TEMA 12‐1
ELEMENTOS DE UNIÓN Ó
ELEMENTOS DE UNIÓN
UNIONES DESMONTABLES
Se entiende por “unión desmontable”, aquella que está realizada de tal forma que es posible desunir los elementos previamente unidos sin necesidad de romper ni las piezas unidas ni los elementos que constituyen la unión Las técnicas de mayor uso son: Roscas. Tornillos- Tuercas. Tornillos Tuercas Arandelas. Anillos elásticos o retenes. Pasadores. Pasadores Chavetas.
ELEMENTOS ROSCADOS
INTRODUCCIÓN Una rosca es un hueco U h h li id l construido helicoidal t id sobre b una superficie fi i cilíndrica, ilí d i con un perfil determinado y de una manera continua y uniforme, producido al girar dicha superficie sobre su eje y desplazarse una cuchilla paralelamente al mismo. mismo
ROSCA EXTERIOR O “MACHO” (TORNILLO)
ROSCA INTERIOR O “HEMBRA” (TUERCA)
Si ambos elementos, ya roscados con igual diámetro, ranura y hélice, se hacen girar uno sobre otro, alrededor del eje común, se deslizará una pieza en la l otra, t quedándose dá d encajados j d y fijos fij cuando d se suspende d ell giro. i Las ranuras talladas forman unos filetes en ambos elementos que pueden tener formas y dimensiones muy m diversas, di ersas creándose infinitas posibilidades
ELEMENTOS Y DIMENSIONES FUNDAMENTALES DE LAS ROSCAS HILO O FILETE: superficie prismática en forma de hélice constitutiva de la rosca. FLANCOS: caras laterales de los filetes. CRESTA: unión de los flancos por la parte exterior. exterior FONDO: unión de los flancos por la parte interior. VANO: espacio vacío entre dos flancos consecutivos. NÚCLEO: volumen ideal sobre el q que se encuentra la rosca. BASE: línea imaginaria donde el filete se apoya en el núcleo.
DIAMETRO EXTERIOR (dext): diámetro mayor de la rosca. DIAMETRO INTERIOR (dint): (di t) diámetro diá t menor de d la l rosca. DIAMETRO MEDIO (dmed): aquel que da lugar a un ancho de filete igual al del vano. ano DIAMETRO NOMINAL (d): diámetro utilizado para identificar la rosca. Suele ser el diámetro mayor de la rosca. rosca ANGULO DE FLANCOS (α): ángulo que forman los flancos según un plano axial. axial PROFUNDIDAD O ALTURA (h): es la distancia entre la cresta y la base de la rosca. PASO (p): distancia entre dos crestas consecutivas medida en dirección axial.
TORNILLO
TUERCA
Para evitar una multiplicaciĂłn excesiva de roscados se han establecido unas “roscas normalizadasâ€?, que con formas y proporciones i bi bien d fi id definidas, permiten it d dar respuesta t a todas t d l las necesidades de la industria.
CLASIFICACIÓN DE LAS ROSCAS L roscas se pueden Las d clasificar l ifi según ú diferentes dif t parámetros. á t SEGÚN SU POSICIÓN Rosca exterior o tornillo: la rosca se talla sobre el exterior del cilindro
Rosca Interior o tuerca: la rosca se talla sobre el interior del cilindro.
SEGÚN LA FORMA DEL FILETE ROSCAS TRIANGULARES
ROSCAS TRAPECIALES
ROSCAS REDONDAS
SEGÚN EL NÚMERO DE FILETES Rosca de R d una entrada: t d sii tiene ti un solo l hilo o filete; es el caso más habitual.
Rosca de varias entradas: si tiene varios hilos o filetes. Permite obtener grandes avances. avances
avance = número de entradas x paso
SEGÚN EL SENTIDO DE LA HÉLICE Rosca a derecha: R d h la l tuerca t avanza all girarla i l en ell sentido tid de d las l agujas j del d l reloj; es el caso más habitual.
Rosca a izquierda: la tuerca avanza al girarla en el sentido contrario a las agujas del reloj.
REPRESENTACION DE ROSCAS La norma UNE-EN ISO 6410-1-1996, ya nos advierte que la compleja representación de un roscado en las vistas laterales y los cortes, incluso sin tener en cuenta las verdaderas dimensiones, implica un elevado coste tanto en tiempo de ejecución como en claridad del dibujo. A Aconseja j que la l representación t ió detalla d t ll se utilice tili sólo ól en catálogos, tál publicaciones divulgativas, etc, sin tener en cuenta la exactitud de las medidas menores. Para los dibujos técnicos se debe usar la representación convencional. convencional
REPRESENTACIÓN MACHO
CONVENCIONAL
DE
ROSCAS
Para las roscas visibles en vistas laterales y en cortes, las crestas de la rosca se representan por un trazo continuo grueso (lugar geométrico de todas las crestas de la rosca) y los fondos de la rosca por un trazo continuo fino (lugar geométrico de todos los fondos de la rosca), separados una , mm. aproximadamente p ((no hace falta respetar p la altura de la distancia de 1,5 rosca). El límite de rosca útil debe indicarse por un trazo continuo grueso limitado por los trazos que definen el diámetro exterior de la rosca.
En caso de representar la rosca en corte, el rayado debe prolongarse hasta el trazo que limita las crestas de la rosca.
En la vista frontal, la cresta de la rosca se representa por una circunferencia de trazo continuo grueso y el fondo de la rosca por tres cuartos de una circunferencia i f i con trazo t continuo ti fi fino. L interrupci贸n La i t i贸 de d esta t circunferencia i f i puede realizarse en cualquier cuadrante, pero se aconseja que la parte abierta sea la superior derecha.
REPRESENTACIÓN CONVENCIONAL DE TALADROS ROSCADOS
En el caso de taladros ciegos, y teniendo en cuenta que hay que indicar la profundidad del taladro previo y la profundidad roscada, se recomienda i d la l representación t ió de d un detalle d t ll del d l taladro t l d a escala l ampliada. La designación y acotación de la rosca sobre dicho detalle, facilitará una correcta interpretación del dibujo.
Las roscas exteriores deben ocultar las roscas interiores. UNIĂ“N DE TRES ELEMENTOS (CONJUNTO).
Cuando un plano de corte afecta longitudinalmente g a un tornillo, este no se rayará. Sólo se rayará cuando presente en su interior elementos característicos que sea necesario definir.
Cuando se cortan elementos roscados, el rayado debe llegar hasta las líneas gruesas. g
ACOTACIÓN DE ROSCAS
En las roscas exteriores se acotan el diámetro nominal (d) ( ) y la longitud útil de roscado (b).
En las roscas interiores se acotan el diámetro nominal de la rosca (d), la longitud útil de roscado (b) y la profundidad del taladro ciego previo al roscado (l).
DESIGNACIÓN DE LAS ROSCAS El tipo ti de d rosca se indicará i di á en la l cota t por medio di de d su designación. d i ió En general, esta designación incluye los siguientes datos: Abreviatura del tipo de rosca. Diámetro nominal. Paso del perfil. perfil Sentido de la hélice. A esta designación se le pueden añadir indicaciones complementarias, complementarias como por ejemplo: clase de tolerancia, número de entradas, etc.
DESIGNACIÓN DE LAS ROSCAS NORMALIZADAS
En las vistas laterales, si no estรก definida por la forma, debe acotarse la longitud roscada.
EJEMPLOS DE ACOTACIÓN DE ROSCAS
En general, las roscas son a derechas, por lo que no es necesario especificarlo en la designación del roscado; en cambio, las roscas a i izquierdas i d d b á especificarse deberán ifi añadiendo ñ di d la l abreviatura b i t “LH” a la l designación del roscado. Las roscas a derechas y a izquierdas i q ierdas de una na misma pieza pie a deberán designarse en todos los casos, distinguiéndose con las abreviaturas “RH” y “LH” respectivamente, añadidas a continuación de la designación del roscado. roscado
ELEMENTOS DE UNIÓN ROSCADOS TORNILLOS
•
Funciones: – Transformador de movimiento lineal en circular y viceversa (Husillo). – Elemento de unión entre varios elementos.
Tipos
de tornillos Tornillo de Montaje: La cabeza del tornillo ejerce una presión que garantiza la unión. Tornillo de Presión: La fuerza que garantiza la unión la ejerce la punta de la espiga. Tornillo de Fijación (Prisionero): se interpone entre dos elementos. Tornillo de guía: Permite un movimiento relativo entre los cuerpos que une ( rotación o traslación)) e impide q p el otro.
Tornillo de Montaje
Tornillo de Fijaci贸n (Prisionero)
Tornillo de Presi贸n
Tornillo de gu铆a
EJEMPLO
Tipos pos de cabe cabezas as
Tipos de vรกstagos
Tipos p de tornillos
Acotación de Tornillos ((ISO 225)) •
Tornillos de cabeza prismática. – Longitud total de la espiga del elemento (l). – Longitud de rosca (b). L i dd (b)
•
Tornillos de cabeza avellanada. – Longitud total del tornillo, incluyendo la cabeza (l). – Longitud de rosca (b).
•
Tornillos con extremos en punta o con espiga. – La longitud de rosca (b) incluye el extremo en punta o espiga ( c).
Designación de los Tornillos •
Se designan mediante la designación completa de la Rosca, seguida del símbolo “X”, de la longitud total, de la clase de calidad y de la Norma que lo define Norma que lo define.
Ejemplos
Tornillo M10 X 30, clase 5,6 DIN 601
Tornillo M8 X 1,5 X 40, clase 5,6 DIN 912
ELEMENTOS DE UNIÓN ROSCADOS TUERCAS
• Definición: – Elemento con orificio roscado para recibir un Elemento con orificio roscado para recibir un Tornillo. • Aplicaciones: – Sujetar elementos (Tuercas de montaje). – Transformar movimientos. T f i i • Tipos: – Apretadas con llave. – Apretadas a mano.
Tipos de Tuercas (apretadas a llave)
Tipos de Tuercas (apretadas a mano)
Designación de las Tuercas •
Se designan mediante la designación completa de la Rosca, seguida de la clase de calidad y de la norma que la define.
Ej Ejemplo l Una tuerca estrecha de M10 y clase de calidad 8, se designará: M10 clase 8 DIN 936
ELEMENTOS DE UNIÓN ROSCADOS PERNOS
• Definición – Elemento formado por un tornillo y una tuerca del mismo Elemento formado por un tornillo y una tuerca del mismo diámetro nominal. • Aplicaciones – Ensamblaje de piezas. Los agujeros no deben estar roscados. • Designación – Perno “tipo de tornillo” X longitud, “tipo de tuerca”. Tornillo
DESIGNACION Perno tornillo DIN 601, M10 X 50, tuerca DIN 934 Arandela
Tuerca
ELEMENTOS DE UNIÓN ROSCADOS ESPARRAGOS
•
Definición: – Vástago roscado en sus dos extremos separados por una porción lisa á ó sin roscar. Uno de los extremos es plano con chaflán y el otro bombeado. – La tuerca irá siempre en el extremo bombeado.
•
Aplicaciones: – En lugar de Tornillos cuando el metal de la pieza es poco resistente o En lugar de Tornillos cuando el metal de la pieza es poco resistente o cuando las piezas a ensamblar tienen mucho espesor o es necesario d desmontarlo con frecuencia. t l f i
•
Acotación: – Sigue los criterios convencionales de acotación de roscas aunque debe acotarse la salida de rosca.
•
Designación: – Espárrago Espárrago “designación designación de la rosca del extremo empotrado (si es de la rosca del extremo empotrado (si es distinta del extremo libre)” “designación de la rosca en el extremo libre” X libre X “ longitud libre, longitud libre ” Norma correspondiente. Norma correspondiente
DESIGNACION Espárrago corto M 8 X 1,25 – M 8 X 1 X 70 UNE 17-082
OTROS ELEMENTOS DE UNIÓN DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD DE LA UNIÓN ARANDELAS
ARANDELAS Son un complemento S l t de d las l uniones i atornilladas. t ill d S Son piezas, generalmente de forma cilíndrica o prismática, dotadas con un taladro central.
Se colocan entre el tornillo y la p pieza o entre la tuerca y la p pieza p para q que actúe: Aumentando la superficie de contacto y repartiendo la presión de apriete. Protegiendo la superficie de la pieza de las deformaciones producida por los movimientos de la tuerca. Inmovilizando el sistema tuerca-tornillo cuando no se usa contratuerca (doble tuerca) o tornillos prisioneros.
Para algunos usos se han impuesto las arandelas de material pl谩stico. S clasifican Se l ifi por su uso: De apoyo. De fijaci贸n. fijaci贸n
Elementos Roscados: Pernos con arandela
Elementos Roscados: Espรกrragos con arandela
ARANDELAS: DESIGNACIÓN L designación La d i ió de d una arandela d l incluye i l l siguientes los i i t datos: d t
Tipo de arandela según su forma. Diámetro del taladro. Norma que la define. define
Ejemplo: Arandela plana 10,5 10 5 DIN 125
ARANDELAS ELÁSTICAS Este E t tipo ti d arandelas de d l provocan la l inmovilización i ili ió de d las l uniones i atornilladas gracias a la elasticidad que presenta el material que las constituye, que origina una presión entre los flancos de las roscas del tornillo y de la tuerca; t erca a su s vez, e la eficacia de esta inmovilización inmo ili ación viene iene incrementada por la incrustación del material de la arandela en la tuerca y en la pieza.
Existen diferentes tipos de arandelas elásticas. Una de las más utilizadas es la arandela de muelle o arandela Grower DIN 127. Esta arandela consiste en un anillo abierto, de sección cuadrada, en forma de muelle de una espira, cuyo paso es igual al espesor y cuyo sentido de arrollamiento debe ser inverso al de la rosca.
ARANDELA CON SOLAPA La arandela con solapa DIN 93 se puede utilizar en la inmovilización de tornillos y tuercas que presentan forma prismática al deformar permanente el material q que la constituye. y Es una arandela provista de una o dos solapas. Cuando la tuerca está apretada, p una de las solapas p se dobla sobre una de las caras de la p pieza, para bloquear la arandela; mientras que la otra solapa se dobla sobre una de las caras de la tuerca, quedando de este modo imposibilitado el giro de ésta.
OTROS ELEMENTOS DE UNIÓN PASADORES
PASADORES. S elementos Son l t metálicos, táli generalmente l t cilíndricos ilí d i o ligeramente li t cónicos. ó i Se utilizan para fijar en su posición y/o alineación los elementos de una máq ina Se colocan en taladros realizados máquina. reali ados sobre las piezas pie as que q e han de quedar en posición fija, facilitando su montaje y desmontaje. Cilíndricos: UNE 17061 (ISO 2338) - Con extremos lisos. - Con extremos achaflanados - Con extremos bombeados. bombeados
C贸nicos: (DIN 7977) - Con espiga: roscada o no - Sin Si espiga. i
Ranurados: (DIN 1471-1477). Tienen ranuras ((los m谩s comunes 3)) en sentido del eje, j , en p parte o en toda su longitud.
OTROS ELEMENTOS DE UNIÓN ANILLOS DE SEGURIDAD
ANILLOS ELÁSTICOS O RETENES. Son piezas S i similares i il a las l arandelas, d l pero con un uso distinto. di ti t Se S utilizan tili para evitar el desplazamiento de ejes o tornillos. Son abiertas, abiertas se colocan en ran ranuras ras del eje y/o /o del agujero ag jero actuando act ando como tope. Se pueden deformar en el sentido del diámetro para facilitar su colocación.
OTROE ELEMENTOS DE UNIÓN
DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD DE LA UNIÓN Ó
INTRODUCCIÓN Los dispositivos de seguridad tienen por objeto inmovilizar los tornillos y t tuercas en ell punto t conveniente i t para impedir i di su aflojamiento fl j i t bajo b j lla acción ió de vibraciones, golpes, cambios de temperatura, etc. Consecuencia Consec encia del juego j ego existente e istente entre la rosca del tornillo y la rosca de la tuerca, en caso de producirse vibraciones, golpes o dilataciones, llega un momento en que deja de haber contacto entre ambas roscas, produciéndose el aflojamiento. aflojamiento Estos dispositivos pueden actuar de varias formas: Por deformación elástica de alguna de sus partes. Por deformación permanente de éstas. Por interposición de un obstáculo.
CONTRATUERCA Consiste en la utilización de una segunda tuerca, de menor altura que la principal, i i l cuya función f ió no es la l de d aprisionar i i l piezas, las i sino i tan t solo l la l de d no permitir que se afloje aquella, al provocar una tensión en el propio tornillo, que bloquea el conjunto. Se procede de la siguiente forma: 1. Atornillar la tuerca y apretar la misma contra la pieza. 2 Atornillar la contratuerca. 2. contratuerca 3. Bloquear la contratuerca contra la tuerca, sujetando esta última con una llave. De esta forma quedan las dos tuercas bloqueadas sobre la rosca del tornillo. tornillo Normalmente la contratuerca suele ser una tuerca hexagonal rebajada DIN 936, o bien, una tuerca de seguridad DIN 7967.
TUERCA Y PASADOR La inmovilización L i ili ió se efectúa f tú mediante di t la l utilización tili ió de d una tuerca t provista i t de d ranuras laterales y un pasador. Para conseguir conseg ir la inmovilización inmo ili ación se procede de la siguiente sig iente forma: forma
1. Atornillar la tuerca y apretar p la misma contra la pieza. 2. Taladrar transversalmente el vástago del tornillo, haciendo coincidir el taladro con una de las ranuras de la tuerca. 3. Introducir el pasador en el taladro.
Se puede utilizar una tuerca hexagonal almenada DIN 935 con un pasador de aletas DIN 94. Este pasador está formado por un alambre de sección semicircular i i l doblado d bl d sobre b síí mismo i y formando f d un ojal j l que actúa tú de d tope t y facilita su extracción. Una vez introducido en su alojamiento se doblan en sentido opuesto los extremos sobresalientes de las aletas, con lo cual, el pasador queda q eda inmovilizado. inmo ili ado La designación de un pasador de aletas incluye los siguientes datos: diámetro del alambre, alambre longitud de la aleta y norma que lo define. define Por ejemplo: Pasador de aletas 3x35 DIN 94.
OTROS ELEMENTOS DE UNIÓN CHAVETAS
ELEMENTOS DE UNIÓN PARA LA TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTOS. MOVIMIENTOS CHAVETAS Y CHAVETEROS
CHAVETAS. S piezas Son i utilizadas tili d para hacer h que una rueda d y un eje j giren i solidarios. lid i
Las chavetas se clasifican por su forma y por la manera de actuar. Por su posici贸n pueden ser: Longitudinales: paralelas al eje. Tangenciales: tangentes al eje. eje Transversales: perpendiculares al eje.
CHAVETA LONGITUDINAL Colocada seg煤n la direcci贸n del eje
CHAVETA TRANSVERSAL Colocada perpendicular al eje
CHAVETA TANGENCIAL Colocada tangente al eje
La forma, con ligeras variaciones, suele ser prism谩tica con cierta pendiente alguna de sus caras, pudiendo tener en uno de sus extremos un tal贸n.
Una forma muy comĂşn de chavetas es la que conoce, en algunos casos, como lengĂźeta, g que tiene todas sus caras paralelas, con los extremos rectos o redondeados. Algunas, para evitar que se desplacen se fijan al eje con tornillos prisioneros o cilĂndricos embutidos.
Existen unas chavetas en forma de luneta denominadas de disco o Woodroof. S se utilizan para esfuerzos peque単os.
Las zonas habilitadas para encajar las chavetas, en el eje y el agujero, se denominan chaveteros. Como las chavetas, están normalizadas en su espesor y anchura h en relación l ió con ell diámetro diá t del d l eje j en ell que han h de d actuar. t
En el agujero, la forma será un canal canal, de las dimensiones correspondientes a la chaveta, a todo lo largo del cubo de la rueda, dibujándose en el perfil la línea correspondiente, y en su caso, una flecha indicando la dirección de la pendiente,, si la tiene. Si sólo se p requiere la vista de perfil para definir la rueda, se dibujará una vista parcial del agujero para dimensionar el chavetero.
En el eje, es un canal con las medidas de altura y anchura dadas en las tablas normalizadas. La longitud, g que en g general es tambiĂŠn normalizada, es independiente del diĂĄmetro del eje.
Como los C l ejes j generalmente l t no se cortan, t si tienen un chavetero, es necesario hacer una rotura parcial para acotar la longitud y profundidad del mismo, mismo y una vista local para indicar forma y anchura. Cuando el chavetero estĂĄ de frente se suele dar una secciĂłn desplazada. desplazada
Cuando el eje tiene una forma c贸nica la chaveta se puede colocar paralela al eje del cono o paralela a la generatriz.
Acanalados o Ranurados Secciones transversales
ranurado
De perfil de evolvente
dentado
poligonal