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• PedroToloza

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Diseño de elementos de unión roscados Prof. Rubén D. Arenas G. [email protected]

Tipos de elemento de Unión Roscado

Pernos

Birlo

Tornillos

Unified National Standard (UNS)

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Nomenclatura Diámetro Mayor

d

Numero de Hilos

Diámetro de paso dp

Hilo por Pulgada N

Diámetro menor dr

Avance de la rosca L

Paso

Área de Esfuerzo a

P

tensión

At

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Denominación UNS

ISO 60o

Angulo de la rosca Tamaño

Diámetro externo o nominal ó calibre 𝑑 = 𝑐 ∗ 13 + 60 < 1/4 𝑝𝑢𝑙𝑔

Paso

Hilos/pulg

mm/hilo

Grueso UNC Tipo de paso

Fino UNF Extra fino UNEF

Tolerancia

Clase 1 amplias

Tolerancia dimensional

Clase 2 ajustadas

6h ubicación y calidad

Clase 3 exactas Ubicación Denominación

A externas

Minúscula interna (h)

B internas

Mayúscula externa (H)

1/4-20 UNC-2A

M8x1.8 6h

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Denominación

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Denominación

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Denominación

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Denominación

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Tipos de elemento de Unión Roscado

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Tipos de elemento de Unión Roscado

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Resistencia de pernos y tornillos Ductilidad y fragilidad

P d P/2

P/2

0.5d

Mínimo para evitar barrido de la rosca de la tuerca Perforación Roscada 1.5d

Tracción 𝑝 𝜎= 𝐴𝑡

Barrido de roscas 𝐴𝑠 = 𝜋𝑑𝑟 𝑤𝑖 𝑛 𝑝 τ𝑠 =

𝐹 𝐴𝑠

Torsión 𝑇𝑟 𝜏= 𝐼𝑝

𝑤𝑖 = 0,80 wo = 0,88 [email protected]

Resistencia de pernos y tornillos Resistencia de Prueba Sb 𝐹𝑝 S𝑝 = 𝐴𝑡

𝑑𝑝 + 𝑑𝑟 𝜋 2 𝐴𝑡 = 4

2

Rosca Métrica 𝑑𝑟 = 𝑑 − 1.226869𝑝 𝑑𝑝 = 𝑑 − 0.649519𝑝

Rosca UN 𝑑𝑟 = 𝑑 − 1.299038𝑝 𝑑𝑝 = 𝑑 − 0.649519𝑝

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Resistencia de pernos y tornillos

Longitud roscada en pernos:

𝐿𝑇

𝐿𝑇 =

2𝑑 + 1/4𝑖𝑛 𝐿 ≤ 6𝑖𝑛 2𝑑 + 1/2𝑖𝑛 𝐿 > 6𝑖𝑛

2𝑑 + 6𝑚𝑚 𝐿 ≤ 125 𝐿 𝑇 = 2𝑑 + 12𝑚𝑚 125 < 𝐿 ≤ 200 2𝑑 + 25𝑚𝑚 𝐿 > 200 [email protected]

Rigidez de pernos y tornillos

𝐴𝑑 𝐴𝑡 𝐸 𝑘𝑏 = 𝐴𝑑 𝑙𝑡 + 𝐴𝑡 𝑙𝑑

Agarre efectivo

1 1 1 = + 𝑘𝑏 𝑘1 𝑘𝑡 𝐹𝑏 𝑙𝑏 𝐹𝑏 𝛿𝑡 = = 𝐸𝑏 𝐴𝑏 𝑘𝑏 [email protected]

Rigidez de los elementos sujetados 𝑃𝑑𝑥 𝑑𝛿 = 𝐸𝐴

Ecuación de Wileman (α=30°):

𝑘𝑚 = 𝐸 𝑑 𝐴

𝐵𝑑 𝑒 𝑙

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Uniones con empaque

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Rigidez de los elementos sujetados 𝛿𝑏 = 𝛿𝑚 𝑃𝑏 =

𝑘𝑏 𝑃 = 𝐶𝑃 𝑘𝑏 + 𝑘𝑚

𝑃𝑚 = 𝑃 − 𝑃𝑏 = 1 − 𝐶 𝑃 𝐹𝑏 = 𝑃𝑏 + 𝐹𝑖 𝐹𝑚 = 𝐹𝑖 − 𝑃𝑚 𝐹𝑖 𝐹𝑆𝑠𝑒𝑝 = 1−𝐶 𝑃

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Selección de pernos

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Control de la precarga 𝑇 = 𝐾𝐹𝑖 𝑑 0.75𝑆𝑝 𝐶𝑜𝑛𝑒𝑥𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑛𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑒𝑠 𝐹𝑖 = 0.90𝑆𝑝 𝐶𝑜𝑛𝑒𝑥𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠

𝑆𝑝 = 0.85𝑆𝑦

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𝑃 = 2000𝑙𝑏 D = 1in l = 2in 5/16 − 18 UNC 2A SAE 5.2 90% 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑢𝑒𝑏𝑎 𝑁𝑌 = 1.15

𝑁𝑠𝑒𝑝 = 2.2

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Fatiga en uniones a tensión 𝐹𝑏 − 𝐹𝑖 𝐹𝑎 = 2

𝐹𝑚 =

𝐹𝑏 + 𝐹𝑖 2

𝐹𝑆𝐺𝑀 =

2 𝑆𝑒 𝑆𝑢𝑡 𝐴𝑡 − 𝐹𝑖 𝐶 𝑃 (𝑆𝑢𝑡 + 𝑆𝑒 )

𝐹𝑆𝐺𝑀 =

𝑆𝑒 𝑆𝑢𝑡 − 𝜎𝑖 𝑆𝑒 𝜎𝑚 − 𝜎𝑖 + 𝑆𝑢𝑡 𝜎𝑎 [email protected]

Corte en uniones a tensión

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Distribución de cargas cortantes

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