, existiendo un gran número de hilos estandarizados. El sentido de avance puede ser derecho o izquierdo. Esto significa que una rosca derecha avanza axialmente al girarla de acuerdo a la ley de la mano derecha. En una rosca izquierda esta ley no se cumple. El sentido de avance izquierdo se usa principalmente por seguridad, como en las válvulas de balones de gas.











La cantidad de entradas indican cuántas hélices están presentes. Generalmente sólo hay una hélice presente. Por ejemplo si se desea unir una tuerca a un perno, se tiene una oportunidad por vuelta, o sea, una entrada; en tapas de frascos y bebidas se desea una colocación fácil y se utilizan 3, 4 o más entradas, es decir 3, 4 o más hélices presentes. Esto necesariamente aumenta el paso, lo cual no es conveniente en un elemento que debe permanecer unido





REPRESENTACION GRAFICA DE LAS ROSCAS
El dibujo detallado de las roscas es muy difícil de realizar, esto obliga a reemplazarlo por algún símbolo que represente un eje roscado. La siguiente figura muestra las representaciones simplificadas en Europa y Norte América. Utilizamos principalmente la representación europea.






TIPOS DE ROSCAS
Existen varios tipos de rosca, como por ejemplo las roscas métricas (M), la rosca unificada fina (UNF), la rosca unificada normal (corriente) (UNC), la rosca Witworth de paso fino (BSF), la rosca Witworth de paso normal (BSW o W), entre otras. Las diferencias se basan en la forma de los filetes que los hacen más apropiados para una u otra tarea, las roscas indicadas son las más utilizadas en elementos de unión. En la figura siguiente se aprecian varias formas de roscas, los filetes triangulares son utilizados en pernos y tuercas, los filetes redondos son utilizados en uniones rápidas de tuberías, finalmente las roscas rectangulares en general se utilizan para ejercer fuerza en prensas.




Fabricación de una rosca
Para proceder a la fabricación de una rosca se pueden seguir al menos tres caminos: forjar la rosca a través de peines, tornearla o maquinarla usando machos y terrajas. La figura siguiente muestra el proceso de fabricación de una rosca interior utilizando una broca para perforar el diámetro interior y un macho para cortar el hilo en la pared de la perforación. Los machos son utilizados para formar hilos interiores, mientras que las terrajas son utilizadas para roscas exteriores.





Retención de tuercas
Como una unión depende tanto del perno como de la tuerca, se han desarrollo distintos métodos para bloquear la salida accidental de la tuerca. La figura siguiente muestra la utilización de una tuerca auxiliar (contratuerca) para producir una presión sobre la cara superior de la tuerca principal. Se muestra también el uso de arandelas elásticas (golillas de presión) que se ubican entre la tuerca y la pieza, o entre la tuerca y una arandela plana; el objetivo es provocar un mayor roce en la cara inferior de la tuerca.



Otra forma de inmovilizar la tuerca es colocar un pasador de aletas en el perno, que debe sacarse para poder remover la tuerca. Esta solución requiere de una perforación en el perno. Pueden utilizarse tuercas especiales que tienen cortes para alojar el seguro (tuercas almenadas).


Una deformación local de la tuerca provocada por la inserción de un perno de menor tamaño provoca un mayor ajuste y asegura la unión. Finalmente, pueden utilizarse arandelas deformables que se doblan sobre la tuerca, evitando que ésta gire y se suelte
Resistencia de pernos
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

TORNILLOS.
Consisten en un vástago de diámetro d; provisto de una cabeza de forma hexagonal; que se introduce en los taladros de la chapa a enlazar; teniendo en el extremo saliente del vástago una zona roscada, en la cual se colocan una arandela y una tuerca que al ir roscándose consigna el apriete de las chapas unidas.

Clases de tornillos
Según EA-95; son de tres clases:
Clase T: tornillos ordinarios.
Clase TC: tornillos calibrados.
Clase TR: tornillos de alta resistencia.
Los tornillos de clase T se designan

l
d1
sTORNILLO T d × l A4t NBE EA-95

d diámetro de la caña.
I longitud del vástago.
A4t tipo de acero.
NBE EA-95 Referencia a la norma.
El tipo de acero y la referencia a la norma pueden suprimirse cuando sean innecesarias.
Los tornillos de clase TC; se denominan
TORNILLO TC d × l A5t NBE EA-95
d diámetro de la espiga.
l. longitud del vástago.
En los tornillos ordinarios. Tendremos que da
da = Ø taladro = d+1
y para los tornillos calibrados; tendremos que da
da = Ø taladro = d CÁLCULOS DE TORNILLOS DE ALTA RESISTENCIA.


No es necesario calcularlo a cortadura y al apretar la tuerca se produce sobre el tornillo un esfuerzo de tracción según su eje longitudinal y tensiones tangenciales originadas por un par de apriete.
Tendremos, por tanto, que el esfuerzo de agotamiento a deslizamiento por tornillo
coef. experimental AE-95
ns nº de caras en contacto entre chapas.
Sección total tornillos.
Límite de fluencia del acero.
Esfuerzo de agotamiento a deslizamiento por tornillo.
También existen tablas que relacionan No y Tú para cada tipo de tornillo y una cara de deslizamiento.