UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA

CURSO : DIBUJO MECANICO II

UNIONES

Ing. Rosa María Tiburcio Alva

UNIONES SEPARABLES, DESMONTABLES, REMOVIBLES O DESARMABLES :

•Uniones a rosca:•Uniones por chavetas y lenguetas•Uniones por pasadores y clavijas•Uniones por estrías•Uniones por guías de deslizamiento

UNIONES A ROSCA: Las uniones a rosca son las más difundidas, dentro del tipo de uniones desarmables, en construcciones mecánicas. Estas uniones aseguran una buena fiabilidad del acoplamiento, comodidad de su montaje y desmontaje.La rosca sirve como medio de sujeción entre componentes; así también como elemento de transmisión de potencia (desplazamiento recíproco en el curso del funcionamiento de la máquina).

ROSCA:

Es la elaboración de forma helicoidal, ejecutada en el exterior o interior de una superficie cilíndrica (a veces cónica) de un componente.Los huecos helicoidales, determinados en un cilindro ( o cono) que gira por una cuchilla de roscar que se desplaza en traslación paralelamente a su eje, deja entre ellos salientes llamadas FILETES. Si el cilindro (o cono) es un vástago se obtiene un TORNILLO. Si el cilindro ( o cono) es un agujero, se obtiene una TUERCA. Cuando los filetes roscados son idénticos, el tornillo puede desplazarse dentro de la tuerca girando el uno con respecto al otro, constituyendo una unión desmontable rápida y resistente.

Rosca Interior : Es la elaborada en la parte interior de una superficie cilíndrica ó cónica. El componente así obtenido recibe el nombre de tuerca ó agujero roscado.

Rosca Exterior: Es la elaborada en la parte exterior de una superficie cilíndrica ó cónica. El componente así obtenido recibe el nombre de tornillo, eje ó vástago roscado.

Definiciones respecto a la rosca:

•Cresta: llamada también saliente, es la superficie de la cima que une dos lados de un hilo.•Raíz: llamada también fondo, garganta, valle o entrante, es la superficie de la sima que une los lados de dos hilos consecutivos.•Hilo: Es cada una de las crestas y raíces del filete.

Pr

Eje de la rosca

D

P

d

RaízCresta

Dp

•Diámetro exterior (ó mayor): Es el diámetro medido sobre la cresta del filete. Se le representa por :

d = diámetro mayor de una rosca exterior óD1= diámetro menor de una rosca interior

•Diámetro interior (ó menor): llamado también diámetro de raíz, es el diámetro medido en el fondo del filete. Se le representa por :

d1 = diámetro menor de una rosca exterior óD = diámetro mayor de una rosca interior

•A los diámetros D y d se les llama también diámetro de la rosca o diámetro nominal. •A los diámetros D1 y d1 se les llama también diámetro del núcleo.•Los diámetros D y d definen el diámetro de la rosca.

•Diámetro de paso: llamado también diámetro primitivo, diámetro medio o diámetro del flanco, es el diámetro de un cilindro o cono imaginario que cruza los hilos de una rosca de manera que hace iguales los anchos de los hilos y los anchos de los espacios cortados por el cilindro o cono. Se le representa por :

D2 = diámetro de paso de la rosca interior ód2 = diámetro de paso de la rosca exterior

•Paso : Es la distancia entre dos filetes consecutivos, medida paralela al eje del tornillo o de la tuerca. Se le representa por:

P = paso

• Avance: Es el desplazamiento de un punto de un filete medido paralelamente al eje del tornillo (o de la tuerca) en una vuelta completa.El avance en una rosca sencilla es igual al paso.El avance en una rosca múltiple es igual a un múltiplo del paso; para 2 filetes es igual a 2 veces el paso (llamada rosca doble o de doble entrada), para 3 filetes es igual a 3 veces el paso (llamada rosca triple ó de triple entrada), etc, es decir:

AVANCE = Número de entradas x paso

•Salida o desahogo de rosca: En el tallado de roscas exteriores o interiores sobre la superficie del componente con una herramienta cortante, al salir gradualmente la herramienta de la superficie fileteada corta la espira de perfil incompleto. El sector de la rosca con perfil incompleto se denomina salida o desahogo de rosca.

CLASIFICACION DE LAS ROSCAS

Según el perfil de la rosca, se clasifican en:•Roscas de perfil triangular: Es la rosca comúnmente usada en pernos, tornillos y tuercas de sujeción.

• Perfil triangular, en V, de V aguda o Sellers. actualmente es empleada comúnmente en trabajos de calderería o donde sea necesario tener juntas herméticas.

60°0,87 P

PP/2

•Rosca sencilla: Se dice que una rosca es sencilla, de un filete, de un hilo, o de una entrada, cuando en la distancia de un paso hay solo un filete.

•Rosca múltiple: se dice que una rosca es múltiple ó de 2,3,4 …..,n entradas cuando en la distancia de un paso existen 2,3,4,….,n filetes.

• Perfil nacional americano. Es la rosca estándar en los EEUU

• Perfil unificado. Rosca utilizada por EEUU, Cánada y Reino Unido.

17P/24

60°

P/8P/5 Redondeado o

planoP/2

• Perfil truncado a 60°. Utilizada por los Estados Unidos; se requiere algunas veces, cuando en vez de roscas de varias entradas, una rosca sencilla de perfil nacional unificado tendría demasiada profundidad.

• Perfil Whitworth o rosca de tubo. Es la rosca utilizada en la uniones de tubos y tuberías.

P P/8

Redondeada o plana a

0.137 55°

• Perfil métrico. Es la rosca creada por la ISA; actualmente ha sido reemplazado por el perfil ISO.

• Perfil ISO. Es la rosca internacional, usada predominantemente en tornillos y tuercas de sujeción.

•Perfil cuadrado. Perfil no normalizado por la dificultad que presenta para su tallado. Es utilizado para transmitir potencia.

P

P/2P/2P

P/2

•Perfil trapecial. Utilizado para transmitir potencia:

• Perfil trapecial. Usado en husillos en movimiento o regulación.• Perfil ACME. Usado en los Estados Unidos; ha reemplazado a la

rosca de filete cuadrado. Es mas resistente, más fácil de tallar, y permite el empleo de tuercas partidas o de desembrague que no pueden utilizarse con una rosca de filete cuadrado.

P 3P/8

P/2

29°

• Perfil ACME truncado. Rosca resistente y adecuada para las aplicaciones de transmisión de fuerza en que las limitaciones de espacio la hacen conveniente.

P 0.422P

0.3P

29°

• Perfil sinfín. Rosca de perfil similar a la rosca de perfil ACME, pero es mas profunda. Se usa en ejes para transmitir potencia a los engranajes sinfin.

• Perfil en diente de sierra. Llamado también perfil semitrapecial o perfil Buttress, es la rosca usada para casos de fuerte empuje axial en un solo sentido.

0,335P

0,68166P

29°

P P/2 0,31P

45°

0,163P

0,66P

P

7°

•Perfil redondo. Se hacen fundidas o laminadas.

• Perfil redondo. Se usa en husillos que estén sometidos a desgaste por suciedad y expuestos al peligro de deterioro por golpes, en tapas de plástico, en lapiceros, en botellas de vidrio, etc.

• Rosca eléctrica o Edison. Usada en lámparas eléctricas, bombillas y focos para alumbrado, así como partes parecidas.

R=P/4

P

P/2 P/2

P/2

Según el sentido de la hélice, se clasifican en :

•Rosca de hélice derecha•Rosca de hélice izquierda

Rosca triangular ISO.

ROSCA METRICA ISO

El perfil básico ISO para propósitos generales de roscas métricas y en pulgadas se determina por:

La figura de origen es un triangulo equilátero, cuya línea de base es paralela al eje de la rosca.

REPRESENTACIÓN DE ROSCAS:

Las roscas de tornillo podemos representarla de la siguiente manera:a) Representación simplificada

b) Representación detallada

c) Representación esquemática

REPRESENTACIÓN SIMPLIFICADA DE ROSCAS:

Las crestas de la rosca, excepto en las vistas ocultas, se representan con un trazo grueso, y las raíces de la rosca con una línea punteada. El final de la forma de rosca debe indicarse por un trazo continuo grueso.En la vista frontal, la cresta de la rosca se representa por una circunferencia de trazo continuo y el fondo de la rosca por tres cuartos de una circunferencia con trazo continuo fino, la interrupción de esta circunferencia puede realizarse en cualquier cuadrante; la distancia entre estas circunferencias es de 1.5 mm aproximadamente.

Rosca InteriorAgujero Pasante

Agujero Ciego

Agujero Ciego

ENSAMBLES ROSCADOS:

En los ensambles se recomienda, para uso general, la representación simplificada de las roscas. En las vistas seccionales, la parte roscada externamente siempre se muestra cubriendo la parte roscada internamente. En los dibujos de conjunto la líneas de la rosca macho ( tornillo) prevalecen sobre las de la rosca hembra (tuerca)

NOMENCLATURA ISO PARA ROSCAS

NOMENCLATURA ISO PARA ROSCAS DE TORNILLO

En el sistema, ISO métrico, las roscas se definen de acuerdo con su tamaño nominal (diámetro básico mayor) y su paso, ambos expresados en mm. En el sistema ISO métrico para tornillos, una M precede al tamaño nominal, y una X lo separa del paso .

Únicamente para la serie de rosca gruesa, el paso no se muestra a menos que se requiera la dimensión de la longitud de la rosca. Al especificar la longitud de la rosca, se usa una X para separar la longitud de la rosca del resto de las designaciones. Para roscas exteriores, debe darse en el dibujo la longitud o profundidad de la rosca.

Por ejemplo:Un diámetro de 10 mm, 1.25 de paso, y serie de cuerda fina, se expresa como M10 X 1.25. Un diámetro de 10 mm, paso de 1.5, serie de cuerda gruesa, se expresa como M10, y el paso no se muestra a menos que se requiera la longitud de la rosca. Si esta última rosca fuera de 25 mm de largo y se necesitara dicha información en el dibujo, la leyenda sería M10 X 1.5 X 25.

La designación completa para un tornillo en el sistema métrico ISO, además de la nomenclatura básica, comprende la identificación de la clase de tolerancia. La designación de la clase de tolerancia se separa de la nomenclatura básica con un guión e incluye el símbolo para la tolerancia de diámetro del paso seguido inmediatamente por el símbolo de tolerancia para la cresta. Cada uno de dichos símbolos consiste en un número que indica el grado de tolerancia, seguido por una letra que representa la posición de tolerancia (letra mayúscula para roscas interiores y minúsculas para roscas exteriores). Cuando son idénticos los símbolos del diámetro de paso y la cresta, sólo se da una vez el símbolo. La designación completa para un tornillo métrico ISO se usa sólo cuando los requerimientos de diseño lo garanticen.

Grado y clase de rosca: El ajuste de un tornillo es la cantidad de espacio libre entre las roscas interna y externa cuando está ensamblado.Se han establecido grados de tolerancia para cada uno de los dos elementos principales de una rosca paso diametral y cresta diametral. El número de grados de tolerancia refleja el tamaño de la tolerancia. Por ejemplo, las tolerancias de grado 4 son más pequeñas que las de grado 6, y las de grado 8 son mayores que las de grado 6.

Las tolerancias de grado 6 deben usarse en aplicaciones de agarre de calidad mediana. Tolerancias por abajo del grado 6 se utilizan en aplicaciones que involucran condiciones de fuego y/o longitudes de agarre cortas. Las tolerancias superiores al grado 6 son para calidad burda y/o longitudes de agarre grandes Además del grado de tolerancia se requiere una tolerancia posicional, que define los límites máximos del material respecto a los pasos y crestas diametrales de las roscas externas e internas.

Para roscas externas:•Posición de tolerancia e (permisividad grande)•Posición de tolerancia g (permisividad pequeña)•Posición de tolerancia h (sin permisividad)Para roscas internas:•Posición de tolerancia G (permisividad pequeña)•Posición de tolerancia H (sin permisividad)

Tornillo calidad 8.8La producción actual de tornillería está muy automatizada tanto en lo que respecta a la estampación de la cabeza como a la laminación de la rosca. Por lo tanto es fácil encontrar en los establecimientos especializados el tornillo que se necesite, siempre que esté dentro de la gama normal de fabricación.Los tornillos normales diferencian su calidad en función de la resistencia mecánica que tienen. La Norma (EN ISO 898-1) establece el siguiente código de calidades 4.6, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 10.9 y 12.9. Los fabricantes están obligados a estampar en la cabeza de los tornillos la calidad a la que pertenecen.

M20x2x60-5g6g-media 8.8

CLASIFICACION DE LAS UNIONES A ROSCA

Las uniones roscadas pueden clasificarse según el elemento que las une o según la aplicación que tengan:

•Según el elemento de unión•Unión por tornillos•Unión por pernos•Unión por espárragos

•Según su aplicación•Rosca de sujeción•Rosca de transmisión de potencia

Tornillo : Es un cilindro o vástago roscado externamente total o parcialmente provisto de cabeza, capaz de ser introducido en los agujeros de componentes ensamblados, cazando con una rosca preformada o formando su propia rosca y se aprieta o se afloja aplicando un momento torsor a su cabeza.

Clasificación de los tornillos:Atendiendo a su aplicación los tornillos se dividen en tornillos de fijación, tracción o sujeción, tornillos de ajuste, de coincidencia, de retención u opresores y tornillos de bloqueo.Según la forma de la cabeza del tornillo, estos se subdividen en tornillos de cabeza para destornillador y tornillos de cabeza para llave.

Extremos de tornillo:La configuración del extremo de los tornillos varia según la misión que deba cumplir. Las formas normalizadas están recogidas en ISO 4753.

 

Perno: es un sujetador roscado externamente, diseñado para ser introducido entre agujeros de componentes ensamblados y normalmente se aprieta o se afloja aplicando un momento de torsión a la tuerca. Los agujeros de los componentes a ensamblar no son roscados; de esta forma se obtiene un ensamble económico de varios componentes por presión de unos contra otros. Para conseguir un apriete eficaz, los tornillos deben quedar inmovilizados en lo que a rotación se refiere.

Principales tipos de pernos:

•Perno de cabeza exagonal•Perno de cabeza cuadrada•Perno para cemento•Perno de ojo•Perno de anclaje

TuercaEs todo componente con un agujero roscado en que encaja la rosca de un tornillo.

Contratuerca:Es una segunda tuerca que se dispone entre la tuerca y la superficie de trabajo, con lo cual se consigue inmovilizar la posición de la tuerca, independientemente de la tensión a que este sometido el tornillo en la parte en que sujeta a los componentes.

Principales tipos de tuercas:•Tuerca exagonal•Tuerca cuadrada•Tuerca de corona o almenada•Tuerca mortajada•Tuerca ranurada•Tuerca moleteada•Tuerca de sombrete o ciega•Tuerca de mariposa•Tuerca de cancamoTuercas especiales:•Tuercas de clavija de violin•Tuercas de travesaño•Tuercas de 4 brazos•Tuercas pal•Tuercas etoile •Tuercas de serie plana

Arandela: Son discos perforados que se usan para no dañar la superficie de los componentes que se unen por tornillos y están en contacto con la cabeza y la tuerca. Tiene por objeto hacer más uniforme la repartición del esfuerzo. Su empleo es imprescindible cuando se aprieta sobre materiales blandos (madera, cuero, etc).

Principales tipos de arandelas•Arandela plana•Arandela de presión, de muelle o Grower•Arandela estriada o dentada•Arandela de plato o BellevilleDentro de las arandelas especiales tenemos:•Arandela abierta cambiable•Arandela abierta pivotante•Arandela de seguridad con solapa

Unión por espárragos:

Son tornillos sin cabeza que van roscados en sus dos extremos (los cuales pueden ser de diferentes pasos). Un extremo del espárrago permanece empotrado en el componente que se considera fijo, mientras que en el otro extremo se rosca la tuerca que proporciona la unión.

Designación de las uniones roscadas:

Designación de tornillos y tuercasLa designación de tornillos y tuercas comprende:•La designación del nombre del (de la) tornillo (tuerca)•La designación de la rosca•La longitud del vástago del tornillo•La designación de la tolerancia dimensional de la rosca•La calidad de la tolerancia•La designación de las propiedades mecánicas

Ejemplos:Tornillo exagonal M20x2x60-5g6g-media 8.8Tuerca cuadrada M24x1-6H-fina8

Designación de las arandelas:

Las arandelas se designan por su nombre seguido del diámetro nominal del tornilloEjemplo:Arandela plana 10

También pueden designarse de acuerdo a las normas DIN, en la cual se da el diámetro interior de la arandela en vez del diámetro nominal del tornillo, seguido de la norma respectiva.

Ejemplos:

Arandela plana 10.5 DIN 126Arandela plana biselada 10.5 Din125Arandela de muelle B 12 DIN 127Arandela dentada J 7,4 DIN 6797-phrArandela de seguridad 21 DIN 93

Designación de los espárragos

La designación de los espárragos comprende:•Nombre•Designación de la rosca del extremo empotrado•Longitud del vástago•Propiedades mecánicas

Ejemplos:Espárrago M12x1.75x50-4.6