Problemas de Tornillos

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL- Facultad Regional Bahía Blanca CÁTEDRA: ELEMENTOS DE MAQUINA Trabajo Práctico N° 11 Capitulo 4: Tornillos, uniones roscadas y por soldadura Tema: Tornillos de transmisión y precarga

Alumno:

Año 2009

Problema 1. Calculo de tornillo de transmisión Una prensa es accionada por un motor eléctrico puede ejercer una fuerza de apriete total de 5000 lbf. Los tornillos de la prensa son de rosca ACME con ángulo de rosca de 29°, d  p = 3 pul,  p = L = 0.5 pul y el coeficiente de rozamiento de 0.05. Los collarines de empuje tienen un diámetro medio de d c = 5 pul y un coeficiente de fricción de 0.06. El motor gira a una velocidad de 1720 RPM, la razón de velocidad es de 75 a 1, y la eficiencia mecánica es del 95%.. Se necesita saber cual es la velocidad de la cabeza de la prensa y la potencia del motor.

Problema 2. Cálculo de pernos de sujeción Un recipiente de fundición de hierro sometido a presión, se usa para almacenar gas presurizado a 8 Mpa. El recipiente sometido a presión tiene un cabezal de acero de bajo carbono unido por pernos. Se plantea utilizar un perno grado SAE 8 con un factor de seguridad 3. En la figura se muestran las dimensiones (mm). Si se emplean pernos de 3/4 pulg, cuantos pernos son necesarios?

Problema 3. Un tornillo de potencia como el de la figura se debe diseñar para elevar o bajar unos equipos pesados en una parte de la línea de procesamiento de una industria alimenticia. Se propone un diseño previo tal como el que se muestra en la figura. El peso que se debe elevar/bajar es de 4000 libras a distribuirse equitativamente en cada una de las dos ranuras. Se puede notar que el tornillo está bajo tracción y se decidió emplear una rosca de tipo t ipo ACME. Según algunos diseños históricos se consideró como apropiado que las tensiones en el tornillo no superen la tensión de diseño de 8000 psi. Todos los coeficientes de concentración de tensiones están aplicados en tal valor de tensión de diseño. Problemas de fatiga no habrá pues el uso del sistema es esporádico. El tornillo rota soportado sobre un rodamiento de muy baja fricción. La tuerca fija se hará de bronce poroso tiene un coeficiente de fricción estimado de 0.08.

Determine: a) el diámetro de raíz tentativo del tornillo si el mismo se halla sometido a tracción y es este fenómeno el que pudiera dominar la condición de falla. b) Identifique los puntos críticos de la rosca ACME para analizar tensionalmente. c) Con los resultados de ítem anterior que especificación de rosca ACME emplearía como primera posibilidad d) Cual sería el máximo momento torsor de transmisión e) Cual será la potencia de entrada que se requeriría para elevar el equipo unos 60 cm en no menos de 20 segundos.

Problema 3

Problema 4

Problema 4. El elevador que se muestra en la figura usa un tornillo de potencia para elevar la plataforma con un peso máximo de 3000 N. La turca montada a la plataforma está fija, mientras que el collarín de empuje rota con contra la estructura de montaje. El tornillo es de tipo ACME de 1 ½ pulgada con 4 hilos por pulgada, con un coeficiente de fricción de 0.40 El radio medio del collarín es de 2.0 pulgadas. El coeficiente de fricción del collarín con la estructura de montaje es de 0.30. Si la potencia del motor de transmisión es de 7.5 HP, cual será la máxima velocidad de elevación. Problema 5. Un elevador similar al del problema 4 tiene un tornillo de potencia con rosca cuadrada. El elevador debe subir una carga de 50 kN. El tornillo tiene un diámetro mayor de 36 mm y un paso de 6 mm. El radio medio del collarín de empuje es de 40 mm. Los coeficientes de fricción estática para la rosca y para el collarín son 0.15 y 0.10 respectivamente. Calcule a) la profundidad del roscado b) el ángulo de hélice c) el torque necesario para elevar a carga Problema 6. La compuerta de una válvula como se ve en la figura una vez fija en su asiento despliega una carga vertical de 1000 lb. La válvula tiene un vástago con una rosca de tipo ACME de una entrada de 1 pulgada

de diámetro, da 4 giros por pulgada de avance y tiene un diámetro menor de 0.78 pulgadas. La misma es operada por un volante de 15 pulgadas de diámetro. El coeficiente de fricción del vástago y del collarín de empuje son 0.15 y 0.03 respectivamente. El diámetro medio del collarín de empuje es de 0.05 pulgadas. Determine: a) la fuerza tangencial de actuación en el extremo del volante. b) Las tensiones en los dientes del tornillo

Problema 5