Tornillos

Situación P-1.

Diseñe un tornillo de potencia de 40 mm de diámetro con roscas dobles cuadradas de un paso de 6 mm. La tuerca se moverá a una velocidad de 46 mm/s e impulsará una carga F = 10 kN. El coeficiente de fricción de las roscas es de 0.10 y el del collarín de 0.15. El diámetro de fricción del collarín es de 60mm. El material del tornillo y la tuerca es el mismo y se conoce que tiene una resistencia Sy. Debe respetar la velocidad, la carga y los coeficientes de fricción en el ciclo de diseño. Presente los pasos a seguir en este diseño, con las consideraciones y restricciones supuestas por usted.

Pasos a seguir para el diseño:

Para iniciar el diseño debemos considerar los datos que se tienen para analizar la situación: diámetro mayor, paso, fricción de la tuerca, fricción del tornillo, fricción del collarín, velocidad lineal, fuerza, diámetro de collarín.

Otros datos a considerar para el análisis del mismo son el diámetro de paso, diámetro de raíz y el avance.

Seguidamente, mediante el uso de las ecuaciones mostradas a continuación (incluyendo la torsión debido al collarín), encontramos los pares de torsión para elevar y bajar la carga respectivamente:

,

Lo próximo a calcular son los esfuerzos a los cuales que se ve sometido el tornillo: tensión y compresión en el cuerpo, el esfuerzo de apoyo, y los esfuerzos flectores y cortantes en la raíz de la rosca.

Esfuerzo flector y cortante en el cuerpo del tornillo:

,

Esfuerzo de apoyo en la rosca:

Esfuerzo flector en la raíz de la rosca:

Esfuerzo Cortante en el centro de la raíz:

Ya conocidos todos los esfuerzos a los que está sometido el tornillo, con las ecuaciones del círculo de Mohr, procedemos a buscar los esfuerzos máximos:

Posteriormente se aplica la teoría de cortante máximo tomando el valor mayor y el menor valor, con un factor de seguridad determinado.

Finalizado este paso, se compara la resistencia del materia utilizando una tabla apropiada verificando si el material utilizado es el mejor para el diseño; repitiendo esto hasta que se cumplan todas las especificaciones.

Situación P-2.

Escriba los pasos para el diseño de la unión de dos placas de igual material, con resistencias conocidas Sy, incluyendo las consideraciones y restricciones supuestas por usted. Debe respetar la geometría de la placa y la carga.

Pasos a seguir para el diseño:

Para analizar la situación que se presenta, iniciamos tomando los datos que nos muestra dicho diseño: magnitud y ubicación de la fuerza, medidas de la placa y ubicaciones de los tornillos, tipo de tornillos, resistencia Sy.

Posteriormente se

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