9. Dibujo e Interpretación de Roscas

8/17/2019 9. Dibujo e Interpretación de Roscas

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ELEMENTOS ROSCADOS

Los elementos roscados se usan extensamente en la fabricación de casi

todos los diseños de ingeniería. Los tornillos suministran un método

relativamente rápido y fácil para mantener unidas dos partes y para ejercer una

fuerza que se pueda utilizar para ajustar partes movibles.

DEFINICIONES DE LA TERMINOLOGIA DE ROSCAS

Rosca: es un filete continuo de sección uniforme y arrollada como una elipse

sobre la superficie exterior e interior de un cilindro.

Rosca externa: es una rosca en la superficie externa de un cilindro.


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Rosca Interna: es una rosca tallada en el interior de una pieza tal como en una

tuerca.

Diámetro Interior: es el mayor diámetro de una rosca interna o externa.

Diámetro del núcleo: es el menor diámetro de una rosca interna o externa.

Diámetro en los flancos (o medio): es el diámetro de un cilindro imaginario

que pasa por los filetes en el punto en el cual el anc!o de estos es igual al

espacio entre los mismos.

Paso: es la distancia entre las crestas de dos filetes sucesivos. "s la distancia

desde un punto sobre un filete !asta el punto correspondiente sobre el fileteadyacente medida paralelamente al eje.

Avance: es la distancia que avanzaría el tornillo relativo a la tuerca en una

rotación. #ara un tornillo de rosca sencilla el avance es igual al paso para uno

de rosca doble el avance es el doble del paso y así sucesivamente.

El ángulo de la hélice o rosca ( )$ "sta relacionado en el avance y el radio

medio %r m& por la ecuación$

mr

avance

''(tan

π

α =


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ROSCAS AMERICANAS

#1 - 64 - NC Ø

0.073”

1/4 - 20 – NC 1-8-NC

#1 - 72 - NF 1/4 - 28 – NF 1-12-NF

#2 - 56 - NC Ø0.088”

5/16 - 18 – NC 1 1/4 -7 - NC

#2 - 64 – NF 5/16 - 24 – NF 1 1/4 - 12 - NF

#3 - 48 - NC Ø0.099”

3/8 - 16 – NC 1 3/8 - 6 - NC

#3 - 56 - NF 3/8 - 24 – NF 1 3/8 - 12 - NF

#4 - 40 - NC Ø0.112”

7/16 - 14 – NC 1 1/2 - 6 - NC

#4 - 48 – NF 7/16 - 20 – NF 1 1/2 - 12 - NF

#5 - 40 - NC Ø0.125

1/2 - 13 - NC 1 3/4 - 5

#5 - 44 – NF 1/2 - 20 –NF 2 - 4 1/2#6 - 32 - NC Ø0.138”

9/16 - 12 – NC 2 1/4 - 4 1/2

#6 - 40 – NF 9/16 - 18 – NF 2 1/2 – 4

#8 - 32 - NC ØO.164

5/8 - 11 - NC 2 3/4 - 4

#8 - 36 – NF 5/8 - 18 - NF 3 – 4

#10 - 24 - NC Ø0.190

3/4 - 10 –NC 3 1/4 - 4

#10 - 32 – NF 3/4 - 16 - NF 3 1/2 - 4#12 - 24 - NC Ø0.216

7/8 - 9 - NC 3 3/4 - 4

#12 - 28 – NF 7/8 - 14 - NF 4 - 4

ROSCAS METRICAS

M1.6x .35 M12x 1 M22x 1.5 M33x 1M1.6x .2 M12x 1.25 M22x 2 M33x 1.5M2x .4 M12x 1.5 M22x 2.5 M33x 2M2.5x .45 M12x 1.75 M24x 1 M33x 3M3x .5 M14x 1 M24x 1.5 M33x 3.5

M3.5x .6 M14x 1.25 M24x 2 M36x 1.5M4x .7 M14x 1.5 M24x 3 M36x 2M5x .8 M14x 1.75 M25x 1 M36x 3M6x .75 M16x 1.5 M25x 1.5 M36x 4M6x 1 M16x 2 M25x 2 M42x 1.5M7x .75 M18x 1 M27x 1 M42x 2M7x 1.25 M18x 1.5 M27x 1.5 M42x 3


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M8x .75 M18x 2 M27x 2 M42x 4M8x 1 M18x 2.5 M27x 3 M42x 4.5

M8x 1.25 M20x 1 M30x 1 M45x 1.5M10x .75 M20x 1.5 M30x 1.5 M45x 2M10x 1 M20x 2 M30x 2 M45x 3M10x 1.25 M20x 2.5 M30x 3 M45x 4M10x 1.5 M45x 4.5

NORMAS Y ESTANDARES

!R"A#I$%!$ DE #!R%A&I'AI!#

"n la tabla que se presenta a continuación se indican los organismos de

normalización de varias naciones.

PAISABREVIATURA DE LA

NORMA

ORGANISMONORMALIZADOR

)nternacional )*++rganización )nternacional de

,ormalización.

"spaña -,"

)nstituto de acionalización y

,ormalización./lemania 0), 1omité de ,ormas /lemán.

usia 2+*3+rganismo ,acional de

,ormalización *oviético.

4rancia ,4 /sociación 4rancesa de ,ormas.

)nglaterra 5*) )nstituto de normalización )ngles.

)talia -,)"nte ,acional )taliano de

-nificación.

/mérica -*/*))nstituto de ,ormalización para los

"stados de /mérica.

REPRESENTACIÓN, ACOTACIÓN Y DESIGNACION DE

PIEZAS NORMALIZADAS


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"n la inmensa diversidad de mecanismos y maquinas en general una

gran cantidad de piezas accesorias que los componen tienen unas formas y

dimensiones ya predeterminadas en una serie de normas es decir son piezas

normalizadas.

"n general la utilización de piezas normalizadas facilita en gran medida

la labor de delineación ya que al utilizar este tipo de piezas evitamos tener

que realizar sus correspondientes dibujos de taller. "stas normas especificaran$

forma dimensiones tolerancias materiales y demás características técnicas.

DESIGNACIÓN DE LOS TORNILLOS

5ásicamente la designación de un tornillo incluye los siguientes datos$

tipo de tornillo seg6n la forma de su cabeza designación de la rosca longitud

y norma que lo define. / estos datos se pueden añadir otros referentes a la

resistencia del material precisión etc.

"jemplo$ Tornillo hexagonal M20 x 2 x 60 x To DIN 960.mg 8.8

7 al analizar cada elemento vemos que.

a& 0enominación o nombre$ 3ornillo 8exagonal

b& 0esignación de la osca$ 9(: x (

c& Longitud del vástago$ ;:

d& 3o$ 1abezas in saliente en forma de plato

e& ,orma que especifica la forma y característica del tornillo$ 0),


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f& m.g$ "jecución y precisión de medidas

g& =.=$ clase de resistencia o características mecánicas.

La longitud que interviene en la designación es la siguiente$

>. "n general la longitud indicada se corresponde con la longitud total del

vástago.

(. #ara tornillos con extremo con tetón la longitud indicada incluye la

longitud del tetón.

?. #ara tornillos de cabeza avellanada la longitud indicada es la longitud total

del tornillo.

d

d

d

DESIGNACION DE LAS ROSCAS

.


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La designación o nomenclatura de la rosca es la identificación de los

principales elementos que intervienen en la fabricación de una rosca

determinada, se !ace por medio de su letra representativa e indicando la

dimensión del diámetro exterior y el paso. "ste 6ltimo se indica directamente

en milímetros para la rosca métrica mientras que en la rosca unificada y

@itAort! se indica a través de la cantidad de !ilos existentes dentro de una

pulgada.

#or ejemplo la rosca 9 ?B x :; indica una rosca métrica normal de

?B mm de diámetro exterior con un paso de :; mm. La rosca @ ?CD EEF >:

equivale a una rosca @itAort! normal de ?CD pulg de diámetro exterior y >:

!ilos por pulgada.

La designación de la rosca unificada se !aced e manera diferente$ #or

ejemplo una nomenclatura normal en un plano de taller podría ser$

*+ , -. /#0 , 12 , &3

7 al examinar cada elemento se tiene que$

>CD de pulgada es el diámetro mayor nominal de la rosca.

(= es el numero de rosca por pulgada.

-,4 es la serie de roscas en este caso unificada fina.

?5$ el ? indica el ajuste %relación entre una rosca interna y una externa

cuando se arman&G 5 indica una tuerca interna. -na / indica una tuerca

externa.

L8 indica que la rosca es izquierda. %1uando no aparece indicación

alguna se supone que la rosca es derec!a&


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La tabla siguiente entrega información para reconocer el tipo de rosca a

través de su letra característica se listan la mayoría de las roscas utilizadas en

ingeniería mecánica

Símbolos de os!"do m#s !om$%es De%om&%"!&'% $s$"l O("s

/merican #etroleum )nstitute /#)

5ritis! /ssociation 5/

)nternational *tandards +rganisation )*+

osca para bicicletas 1

osca "dison "

osca de filetes redondos d

osca de filetes trapezoidales 3r

osca para tubos blindados #2 #r

osca @!itAort! de paso normal 5*@ @

osca @!itAort! de paso fino 5*4

osca @!itAort! cilíndrica para tubos 5*#3 H

osca @!itAort! 5*#

osca 9étrica paso normal 9 *)

osca 9étrica paso fino 9 *)4

osca /mericana -nificada p. normal -,1 ,1 -**osca /mericana -nificada p. fino -,4 ,4 */"

osca /mericana -nificada p.exrafino -,"4 ,"4

osca /mericana 1ilíndrica para tubos ,#*

osca /mericana 1ónica para tubos ,#3 /*3#

osca /mericana paso especial -,* ,*

osca /mericana 1ilíndrica IdrysealI para tubos ,#*4

osca /mericana 1ónica IdrysealI para tubos ,#34

1on respecto al sentido de giro en la designación se indica IizqI si es

una rosca de sentido izquierdo no se indica nada si es de sentido derec!o. 0e

forma similar si tiene más de una entrada se indica I( entI o I? entI. *i no se


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indica nada al respecto se subentiende que se trata de una rosca de una entrada

y de sentido de avance derec!o.

"n roscas de fabricación norteamericana se agregan más símbolos para

informar el grado de ajuste y tratamientos especiales

"s posible crear una rosca con dimensiones no estándares pero siempre

es recomendable usar roscas normalizadas para adquirirlas en ferreterías y

facilitar la ubicación de los repuestos. La fabricación y el mecanizado de

piezas especiales aumenta el costo de cualquier diseño por lo tanto se

recomienda el uso de las piezas que están en plaza.

4i5os de Rosca

Rosca en 6 Aguda

*e aplica en donde es importante la sujeción por fricción o el ajuste como en

instrumentos de precisión aunque su utilización actualmente es rara.

;:J

: =

K

#

##C(


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Rosca Redondeada

*e utiliza en tapones para botellas y bombillos donde no se requiere muc!a

fuerza es bastante adecuada cuando las roscas !an de ser moldeadas o

laminadas en c!apa metálica.

Rosca #acional Americana /nificada

"sta la forma es la base del estándar de las roscas en "stados -nidos 1anadá y

2ran 5retaña.

#CD

#

#C( #C(

# C (

> K # C ( D;:J

#C=#CBedondeado o

plano

#C(


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Rosca uadrada

Esta rosa !"$ tra%s&'t'r to$as (as )"r*as % $'r'+% as'

!ara((a a( , a s s &o$'a (a )or&a $ (t "a$ra$o

$%$o( "%a o%''$a$ o '%('%a'+% $ 5 a (os (a$os.

Rosca Acme

8a reemplazado generalmente a la rosca de filete truncado. "s más resistente

más fácil de tallar y permite el empleo de una tuerca partida o de desembrague

que no puede ser utilizada con una rosca de filete cuadrado.

Las roscas /cme se emplean donde se necesita aplicar muc!a fuerza. *e

usan para transmitir movimiento en todo tipo de máquinas !erramientas gatos

prensas grandes M1N tornillos de banco y sujetadores. Las roscas /cme tienen

un ángulo de rosca de (


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8ay tres clases de rosca /cme (2 ?2 y D2 y cada una tiene !olguras

en todas dimensiones para permitir movimiento libre. Las roscas clase (2 se

usan en la mayor parte de los conjuntos. Las clases ?2 y D2 se usan cuando se

permite menos juego u !olgura como por ejemplo en el !usillo de un torno o

de la mesa de una maquina fresadora.

# ?#C=

# C (

(


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Rosca 7hit8orth

-tilizada en 2ran 5retaña para uso general siendo su equivalente la rosca

,acional /mericana.

Rosca $in 0in

*e utiliza sobre ejes para transmitir fuerza a los engranajes sinfín.

:.;D:#

:??B#

: ;

= > ; ; #(#

# #C=

edondeada o plana a

:.>?K BBJ


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Rosca 4ra5e9oidal

"ste tipo de rosca se utiliza para dirigir la fuerza en una dirección. *e emplea

en gatos y cerrojos de cañones.

TORNILLOS

Definicin:

#ieza cilíndrica de metal cuya superficie tiene un resalte en espiral de

separación constanteG este se emplea como elemento de unión suele enroscarse

en una tuerca y el mismo puede terminar en punta planos o cualquier otraforma estandarizada.

4i5os de 4ornillos:

• 3ornillo 0e -nión$ *e utiliza para la unión de dos piezas y se !ace

a través de un agujero pasante %sin rosca& de una de ellas y

roscando en la otra como la tuerca.

• 3ornillo #asante$ "s un tornillo que atraviesa las piezas a unir sin

roscar en ninguna de ellas. *e usan para piezas de fundición o

aleaciones ligeras

DBJ

:>;?#

: ; ; #

#

K

J


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• "spárragos. "s una varilla roscada en los dos extremos sin

variación de diámetro. -n extremo va roscando en la pieza

mientras que el otro tiene rosca exterior no tiene cabeza y la

sujeción se logra por medio de una tuerca.

• 3ornillo /utoroscante$ "stos se usan para uniones que deban

saltarse raramente se recomienda para metales blandos o aceros de

menos B: Hg. de resistencia en carrocerías en mecánica fina y

electrónica.

• 3ornillo #risionero$ "s una varilla roscada por uno o dos extremos

su colocación se realiza entre la tuerca y el tornillo taladrado

previamente.

MECANICA DE LOS TORNILLOS DE FUERZA O

POTENCIALos tornillos de #otencia son un dispositivo para cambiar movimiento

lineal y usualmente para transmitir potencia. "n forma mas específica las

tornillos de potencia se usan$

>. #ara obtener una ventaja mecánica mayor con objeto de levantar pesos

como es el caso de los gatos tipo tornillos de lo automóviles.

(. #ara ejercer fuerzas de gran magnitud como en los compactadores

caseros o en una prensa.

?. #ara obtener un posicionamiento preciso de un movimiento axial como

en el tornillo de un micrómetro o en el tornillo de avance de un torno.


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"n cada una de estas aplicaciones se utiliza un par de torsión en los

extremos de los tornillos por medio de conjuntos de engranajes creando de

esta forma una carga sobre el dispositivo.

"n los tornillos de potencia se usa el perfil de rosca /cme. "l

ángulo de la rosca es de ( ; ; #(#


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(

('

D

+= r !

" " A

π

"n el caso de los tornillos de fuerza o potencia la rosca /cme no es tan

eficiente como la rosca cuadrada debido al rozamiento extra ocasionado por la

acción de cuñaG pero suele preferírsela porque es mas fácil de de formar a

máquina y permite el empleo de una tuerca partida que puede ajustarse para

compensar el desgaste.

ELEVACION DE LA CARGA

"l momento %T & requerido para avanzar el tornillo %o la tuerca& contra

una carga %# & viene dado por$

+

−

+= ccn

n

m r $ $

$ r# T '

cosCtan'>

cosCtan'

θ α

θ α

0onde$3 momento aplicado para girar el tornillo o la tuerca cualquiera que sea el

que este girando.

@ carga paralela al eje del tornillo.

r m radio medio del a rosca.


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r c radio efectivo del a superficie de rozamiento contra la cual sea poya la

carga llamado también radio del collar.

f coeficiente de rozamiento entre las roscas del tornillo y la tuerca.

f c coeficiente de rozamiento en el collar.

O ángulo del a !élice en la rosca en el radio medio.

Pn ángulo entre la tangente al perfil del diente %sobre el lado cargado& y una

línea radial medido en un plano norma la la !élice del a rosca en un radio

medio.

"l momento requerido para avanzar el tornillo %o la tuerca& en el sentido

de la carga %o descendiendo la carga& es

+

+

+= cc

n

n

m r $ $

$ r# T '

cosCtan'>

cosCtan

'

θ α

θ α

"ste momento puede ser positivo o negativo. *i es positivo debe

efectuarse trabajo para avanzar el tornillo. *i es negativo el significado es

que en equilibrio el momento debe retardar la rotación esto es la carga axial

aisladamente producirá rotación %situación de taladro de empuje&. *e dice en

este caso que el tornillo debe sobrecargarse o sufrirá arrastre.


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COEFICENTES DE ROZAMIENTO EN LOS

TORNILLOS DE POTENCIA*i las superficies de los !ilos de rosca son lisas y estan bien lubricadas

el coeficiente de rozamiento puede ser tan bajo como f:.>: pero con

materiales d emano de obra de calidad promedio %am & R&an '() recomienda

f:.>(B. *i la ejecución es de calidad dudosas e puede tomar f:.>B. #ara el

aumento en el arranques e aumentan estos valore sen ?:F?BQ.

'() %am & R&an en *a+e a +,+ exerimen!o+ "e",-eron ,e el coe$icien!e "e ro/amien!o

e+ in"een"ien!e "e la carga axial ,e e+!a +ome!i"o a cam*io+ "e+recia*le+

"e*i"o a la veloci"a" ara la ma&or1a "e lo+ in!ervalo+ "e +!a ,e +e emlean en la

r3c!ica ,e "i+min,&e algo con l,*rican!e+ e+e+o+ ,e la variaci4n e+ e,e5a

ara lo+ "i$eren!e+ com*inacione+ "e ma!eriale+ comerciale+ +ien"o menor la

corre+on"ien!e al acero+ o*re *ronce & ,e la+ ec,acione+ !e4rica+ "an ,na *,ena

re"icci4n +o*re la+ ec,acione+ reale+.

EFICIENCIA DE UN MECANISO DE TORNILLO

"s la relación entre el trabajo de salida y el trabajo de entrada.

Q

'

&

cos

tan'>

costan

%

tan'>::Q

''(

&%''>::

m

cc

n

n

r

r $

$

$ T

avance# E$iciencia

+−

+==

θ

α

θ α

α

π


20/25

LOS ESFUERZOS EN LA ROSCA

*e calculan considerando que la rosca es una viga corta en voladizo

proyectada desde el n6cleo. La carga sobre la viga se toma como la carga axial

sobre el tornillo @ concentrada en el radio medio esto es la mitad de la altura

! del a rosca. "l anc!o de la viga es la longitud de la rosca %medida en el

radio medio& sometida a la carga. 1on estas !ipótesis el esfuerzo de flexión en

la base de la rosca es muy aproximadamente

2m

**r n

h# +

''''(

''?

π

=

y el esfuerzo cortante transversal medio es

*r n

# +

m

+

''''( π =

donde n es el numero de vueltas de la rosca sometidas a la carga y * es el

anc!o del a sección del a rosca en el n6cleo.

LA PRESION DE CONTACTO

"ntre las superficies del tornillo puede ser un factor crítico en el diseño

especialmente para tornillos de potencia. "sta dada aproximadamente por$

hr n

# 7

m ''''( π

=

"ste calculo es bajo porque$

. Las !olguras entre la raiz y las roscas interna y externa significan

que la cargan o es soportadas obre la profundidad total de h.


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2. La carga no esta distribuida uniformemente sobre la longitud del a

rosca.

LOS ESFUERZOS EN EL N)CLEO DEL TORNILLO

#ueden calcularse considerando que las cargas y los momentos son

soportados por el cilindro desnudo %despreciando el aumento de resistencia por

presencia de la rosca&. "l esfuerzo cortante torsional es$

?''(

i

+r T +

π =

donde r i es el radio de fondo del tornillo. T es el momento apropiado esto es

el momento de torsión al cual esta sometida la sección considerada. "ste

puede ser el momento total aplicado el momento por fricción en el collar

6nicamente o el momento del tornillo solamente %total menos momento por

fricción en el collar&. 1ada caso debe examinarse con cuidado para ver cual seaplica.

"l esfuerzo directo puede ser de tracción o compresión es$

(' i

nr

#

3rea*a+e

# +

π ==

-na modificación de la fórmula anterior se utiliza frecuentemente en

los cálculos de los sujetadores roscados para tener en cuenta aproximadamente

el esfuerzo del aumento de resistencia producido por la rosca. 5ásicamente la

modificación consiste en suponer que el cilindro tiene un radio mayor que el

real. "ntonces$


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er/o3rea"ee+$,

# +n =

3anto lasa reas de esfuerzo como las áreas de la base se encuentran tabuladas

en muc!os textos y manuales.

SU*ETADORES ROSCADOS-n sujetador es un dispositivo que sirve para sujetar o unir dos o más

miembros.

La denominación que se da a los sujetadores roscados depende de la

función para la que fueron !ec!os y no de cómo se emplean realmente en casos

específicos. *i se recuerda este !ec!o básico no será difícil distinguir entre un

tornillo y un perno.

*i un elemento esta diseñado de tal modo que su función primaria sea

quedar instalado dentro de un agujero roscado recibe el nombre de tornillo.

#or tanto un tornillo se aprieta aplicando un par torsor en su cabeza.


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*i un elemento esta diseñado para ser instalado con una tuerca se

denomina perno. /sí los pernos se aprietan aplicando una par torsor a la

tuerca.

-n esparrago %o perno con doble rosca birlo& e suna varilla con rosca en

sus dos extremosG uno entra en un agujero roscado ye l otro recibe una tuerca.


24/25

Los sujetadores roscado incluyen pernos pasantes tornillos de cabeza

tornillos de máquina tornillos prisioneros y una variedad de implementos

especiales que utilizan el principio del tornillo.

BIBLIOGRAF+A

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9. Dibujo e Interpretación de Roscas

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