Tornillos de Potencia.1

TORNILLOS DE POTENCIA.

Los tornillos de potencia, llamados también tornillos de transmisión, son dispositivos mecánicos que convierten un giro o desplazamiento angular en un desplazamiento rectilíneo, transmitiendo fuerza y potencia mecánica. A través de estos elementos de máquinas, denominados también tornillos de fuerza, es posible transformar un movimiento de rotación en un movimiento rectilíneo con el objeto de trasmitir fuerza o potencia, derivándose de esto último el nombre de tornillos de potencia. Generalmente trabajan con un roce elevado, por lo que la eficiencia, el desgaste y el calentamiento son consideraciones importantes para su diseño, además de las consideraciones de resistencia mecánica, donde entra en juego el estado de esfuerzos involucrados como resultado del estado de cargas actuante en el punto crítico.

De ellas la cuadrada es la más eficiente. Esto quiere decir el menor par torsional para mover determina carga a lo largo el tornillo. Sin embargo, la rosca Acme no es mucho menos diferente y es más fácil que maquinar.

La tabla 1.1 contiene las combinaciones preferidas del diámetro básico mayor,

 y número de rosca por pulgada,  para las roscas Acme. El paso ,

 es la distancia de un puerto en una rosca, al punto correspondiente en la rosca adyacente. Otras dimensiones pertinentes de la tabla incluyen el diámetro menor mínimo y el diámetro de paso mínimo de un tornillo con rosca externa. Cuando se efectúan los análisis de esfuerzos sobre el tornillo, el método más seguro es calcular el área que corresponde de esfuerzos más exacto consiste en emplear el área al esfuerzo de tensión o de compresión.

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.





Un cálculo de esfuerzos más exacto consiste en emplear el área al esfuerzo de tensión, con la siguiente forma.

          [  ]

Tabla 1.1; Diámetros preferidos de para rosca Acme.

CALCULO DE DISEÑOS PRINCIPALES. El par de torsión que se debe aplicar depende de la geometría del tornillo, de la fricción entre los filetes de éste y de la tuerca y, por supuesto, del peso de la carga. Cuando la carga se está elevando se tiene que





Cuando la carga se hace descender, el peso efectúa un trabajo positivo sobre el gato; el trabajo requerido para bajar la carga es igual al necesario para vencer la fricción menos el trabajo que efectúa el peso; si este último es mayor que el requerido para vencer la fricción, el tornillo descendería sólo sin necesidad de aplicar par de torsión. Una forma de falla de un tornillo de potencias es el cortante de las roscas en dirección axial, el cual las deprende del eje principal cerca de diámetro de paso. El esfuerzo cortante se calcula con la fórmula del esfuerzo:

  

El área

 al esfuerzo cortante, que aparece en la tabla 1.1 también se

encuentra en datos publicados y representa el área sometida al corte, aproximadamente aproximadamente en la línea de paso de las roscas, cuando la longitud de acoplamiento es de 1 pulgada. Otras longitudes necesitaran que se modificara el área de acuerdo con la relación de la longitud principal a 1 pulgada.

                                           Analicemos las fuerzas de la fuerza F es la fuerza que actúa sobre el tornillo y es vertical; la fuerza P es la l a debida al par de torsión; nótese que al aplicar un par al tornillo, se generan fuerzas a lo largo del flanco del filete, cuya





En el caso de que el tornillo se utilice para mover una carga como en el caso un gato que sube una carga es necesario saber cuánto par torsional se puede aplicar a la tuerca del tornillo para mover la carga. Para el par torsional los parámetros que intervienen son la (diámetro de paso), el avance del tornillo

, el tamaño de la rosca

 (el avance se define como la

distancia axial que mueve el tornillo en una revolución completa). Las expresiones que ligan la carga, F, y el para a realizar, T, según se trate de subir o bajar: El par torsional para subir una carga rosca arriba de un tornillo: Caso a)

     

------ 

Subir la carga.

En este caso si busca el momento necesario para vencer parte de la fricción para que la carga baje. Esta ecuación considera la fuerza necesaria para superar la fricción entre la rosa y la tuerca, y la fuerza que se usa solo para mover la carga. El coeficiente de fricción que se emplea depende del material y de la manera de lubricar el tornillo.

El par torsional para bajar una carga con un tornillo de potencia: Caso b)

     

----- 

Bajar la carga.

Si la rotación del tornillo tiende a bajar la carga, la fuerza de fricción actuara cuesta arriba del plano cambiando el análisis de torsión.

Eficiencia de un tornillo de potencia. La eficiencia de la trasmisión de una fuerza por un tornillo de potencia se





La eficiencia mecánica de un tornillo de potencia se define igual que en otros sistemas. El trabajo que entra al sistema, debido al par aplicado, es igual al trabajo trabajo que sale (el que recibe recibe la máquina accionada), más el trabajo de pérdidas debido a la fuerza de fricción:

     La eficiencia, e, se define como:

    Para hacer la deducción de una ecuación apropiada para la eficiencia, calcularemos los trabajos para una vuelta del tornillo.

Para calcular el par torsional requerido con fricción

  es:

par torsional requerido de friccion

. Si   entonces el

        

Por lo tanto la eficiencia

 es:

    

Forma alternativa para la ecuación de par torsional. Par torsional para subir una carga:

 )     ( Par torsional para bajar una carga:

 )     (





La diferencia entre las roscas Acme y las cuadradas es la presencia del

la dirección de las fuerzas sobre la rosca, respecto de la figura anterior para las roscas Acme.

Potencia requerida para impulsar un tornillo de potencia. Si el par torsional requerido para hacer el giro el tornillo se aplica a una velocidad de giro constante

, entonces, la potencia para impulsar el

tornillo en caballos es:

   

APLICACIONES. Los tornillos de potencia son mecanismos de transmisión capaces de transformar un movimiento de rotación en otro rectilíneo y transmitir potencia. Los tornillos de potencia son son una de las formas de materializar materializar un par cinemático de tornillo, constando de dos piezas, un tornillo o husillo y una tuerca, entre las cuales existe un movimiento relativo de traslación y rotación simultáneas respecto al mismo eje. Los movimientos de rotación y traslación están relacionados por el paso de rosca del tornillo. Las aplicaciones de los tornillos de potencia se derivan de sus cualidades más resaltantes, entre las que se encuentran: Sencillez en su diseño.







Baja eficiencia en la transmisión.

La última cualidad que constituye una característica desventajosa puede solventarse por medio del uso de rodamientos de bolas, que tienden a disminuir el rozamiento y por tanto a incrementar dicha eficiencia. Todo lo anteriormente descrito, determina el campo de aplicación de estos elementos mecánicos, como son: Gatos mecánicos. Prensa de tornillo. Tornillos de avance de máquinas herramientas. Dispositivos de apriete de trenes de laminado. Maquinas universales de tracción y compresión. En la mayoría de sus aplicaciones, estos elementos se utilizan para “aumentar” las fuerzas o pares de torsión, lo cual se hace mediante una

relación de movimiento, mayor de la unidad, en la que el filete recorre una gran distancia a lo largo de la hélice, mientras que el elemento movido avanza una pequeña cantidad a lo largo del eje del tornillo.





Prensa manual de tornillo. Hoja de datos.

Tornillos de Potencia.1

Recommend Documents