tornilos de potencia
TRANSCRIPT
-
7/31/2019 tornilos de potencia
1/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.11 --
J.M.
Jimnez
Bascones
J.M.
Jimnez
Bascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Elementos de mquinas queElementos de mquinas que
hacen uso del rozamientohacen uso del rozamientoqAlgunos elementos de mquinas que hacen uso del
rozamiento son los siguientes:Tornillos de transmisin de potencia
Frenos de zapataFrenos y embragues de disco
Frenos y embragues cnicos
Frenos de cinta
etc.
q Su funcin consiste en transmitir o absorber energamecnica
-
7/31/2019 tornilos de potencia
2/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.22 --
J.M.
Jimnez
Bascones
J.M.
Jimnez
Bascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Introduccin (I)Introduccin (I)q El anlisis funcional de los elementos mencionados
requiere relacionar:
la fuerza ejercida sobre el elementoel par de rozamiento producido
la energa transmitida o perdida
el aumento de temperatura
-
7/31/2019 tornilos de potencia
3/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.33 --
J.M.
Jimnez
Bascones
J.M.
Jimnez
Bascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Introduccin (II)Introduccin (II)q Se trata de determinar la expresin del par de rozamiento producido
en funcin de:
la fuerza ejercida sobre el elemento
el coeficiente de rozamiento
la geometra de las superficies
q El mtodo de anlisis sigue los pasos que se indican:
supone una distribucin de presiones sobre las superficies de friccin
determina una relacin entre la presin mxima y la presin en un punto
cualquiera
determina el par de rozamiento aplicando las ecuaciones de la esttica
-
7/31/2019 tornilos de potencia
4/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.44 --
J.M.
Jimnez
Bascones
J.M.
Jimnez
Bascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
q Se considera la zapata
corta de la figura
q Se supone una presin
uniformemente distribuida
q La fuerza normal Fse
calcula de las ecuacionesequilibrio de fuerzas
Anlisis de un casoAnlisis de un caso
simple (I)simple (I)
A
Npp maxi ==
-
7/31/2019 tornilos de potencia
5/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.55 --
J.M.
Jimnez
Bascones
J.M.
Jimnez
Bascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
q Equilibrio de fuerzas
y despejando F
Anlisis de un casoAnlisis de un caso
simple (II)simple (II)
xx RfNF == 0
FRNF yy == 0 ( ) fNabFNMA == 0
( )
b
fabNF
=
-
7/31/2019 tornilos de potencia
6/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.66 --
J.M.
Jimnez
Bascones
J.M.
Jimnez
Bascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
q En la ecuacin anterior, si b=fa la fuerza Fse anula para cualquier
valor de la reaccin normalN.
q Este fenmeno se conoce como autotrabado del freno;
el valor defpara el que se produce, se denomina coeficiente derozamiento autotrabante.
q En general, los elementos de friccin se disean de modo que
satisfagan dos caractersticas:
que aprovechen al mximo las superficies de friccin (es decir, que se alcance la
presin mxima admisible por el material) en el caso de frenos, que no trabajen en condiciones de autotrabado.
Anlisis de un casoAnlisis de un caso
simple (III)simple (III)
-
7/31/2019 tornilos de potencia
7/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.77 --
J.M.
Jimnez
Bascones
J.M.
Jimnez
Bascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
q Los tornillos de transmisin de potencia
sirven para transformar movimientos de
rotacin en desplazamientos lineales,
transmitiendo fuerza
q Estos tornillos se emplean en:
prensas
gatos
husillos de tornos
etc.
Tornillos de transmisinTornillos de transmisin
de potencia (I)de potencia (I)
-
7/31/2019 tornilos de potencia
8/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.88 --
J.M.
JimnezBascones
J.M.
JimnezBascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIA
Y UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Tornillos de transmisinTornillos de transmisin
de potencia (II)de potencia (II)q Los parmetros que definen
el tornillo son:
dm: dimetro medio
p: paso
: ngulo de la hlice
f: coeficiente de friccin
q El avance l indica la
distancia que avanza latuerca en una vuelta
d dr
p
p/2
p/2
Rosca cuadrada d dr
p
p/2
p/2
Rosca ACME
-
7/31/2019 tornilos de potencia
9/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.99 --
J.M.
JimnezBascones
J.M.
JimnezBascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIA
Y UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Tornillos de transmisinTornillos de transmisin
de potencia (III)de potencia (III)q Se calcula el par necesario
para subir (o bajar) la carga
q Se supone la fuerza
uniformemente distribuida
sobre el filete de la rosca
q Se analizan las fuerzas
actuantes sobre una longitud
del filete equivalente a unavuelta
-
7/31/2019 tornilos de potencia
10/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.1010 --
J.M.
JimnezBascones
J.M.
JimnezBascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIA
Y UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Tornillos de transmisinTornillos de transmisin
de potencia (IV)de potencia (IV)q Para roscas cuadradas
Par para subir la carga
Para bajar la carga
dm
l
P
F
N
fN
( )
sencos
cossen
f
fFP
+=
md
l
=tg
( )
( )fld
dflFdT
m
mm
+=
2
( )
sencos
sencos
f
fFP
+
=
( )
( )fld
ldfFdT
m
mm
+
=
2 dm
l
P
F
N
fN
-
7/31/2019 tornilos de potencia
11/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.1111 --
J.M.
JimnezBascones
J.M.
JimnezBascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIA
Y UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Tornillos de transmisinTornillos de transmisin
de potencia (V)de potencia (V)q En el segundo caso, el par aplicado vence la fuerza
de rozamiento para hacer descender la carga
q En este caso, se distinguen dos situaciones:dm >l >tgT>0 : tornillo auto-asegurante
dm
-
7/31/2019 tornilos de potencia
12/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.1212 --
J.M.
JimnezBascones
J.M.
JimnezBascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIA
Y UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Tornillos de transmisinTornillos de transmisin
de potencia (VI)de potencia (VI)q Si el tornillo se carga axialmente,
debe incluirse el rozamiento con
el collarn Tc
q La eficiencia de un tornillo e se
calcula comparando el parTreal
con el que habra que aplicar si
no hubiera rozamiento T0
20
FlT =
T
Te 0=
2
ccc
dFf
T =
-
7/31/2019 tornilos de potencia
13/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.1313 --
J.M.
Jimne
zBascones
J.M.
Jimne
zBascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIA
Y UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Tornillos de transmisinTornillos de transmisin
de potencia (VII)de potencia (VII)q En roscas ACME, el par para subir la carga es:
( )( )
sec
sec
2 fld
dflFdT
m
mm
+=
dm
l
P
F
N
fN
( )
secsencos
seccossen
f
fFP
+=
-
7/31/2019 tornilos de potencia
14/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.1414 --
J.M.
Jimne
zBascones
J.M.
Jimne
zBascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIA
Y UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Uniones Atornilladas (I)Uniones Atornilladas (I)
q En relacin con los tornillos, se debe estudiar el
problema de las uniones atornilladas
q Las uniones atornilladas se emplean en:
Juntas de culata
Compresores
Soportes de eje
Soportes de cojineteetc.
-
7/31/2019 tornilos de potencia
15/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.1515 --
J.M.
Jimne
zBascones
J.M.
Jimne
zBascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIA
Y UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Uniones Atornilladas (II)Uniones Atornilladas (II)
q Se considera un modelo
simplificado, como el mostrado
en la figura
q Los parmetros que definen
este modelo son:
Fi: precarga inicial
Kp: rigidez del perno
Km: rigidez de la junta
P: carga aplicada en la junta
-
7/31/2019 tornilos de potencia
16/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.1616 --
J.M.
Jimne
zBascones
J.M.
Jimne
zBascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIA
Y UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Uniones Atornilladas (III)Uniones Atornilladas (III)
q La carga actuante se distribuye
sobre el perno y la junta
q Del equilibrio de la junta se tiene
pipPFF +=
mim PFF =
=
+=
=
=+
ppmm
pm
pm
pm
kPkP
PPP
?d?
FFP
Pkk
kPPkk
kPpm
pp
pm
mm +=+=
-
7/31/2019 tornilos de potencia
17/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.1717 --
J.M.
Jimne
zBascones
J.M.
Jimne
zBascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIA
Y UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Uniones Atornilladas (IV)Uniones Atornilladas (IV)q Las cargas actuantes sobre
perno y junta vienen dadas por:
q La figura representa de formagrfica el reparto de cargas
q Si Fm < 0, el perno soportartoda la carga
CPFPFFipip+=+=
( )PCFPFF imim == 1k
mkp
FiPm
m p
Pp
m p
pm
p
kk
kC
+=siendo
-
7/31/2019 tornilos de potencia
18/18
ELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINASELEMENTOS DE MQUINAS Y VIBRACIONES. Parte 1: ELEMENTOS DE MQUINAS - 6.- 6.1818 --
J.M.
Jimne
zBascones
J.M.
Jimne
zBascones
Tema 6TORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIAY UNIONES ATORNILLADAS
Tema 6Tema 6TORNILLOS DETORNILLOS DE
TRANSMISIN DE POTENCIATRANSMISIN DE POTENCIA
Y UNIONES ATORNILLADASY UNIONES ATORNILLADAS
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Departamento de Ingeniera Mecnica, Energtica y d e MaterialesIngeniarit za Mekanikoa, Energetikoa eta Materialeen Saila
Uniones Atornilladas (V)Uniones Atornilladas (V)
q Diseo esttico
La condicin para la
separacin de la junta es
La precarga en el perno
debe ser superior a este
valor y no superar el lmite
elstico
q Diseo a fatiga
Si la carga vara entre 0 y P,
las tensiones media y
alternante en el perno son:
Se debe cumplir el criterio de
Goodman modificado
( ) yti SAFPCn