UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

Análisis de Elementos,

Mecanismos y Máquinas

Tema:

Análisis de uniones Atornilladas y Empernadas

Estudiante:

Juan Carlos Vílchez Melo

INTRODUCCION

El problema para diseñar tornillos y pernos que sean de peso liviano, cuya

manufactura y uso sean económicos, que sean menos susceptibles a la

corrosión y más resistentes a aflojarse bajo efectos de vibración siempre

requiere que el profesional de ingeniería utilice su imaginación al trabajar en

este campo. Además, la selección y el uso de estos elementos de sujeción

corresponde a la gran mayoría de los ingenieros y por lo tanto, necesitan tener

buen conocimiento de lo que puede elegir y de los factores que determinan

dicha selección.

Los tornillos y pernos son de uso frecuente en las máquinas agrícolas, de

construcción y en máquinas, herramientas..

Los tornillos que transmiten potencia son de varios tipos y los encontramos en

numeroras máquinas y mecanismos de izaje; como son elementos roscados,

su cálculo y diseño tiene mucho en común con los pernos.

OBJETIVOS

Aprender a designar los tipos de uniones atornilladas y empernadas.

Aprender a diseñar y dimensionar los tornillos y pernos.

Aprender a designar los tonillos y pernos según las normas comerciales.

Aprender a dibujar en las uniones empernadas y atornilladas de las

máquinas agrícolas en la Unalm usando el Software AutoCAD 2008.

III.- FUNDAMENTO TEÓRICO

TORNILLO

El tornillo es un operador que deriva directamente del plano inclinado y siempre trabaja

asociado a un orificio roscado.

Básicamente puede definirse como un plano inclinado enrollado sobre un cilindro, o lo

que es más realista, un surco helicoidal tallado en la superficie de un cilindro.

PARTES DE UN TORNILLO

En él se distinguen tres partes básicas: cabeza, cuello y rosca:

IDENTIFICACIÓN

Todo tornillo se identifica mediante 5 características básicas: cabeza, diámetro,

longitud, perfil de rosca y paso de rosca.

La cabeza permite sujetar el tornillo o imprimirle el movimiento giratorio con la ayuda

de útiles adecuados. Las más usuales son la forma hexagonal o cuadrada, pero

también existen otras (semiesférica, gota de sebo, cónica o avellanada, cilíndrica...).

El diámetro es el grosor del tornillo medido en la zona de la rosca. Se suele dar en

milímetros, aunque todavía hay algunos tipos de tornillos cuyo diámetro se da en

pulgadas.

La longitud del tornillo es lo que mide la rosca y el cuello juntos.

TUERCA

La tuerca puede describirse como un orificio redondo roscado (surco helicoidal tallado

en el interior del orificio) en el interior de un prisma y trabaja siempre asociada a un

tornillo.

IDENTIFICACIÓN

Toda tuerca se identifica, básicamente, por 4 características: nº de caras, grosor,

diámetro y tipo de rosca.

El número de caras de las tuercas suele ser 6 (tuerca hexagonal) ó 4 (tuerca

cuadrada). Sobre estos modelos básicos se pueden introducir diversas variaciones

que imprimen a la tuerca características especiales (ciega, con reborde, ranurada...).

Un modelo de tuerca muy empleado es la palomilla (rueda de las bicicletas,

tendederos de ropa...), que contiene dos planos salientes para facilitar el giro de la

tuerca empleando solamente las manos.

IV. Análisis de las juntas atornilladas y empernadas

Perno de cabeza hexagonal: ASTM 325

Perno Parker:

Tornillos de cabeza rasurada:

Tornillos de cabeza Allen:

Tornillos de Potencia Allen:

Rosca cuadrada ACME

Rosca en V aguda

Esparrago:

d

d P

P

Ejercicio número 2

𝑷 = 𝟐𝟓𝟎𝟎 𝑳𝒃.

Determinación del corte

𝑓𝑠´ =2500

4= 625 𝐿𝑏

𝑝𝑢𝑙𝑔⁄

Carga cortante secundaria

𝑓𝑠" =𝑇 × 𝐶𝑖

𝐽

𝑓𝑠"𝑥 =2500×17×2.375

58.56

𝑓𝑠"𝑥 = 1723.66 𝐿𝑏𝑝𝑢𝑙𝑔⁄

𝑓𝑠"𝑦 =2500×17×3

58.56

𝑓𝑠"𝑦 = 2177.25 𝐿𝑏𝑝𝑢𝑙𝑔⁄

Carga resultante al corte

𝐹 = √(0 + 1723.66)2 + (625 + 2177.25)2 = 3289.93 𝐿𝑏𝑝𝑢𝑙𝑔⁄

𝑸 = 𝟐𝟎𝟎𝟎 𝑳𝒃.

1. Carga por tracción

𝑓𝑡´ =𝑃

𝑁=

2000

4= 500 𝐿𝑏

𝑝𝑢𝑙𝑔⁄

2. Carga cortante

𝑓𝑠´ =𝑃

𝑁=

2000

4= 500 𝐿𝑏

𝑝𝑢𝑙𝑔⁄

3. Carga de tracción

𝑓𝑡´ =𝑀 × 𝐶𝑖

𝐽=

2000 × 17 × 3

2 × (32 + (−3) 2)= 2833.33 𝐿𝑏

𝑝𝑢𝑙𝑔⁄

𝑓𝑡´ = 500 + 2833.33 = 333.33 𝐿𝑏𝑝𝑢𝑙𝑔⁄

Hallando F

𝐹 = √4 × (3333.33) 2 + (3289.93)2 = 7432.24 𝐿𝑏𝑝𝑢𝑙𝑔⁄

𝑆𝑦 =𝐹

𝐴

92000 =7432.24

𝐴

𝐴 = 0.0081

Diámetro nominal = 3/8”

3

8∅ − 24 𝑈𝑁𝐹 × 216

1

𝐿 =3

8

"

+7

16

"

+3

4+

1

2= 216

1

Especificaciones en norma ANSI

𝐴𝑁𝑆𝐼 3

8− 24 𝑈𝑁𝐹 − 2𝐴 × 2

116⁄