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UNIDAD III SUJETADORES ROSCADOS

OBJETIVO: EL ALUMNO APRENDERÁ A DISEÑAR SEGURAMENTE SUJETADORES ROSCADOS.

Types of Threaded Fasteners (tipos de sujetadores roscados)

Three types of threaded fastener. (a) Bolt and nut; (c) Cap screw; (c) stud. 3 tipos de sujetadores roscados (a) Tornillo y tuerca; (c) Tornillo con cabeza; (c) espárrago

SUJETADOR ROSCADO Para sujetar o unir piezas existen diversas técnicas o procesos. Los más usados son los sujetadores roscados (tornillos)

Thread Profile Parameters (Parámetros del perfil de la rosca)

d = diámetro teórico (nominal)

dr= diámetro de raíz

dc= diámetro de cresta (real)

p = paso

dp= diámetro de paso

β= ángulo del perfil

Threads (Roscas)

(a) Single-, (b) double-, and (c) triple threaded screws. Tornillo de: (a) Una entrada, (b) Dos entradas, y (c) tres entradas

Thread Profiles (perfiles de roscas)

Figure 15.3 Thread profiles. (a) ACME; (b) UN.

M and UN Thread Profiles

Details of M and UN thread profiles.

P= paso

Β= ángulo del perfil

ht= altura teórica de la rosca

dp= diámetro de paso

Thread Classifications

Inch series Bolts Nuts 1A 1B 2A 2B 3A 3B

Metric series Bolts Nuts 8g 7H 6g 6H 8h 5H

ACME Thread Properties

dc= diámetro de cresta (real) dp= diámetro de paso dr= diámetro de raíz P= paso n = hilos/pulg At= Area de resistencia a la tensión in2 At= Area de esfuerzo cortante in2

d c , in.

n

A t , in 2

A s , in 2

1/4 5/16 3/8 7/16 1/2 5/8 3/4 7/8 1

16 14 12 12 10 8 6 6 5 5 5 4 4 4 4 3 3 3 2 2 2 2 2

0.02663 0.04438 0.06589 0.0972 0.1225 0.1955 0.2732 0.4003 0.5175 0.6881 0.8831 1.03 1.266 1.811 2.454 2.982 3.802 4.711 5.181 7.338 9.985 12.972 16.351

0.3355 0.4344 0.5276 0.6396 0.7278 0.918 1.084 1.313 1.493 1.722 1.952 2.11 2.341 2.803 3.262 3.61 4.075 4.538 4.757 5.7 6.64 7.577 8.511

1 1 1 1 1

1/8 1/4 3/8 1/2 3/4

2 2 1/4 2 1/2 2 3/4 3 3 1/2 4 4 1/2 5

Connection Simulated as Bolt and Joint Springs

Force vs. Deflection with External Load

Bolt and Nut

Strength of Bolts (Inches) (resistencia de tornillos)

SAE grade 1 2 4 5 7 8

Diámetro nominal, in. 1/4 - 1 1/2 1/4 - 3/4 3/4-1 1/2 1/4 - 1 1/2 1/4 - 1 1 - 1 1/2 1/4 - 1 1/2 1/4 - 1 1/2

Resistencia última a la tensión, Sut, ksi 60 74 60 115 120 105 133 150

Yield Strength (límite de fluencia), Sy, Ksi 36 57 36 100 92 81 115 130

Proof Strength, Sp, ksi 33 55 33 65 85 74 105 120

Strength of Bolts (mm) (resistencia de tornillos)

Ultimate Yield Diámetro tensile strength, Metric nominal, strength, S y, grade dc, mm Sut, MPa MPa 4.6 M5-M36 400 240 4.8 M1.6-M16 420 340a 5.8 M5-M24 520 415a 8.8 M17-M36 830 660 9.8 M1.6-M16 900 720a 10.9 M6-M36 1040 940 12.9 M1.6-M36 1220 1100 aYield strength approximate and not included in standard.

Proof strength, Sp, MPa 225 310 380 600 650 830 970

Coarse Threads (UNC)

Fine Threads (UNF)

Diámetro Hilos por Area de resistencia Hilos por Area de resistencia nominal pulgada a la tensión pulgada a la tensión

Coarse and Fine Thread Dimensions (dimensiones de rosca paso normal y fino)

Las dimensiones reales del diámetro exterior en tornillos son siempre más pequeñas (0.001”0.008”)

dc,

in.

0.060 0.073 0.086 0.099 0.112 0.125 0.138 0.164 0.190 0.216 0.250 0.313 0.375 0.438 0.500 0.563 0.625 0.750 0.875 1.000 1.125 1.250 1.375 1.500 1.750 2.000

n 64 56 48 40 40 32 32 24 24 20 18 16 14 13 12 11 10 9 8 7 7 6 6 5 4 1/2

2

n

0.00263 0.0037 0.00487 0.00604 0.00796 0.00909 0.014 0.0175 0.0242 0.0318 0.0524 0.0775 0.1063 0.1419 0.182 0.226 0.334 0.462 0.606 0.763 0.969 1.155 1.405 1.9 2.5

80 72 64 56 48 44 40 36 32 28 28 24 24 20 20 18 18 16 14 12 12 12 12 12 -

At,

in

2

At, in 0.0018 0.00278 0.00394 0.00523 0.00661 0.0083 0.01015 0.01474 0.02 0.0258 0.0364 0.058 0.0878 0.1187 0.1599 0.203 0.256 0.373 0.509 0.663 0.856 1.073 1.315 1.581 -

Coarse and Fine Thread Dimensions Metric

Las dimensiones reales del diámetro exterior en tornillos son siempre más pequeñas (0.020.2mm)

Coarse Threads (MC) diámetro paso stress area d c , mm mm At, mm² 1 0.25 0.46 1.6 0.35 1.27 2 0.4 2.07 2.5 0.45 3.39 3 0.5 5.03 4 0.7 8.78 5 0.8 14.2 6 1 20.1 8 1.25 36.6 10 1.5 58 12 1.75 84.3 16 2 157 20 2.5 245 24 3 353 30 3.5 561 36 4 817 42 4.5 1121 48 5 1473

Fine Threads (MF) paso stress area mm At, mm² 0.2 1.57 0.25 2.45 0.35 3.7 0.35 5.61 0.5 9.79 0.5 16.1 0.75 22 1 39.2 1.25 61.2 1.25 92.1 1.5 167 1.5 272 2 384 2 621 3 865 -

Separation of Joint

Cylinder End Cap Section

Representación normalizada

ANSI (pulg)

ISO/DIN (mm)

Tornillos y roscas exteriores

Representación normalizada

ANSI (pulg)

ISO/DIN (mm)

Tuercas y roscas interiores

EJEMPLO DE REPRESENTACION DE ROSCAS

Elementos roscados

• El avión Boeing 747 y el Lockheed L1011 requieren hasta de 2.5 millones de sujetadores cada uno . • El Boeing 747 necesitó cerca de 70000 sujetadores de Titanio que costaron 150000 dólares

HOLGURA

MAYOR HOLGURA

Ejemplo de uniones roscadas

Al apretar el tornillo, éste se tensa y comprime las partes unidas

Nótese que el tornillo creció (se estiró)

TIPOS DE ROSCAS

CUENTA HILOS (Para conocer el paso de una rosca)

CÓMO SE FABRICAN LOS TORNILLOS?

Se utilizan máquinas especiales que van laminando los dientes a través de rodillos o peines que llevan la forma de la rosca

RODILLOS O PEINES

Rosca por proceso de laminación o forja

Rosca por proceso de arranque de viruta

AGUJEROS Y ALOJAMIENTOS PARA TORNILLOS (Allen y hexagonal)

ø nominal øA øC pulg pulg pulg #6 0.150 0.242 #8 1/16 19/64 # 10 13/64 21/64 1/4 9/32 13/32 5/16 11/32 1/2 3/8 13/32 19/32 7/16 15/32 11/16 1/2 17/32 25/32 5/8 21/32 31/32 3/4 25/32 1 5/32 1 1 1/16 1 9/16

ø nominal ø A ø C mm mm mm 3 3.4 6 4 4.5 8 5 5.6 10 6 6.6 11 8 9 15 10 11 18 12 14 20 øC

El agujero para tornillos hexagonales es igual al de los allen.

H

H = øA øA

Si se quiere ocultar la cabeza, considerar dimensiones del dado para apretar