EJERCICIOS PROPUESTOS TORNILLOS DE POTENCIA

1. Se propone construir un gato de tornillo de acuerdo con el esquema de la figura. Ninguno de los tornillos gira. El diámetro exterior del tornillo es de 2 pul. La rosca es cuadrada (profundidad = ½ paso), sencilla y el coeficiente de rozamiento de la rosca se calcula que es 0,15.

a) ¿Cuál es la eficiencia del gato?b) ¿Qué carga puede elevarse si el esfuerzo cortante en el cuerpo de los tornillos se limita 4000 psi?. Suponer que el

momento de torsión se aplica a la tuerca de modo que no se produzca deflexión en el tornillo inferior?.

2. El tornillo de potencia de la figura ejerce una carga de 30 kN tal como se muestra. El tornillo es de rosca cuadrada de diámetro exterior 75 mm y 6 mm de paso. a. Determine:

Fuerza necesaria en la llanta de una rueda de mano 300 mm de diámetro, suponiendo que el coeficiente de fricción de la rosca como 0,12.

b. Máxima tensión de compresión en el tornillo, la presión que lleva en las roscas y máximo esfuerzo de corte en hilos.

c. La eficiencia.

3. Una compuerta de peso 18 kN es subida y bajada por medio de roscado cuadrado tornillos, como se muestra en la figura. La resistencia a la fricción inducida por la presión del agua contra la puerta cuando está en su posición más baja es 4000 N. El diámetro exterior del tornillo es de 60 mm y el paso es de 10 mm. El diámetro exterior y el interior de la arandela es de 150 mm y 50 mm, respectivamente. El coeficiente de fricción entre el tornillo y la tuerca es 0,1 y para el collarin y su asiento es de 0.12. Encontrar:a. La fuerza máxima que se ejerce en los extremos de la palanca de elevación y el descenso de la puerta.b. Eficiencia de la disposición.c. Número de temas y la altura de la tuerca, para una presión de soporte admisible de 7 N/mm2.

4. El tornillo, como se muestra en la figura es operado por un par de torsión aplicado en el extremo mas bajo. La tuerca se carga y se le impidió girar por guías. La fricción en el cojinete de bolas de es insignificante. El tornillo es de rosca trapezoidal con avance triples. El diámetro exterior del tornillo es de 48 mm y el paso es de 8 mm. El coeficiente de fricción de los hilos es 0,15. Encontrar:

a. De carga que se puede levantar por un par de apriete de 40 N-m;a. Si el tornillo está auto asegurado.b. Presión media de apoyo entre la rosca del tornillo y la tuerca superficie.

5. Calcular una prensa a tornillo que debe ejercer una fuerza de 3000 Kg. El operario debe efectuar el par de torsión necesario, la longitud libre del tornillo es de 50 cm.

6. El esquema de la figura representa una prensa manual compuesta por dos tornillos sencillos de rosca cuadrada y roscados a derechas, que se enroscan en los extremos opuestos del mismo casquillo. El tornillo superior, de diámetro ds= 80 mm y paso ps= 26 mm, está rígidamente unido al bastidor de la prensa; el tornillo inferior de diámetro di= 80 mm y paso pi= 18 mm, tiene el giro impedido debido a que unida a él se encuentra la placa de la prensa que está obligada a deslizar sobre unas guías verticales. La placa, de 600x400 mm, debe ejercer una presión de 0.2 Kg/cm2 que se supone uniformemente repartida. El casquillo tiene una palanca en cuyo extremo se aplica la fuerza que acciona la prensa. El mango de la palanca se encuentra a 600 mm del eje del casquillo. Sabiendo que el rozamiento en las superficies roscadas es 0.08, se pide:

a) Calcular el avance de la palanca. b) Calcular la fuerza ejercida por el operario. c) Calcular la relación entre el trabajo útil y el trabajo realizado. d) Demostrar que para valores de rozamiento inferiores a 0.10 y ángulos de rosca comprendidos entre 4º y 6º (4º <= α<= 6º) la

fuerza aplicada por el usuario es una función lineal del avance de la placa.

7. Una prensa es accionada por un motor eléctrico puede ejercer una fuerza de apriete total de 5000 lb-f. Los tornillos de la prensa son de rosca ACME con ángulo de rosca de 29°, dp = 3 pul, p = L = 0.5 pul y el coeficiente de rozamiento de 0.05. Los collarines de empuje tienen un diámetro medio de dc = 5 pul y un coeficiente de fricción de 0.06. El motor gira a una

velocidad de 1720 RPM, la razón de velocidad es de 75 a 1, y la eficiencia mecánica es del 95%.. Se necesita saber cual es la velocidad de la cabeza de la prensa y la potencia del motor.