Clase 4-tornillo De Potencia

Ingeniería Industrial

Tornillo de Potencia Ing. ALAN ZAVALA Orlando

TORNILLO DE POTENCIA Los tornillos de potencia son dispositivos que permite cambiar un movimiento angular por un movimiento lineal y se emplea para transmitir potencia

Esquema de un tornillo de potencia Collarín de empuje es una superficie de apoyo entre el elemento que está fijo y el elemento que gira

Se utiliza para: •Levantar pesos (Gatos de tipo tornillo Levantar pesos (Gatos de tipo tornillo de automóviles) •Para ejercer fuerzas de gran magnitud como en el caso de los compactadores •Para obtener un movimiento axial como en el tornillo de avance del torno

Ejemplo: Determinar las dimensiones de un tornillo de potencia de rosca trapecial de acero DIN St37-3 con Sy =225 MPa que levantará una carga de 2000 N a una altura de 300 mm . Considere el factor de fricción entre la nuez y el tornillo f1=0,15. Considere factor de seguridad 3. Calcule también la eficiencia del tornillo

Datos: F=2000 N f1=0,15 L=300 mm. Sy= 225 MPa Ks =3

Solución:

1. Determinando el diámetro de núcleo del tornillo de potencia

K=1,56 para choque débil y lubricación periódica

2. El esfuerzo de fluencia es Sy=225 MPa

3. Luego

4. De tabla de rosca trapecial se tiene : d1= 9,5 mm. Diámetro de núcleo d2 = 12 mm. Diámetro de flanco d = 14 mm. Diámetro de rosca

p = 4 mm. paso

ROSCA TRAPECIAL

DIN 108

d 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 d1 6,5 8,5 9,5 11,5 13,5 15,5 16,5 18,5 20,5 22,5 23,5 25,5 d2 p

8,5 10,5

12

14

16

18

19,5

3

4

4

4

4

5

3

21,5 23,5 25,5

27

29

5

6

6

5

5

5. Hallando ángulo de hélice:

6. Como p=4

L = 4*75 = 300 mm.

7. Angulo de fricción

8. Hallando la eficiencia

η= 0,415 para La eficiencia 50% (ver pág. 18)

η= la42% rosca Tr14x4 es

RH Rosca derecha

LH Rosca Izquierda

9. Hallando el momento en función al rendimiento

T=3,031 N-mLa Tensión de torsión es Luego:

10. El esfuerzo de Tensión en el Tornillo es:

11. El esfuerzo equivalente:

σeq = 42,05 MPa

12. Hallando Øn para ver si ocurre autobloqueo

El autobloqueo ocurre si:

0,158> 0,11

Como 0,158 > 0,11 Luego: ocurre

13. Velocidad de rotación a considerar

14. Velocidad de avance

DIN 103-7H Material: G-CuSn 7 ZnPb

Trapezoidal nut TGM-EFM

Presión (p) en los flancos aceptable para los tornillos de potencia Acero-Hierro

5-7

Acero – Bronce 5 a 15 Acero-Acero

7,5 a 10

13. Determinando la longitud de la tuerca , considerando material bronce

Reemplazando los valores numéricos en la fórmula se tiene:

De tabla pág. 25 se tiene : Tuerca TGM-EFM Tr14*4*RH

DIN 103-7H Material: G-CuSn 7 ZnPb

Pág. 25 Trapezoidal nut TGM-EFM

14. Potencia necesaria

Se recomiend

Para entrar en pantalla y verificar las dimensiones del tornillo de potencia se realiza los siguientes pasos

Click en

Click en

Colocar : E, Sy, factor de seguridad Ks, F, H, L. Colocar Check Calculation y OK Para Obtener el diámetro, colocar en Screw Diameter Design, luego OK

http://www.tribologyabc.com/sub24.htm

Ejemplo: Calcular la carga que podrá soportar un tornillo de potencia cuya rosca trapecial es Tr16x4-RH de acero SAE 1040 y levantará dicha carga a una altura de 300 mm. Considere el factor de fricción entre la nuez y el tornillo f1=0,15.Determine la longitud de la nuez . Calcule la eficiencia del tornillo,y el motor que se empleará para su funcionamiento. Considere f.s 3.

Datos: Rosca Tr16x4-RH SAE 1040 f.s =3

Solución: 1. El esfuerzo de fluencia del Acero SAE 1040 es: Sy = 374 MPa σdis = 0,6*Sy

σdis = 0,6*374 = 224,4 MPa

ROSCA TRAPECIAL

DIN 108

d 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 d1 6,5 8,5 9,5 11,5 13,5 15,5 16,5 18,5 20,5 22,5 23,5 25,5 d2 h

8,5 10,5

12

14

16

18

19,5

3

4

4

4

4

5

3

21,5 23,5 25,5

27

29

5

6

6

5

5

2. Hallando la fuerza:

F=4980, 38Hallando N 3. ángulo de hélice:

4. Considerando h=4 Lred =h*L =4*75=300 mm. 5. Angulo de fricción

6. Hallando la eficiencia

η= η= 0,359 36% La eficiencia para la rosca Tr16x4 es 46% (ver pág. 18)

RH Rosca derecha

LH Rosca Izquierda

7. Hallando el momento en función al rendimiento

T=8,8 N-m La Tensión de torsión es Luego:

8. El esfuerzo de Tensión en el Tornillo es:

9. El esfuerzo equivalente:

σeq = 70,029 MPa

10. Hallando Øn para ver si ocurre autobloqueo

11.El autobloqueo ocurre si:

0,158>0,0 877 Como 0,158 > 0,0877

12. Velocidad de rotación a considerar

13. Velocidad de avance

DIN 103-7H Material: G-CuSn 7 ZnPb

Pág. 25 Trapezoidal nut TGM-EFM

14. De tabla pág. 25 se tiene que la longitud de la nuez es: m= 44 mm. Tuerca TGM-EFM Tr16*4*RH

15. Potencia necesaria