Designacion de Las Roscas

DESIGNACION DE LAS ROSCAS 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 0,6 La indica unaWrosca métrica normala de mm de diámetro exterior con un paso M de3,5 0,6 xmm. rosca 3/4 ’’10 equivale una3,5rosca 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. Símbolos d e r oscado m ás c omunes

Denominación u sual

AmericanPetroleumInstitute

API

British Association

BA

InternationalStandardsOrganisation Rosca para bicicletas Rosca Edison Roscadefiletesredondos

Otras

ISO C E Rd

Roscadefiletestrapesoidales Roscaparatubosblindados RoscaWhitworthdepasonormal

Tr PG BSW

RoscaWhitworthdepasofino RoscaWhitworthcilíndricaparatubos Rosca Whitworth Rosca Métrica paso normal Rosca Métrica paso fino RoscaAmericanaUnificadap.normal RoscaAmericanaUnificadap.fino RoscaAmericanaUnificadap.exrafino

BSF BSPT BSP M M UNC UNF UNEF

KR R SI SIF NC,USS NF,SAE NEF

Rosca AmericanaCónica Cilíndrica tubos RoscaAmericana parapara tubos RoscaAmericanapasoespecial

NPS NPT UNS

ASTP NS

Rosca Americana Cilíndrica "dryseal" para tubos

NPSF

Rosca Americana Cónica "dryseal" para tubos

NPTF

Pr W

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.

METRICA PASO FINO

METRICA PASO FINO

METRICA PASO NORMAL

Medida Nominal

Medida Nominal

Medida Nominal

Dext x paso

Dext x paso

Dext x paso

M M M M

2.5 x 3x 3.5 x 4x

0.35 0.35 0.35 0.5

M M M M

25 x 25 x 26 x 27 x

1.5 2 1.5 1

M M M M

1.6 x 0.35 1.7 x 0.35 2 x0 .4 2.2 x 0.45

M M M M M M M M M M M M M

5x 6x 7x 8x 8x 9x 9x 10 x 10 x 10 x 11 x 11 x 12 x

0.5 0.75 0.75 0.75 1 0.75 1 0.75 1 1.25 0.75 1


27 x 27 x 28 x 28 x 28 x 30 x 30 x 30 x 32 x 32 x 33 x 33 x 34 x

1.5 2 1 1.5 2 1 1.5 2 1.5 2 1.5 2 1.5


2.3 x 0.4 2.5 x 0.45 2.6 x 0.45 3 x0 .5 3 x0 .6 3.5 x 0.6 4 x0 .7 4 x 0.75 4.5 x 0.75 5 x 0.75 5 x0 .8 5 x0 .9 5x 1

M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M

12 12 xx 13x 14 x 14 x 14 x 15 x 15x 16 x 16x 17x 17 x 18x 18 x 20x 20 x 22x 22 x 24x 24 x 24x 25 x 25x

1 1.25 1.5 1 1 1.25 1 1.5 1 1.5 1.5 1 1.5 1 1.5 1 1.5 1 1.5 1 1.5 1 1.5


35 35 xx 36 x 36 x 38 x 38 x 39 x 39 x 39 x 40 x 40 x 40 x 42 x 42 x 45 x 45 x 45 x 48 x 48 x 50 x 50 x 52 x 52 x

1.5 2 2 3 1.5 2 1.5 2 3 1.5 2 3 2 3 1.5 2 3 2 3 2 3 2 3


5.56 xx 7x 8x 9x 10 x 11 x 12 x 14 x 16 x 18 x 20 x 22 x 24 x 27 x 30 x 33 x 36 x 39 x 42 x 45 x 48 x 52 x

0.9 1 1 1.25 1.25 1.5 1.5 1.75 2 2 2.5 2.5 2.5 3 3 3.5 3.5 4 4 4.5 4.5 5 5

UNIFICADA PASO NORMAL

UNIFICADA PASO FINO Medida Nominal

Medida Nominal

4 5 6 8 10 12

(.112") (.125") (.138") (.164") (.190") (.216") 1/4" 5/16" 3/8" 7/16" 1/2" 9/16" 5/8" 3/4" 7/8"-9 1" 1"1/8"-

Dext - Nº H/''

Nº H/''

40 40 32 32 24 24 20 18 16 14 13 12 11 10

UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC

8 7

1"1/4"- 7 1"3/8"- 6 1"1/2"- 6 1"3/4"- 5 2"-4 1/2 2"-4 1/2 2"1/2"- 4 2"3/4-4 3" - 4

Nº Nº Nº Nº

0 1 2 3

(.060'') (.073") (.086") (.099")

-

80 72 64 56

UNC UNC UNC UNC

Nº Nº Nº Nº Nº Nº

4 5 6 8 10 12

(.112") (.125") (.138") (.164") (.190") (.216")

-

48 44 40 36 32 28

UNC UNC UNC UNC UNC UNC

UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC UNC

UNC UNC

3/8'' - 24

UNC

7/16'' - 20

UNC

1/2'' - 20

UNC

9/16'' - 18

UNC

5/8'' - 18 3/4'' - 16

UNC 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

WHITWORTH PASO FINO

Medida Nominal

Medida Nominal

Dext - Nº H/''

W W W W W W W W W W W W W W

1/4'' - 28 5/16'' - 24

1/16 3/32'''' -1/8'' 5/32'' 3/16'' 7/32'' 1/4'' 5/16'' 3/8'' 7/16'' 1/2'' 9/16'' 5/8'' 3/4'' -

60 48 40 32 24 24 20 18 16 14 12 12 11 10

Dext - Nº H/''

BFS BFS BFS BFS BFS BFS BFS BFS BFS BFS BFS BFS BFS BFS

3/16'' 7/32'' -1/4'' 9/32'' 5/16'' 3/8'' 7/16'' 1/2'' 9/16'' 5/8'' 11/16'' 3/4'' 13/16'' 7/8'' -

32 28 26 26 22 20 18 16 16 14 14 12 12 11

W W W W W W W W W W W W W W

7/8'' 1''1''1/8'' 1''1/4'' 1''3/8'' 1''1/2'' 1''5/8'' 1''3/4'0' 1''7/8'' 2''2''1/4'' 2''1/2'' 2''3/4'' 3''-

9 8 7 7 6 6 5

BFS BFS BFS BFS BFS BFS BFS

5

BFS

4 4 4 4 3 3

BFS BFS BFS BFS

1'' 1''1/8'' 1''1/4'' 1''3/8'' 1''1/2'' 1''5/8'' 1''3/4'' 2'' 2''1/4'' 2''1/2'' 2''3/4'' 3'' -

10 9 9 8 8 8 7 7 6 6 6 5

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

FABRICACION 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.

RETENSION 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.

Pasador de aleta Dnominal 0,6

Largo de

4 a 12

0,8

de

5 a 16

1,0

de

6 a 20

1,2

de

8 a 25

1,6

de

8 a 32

2,0

de

10 a 40

2,5

de

12 a 50

3,2

de

17 a 63

UNI 1336

R E SI STE N C IA D E PE R N O S

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]

12

¼ - 1½ ¼ ¾ 7/8 - 1½

55 33

74 60

5

¼ - 1 11/8 1½

85 74

120 105

Material

Acero de bajo carbono ó acero al carbono

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

Marcado de la cabeza

8.2

¼-1

120

150


Marcas para pernos de acero grado ASTM Designación ASTM

Rango del diámetro [inch]

A307

¼a4

A325 tipo 1

½ a 1 11/8 a 1½

Carga de prueba [kpsi]

Esfuerzo de ruptura [kpsi]

Material

Acero de bajo carbono

85 74

120 105


A325 tipo 2

½ a 1 1 /8 a 1½

85 74

120 105


A325 tipo 3

½ a 1 11/8 a 1½

85 74

120 105

Acero recubierto, Templado y Revenido

1

Acero aleado, Templado y Revenido

A354 grado BC

A354 grado BD

¼a4

120

150


A449

¼ a 1 11/8 a 1½ 1¾ a 3

85 74 55

120 105 90



A490 tipo 1

½ a 1½

120

150


Acero recubierto, Templado y Revenido

A490 tipo 3

Propiedades mecánicas de elementos roscados de clase métrica Clase

Rango del diámetro

Carga de prueba [MPa]

Esfuerzo de ruptura [MPa]

Material

Acero de bajo carbono 4.6

M5 - M36

225

400

ó acero al carbono

4.8

M1.6 - M16

310

420


5.8

M5 - M24

380

520


8.8

M16 - M36

600

830


9.8

M1.6 - M16

650

900


10.9

M5 - M36

830

1040



12.9

M1.6 - M36

970

1220


MARCAS DE GRADOS DE RESISTENCIA PERNOS DE ACERO MARCA A.S. ESPECIFICACION GRADO ISO RESISTENCI SAE ASTM grado clase A

DUREZ A

20

53 - 70 Rb

4,6

Para requerimientos de resistencia media, construcción de máquinas A307 livianas, automotriz grado (piezas no afectas a AyB fuertes tensiones), máquinas agrícolas, estructuras livianas.

42

23

70 - 95 Rb

8,8

Para requerimientos de alta resistencia a la tracción, ruedas de A449 vehículos, partes de motores de tracción, cajas de cambio, máquinas herramientas, matrices

80

64

22 - 32 Rc

J429

TIPO 1

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

Resistenci Límite de a a la fluencia tracción mínima mínima [Kg/mm2] [Kg/mm2]

34

3,6

grado 1¼" a1½ "

ALGUNOS USOS RECOMENDADOS

Para requerimientos de alta resistencia a la tracción y otros, especialmente para A325 juntas estructurales exigidas mecánicamente. Debe trabajar con TU y golilla de la misma calidad Para requerimientos de alta resistencia a la tracción y alta A490 temperatura. Debe trabajar con TU y golilla de la misma calidad

Hasta 1 Hasta 1 Hasta 1 φ 23 φ 85 φ 65 35 Rc de 1 1/8 de 1 1/8 de 1 1/8 a1½ a1½ a1½ φ 74 φ 57 φ 19 31 Rc

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

Fuente: Catálogo de productos American Screw

DISEÑO DE UNIONES APERNADAS Es importante distinguir dos casos: perno en tracción y perno en corte. En el primer caso se puede usar el límite de fluencia o la carga de prueba como carga admisible. En la figura, cada perno soporta F/2 en tracción y el cálculo de su resistencia sería:

F

Q <=

2*A

n

en donde: Q es la resistencia a la fluencia o la carga de prueba en su defecto A es la sección transversal del perno n es el factor de seguridad

En uniones a corte, el objetivo es aplicar una precarga al perno para generar un apriete de magnitud tal, que el roce equilibre la carga cortante. En caso que dicho preapriete se suelte por

vibraciones, corrosión, dilataciones térmicas, etc., el perno recibe la carga en corte. Considerando la unión de las planchas de la figura, el criterio para el diseño del perno sería:

F τ

=

Q <=

A

2n

en donde: F es la fuerza aplicada al perno en corte Q es la carga de fluencia o la carga de prueba en su defecto A es la sección transversal del perno n es el factor de seguridad En las siguientes figuras se aprecia un perno cortado bajo carga de corte

Se analizarán tres modos de ruptura que se aplican al diseño de las planchas y que dependen fuertemente del diámetro del perno.

APLASTAMIENTO DE LAS PLACAS

Las zonas en donde el perno se apoya en las placas queda cargada a compresión. Utilizando el esquema anterior de dos planchas unidas con un perno, se tiene que:

F

σ

adm

<= Dt

n

en donde: D es el diámetro exterior del perno n es el factor de seguridad t es el espesor de la placa σ adm es la resistencia admisible de la placa La falla por aplastamiento se muestra en las figuras siguientes en donde se aprecia una pieza denominada grillete ensayado a ruptura. El pasador roscado falló en corte y el grillete muestra aplastamiento del agujero roscado.

CORTE LATERAL EN LA PLACA

Finalmente se tiene una falla poco frecuente que consiste en la ruptura bajo carga de corte de los lados de la perforación, considerando la unión analizada en los ejemplos anteriores, se tiene que:

F/2 τ =

σ

adm

<= et

2n

en donde: n es el factor de seguridad t es el espesor de la placa e es la separación del centro del agujero al borde de la placa σ adm es la resistencia admisible de la placa La figura siguiente muestra la forma de esta falla

PERNOS EN CARGA EXCENTRICA Frecuentemente se tienen uniones en donde la dirección de la carga no pasa por el centro de gravedad de los pernos, en estos casos es necesario hacer una superposición de dos situaciones, una es la carga llevada al centro de gravedad de los pernos y la otra es una carga de momento cuya magnitud depende de la distancia entre los pernos y el punto de aplicación de la carga. En el dibujo siguiente se aprecia una unión compuesta por una columna, una viga horizontal y una placa de unión que recibe el nombre de cartela. La carga P se aplica lejos de centro de gravedad de los pernos, debe trasladarse y aplicar un momento que represente el efecto de tener la carga alejada.

Se aprecia que uno de los pernos, el de la derecha queda mas cargado que su vecino, con este valor de carga se procede a comprobar las cuatro fallas descritas anteriormente: Corte del perno, aplastamiento de la placa, tracción en la placa y corte lateral en la placa. Como una forma de ejercitar la comprensión de estos temas, se entregan a continuación dos problemas de cálculo de uniones apernadas, en los cuáles se pide ingresar los valores a las variables y comprobar la existencia de fallas. Las cuatro ecuaciones de falla suelen apuntar en direcciones opuestas, por ejemplo, para mejorar la resistencia del perno en corte es recomendable aumentar su diámetro, pero para aumentar la resistencia de la placa ante la tracción es conveniente disminuir el diámetro del perno. Esta situación obliga a equilibrar los valores tomando decisiones en los tamaños y resistencias del perno y de la placa. Compruebe las soluciones y obtenga un diseño apropiado.

http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/apuntes/unione s/placa/Placa.html

http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/apuntes/unione s/placados/PlacaDos.html

Designacion de Las Roscas

Recommend Documents