UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL- Facultad Regional Bahía Blanca
Trabajo Práctico N° 11
CÁTEDRA: ELEMENTOS DE MAQUINA
Capitulo 4: Tornillos, uniones roscadas y por soldadura
Tema: Tornillos de transmisión y precarga
Alumno:
Año 2013
Problema 1. Calculo de tornillo de transmisión
Una prensa es accionada por un motor eléctrico puede ejercer una fuerza de apriete total de 5000 lbf. 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.
Problema 2. Cálculo de pernos de sujeción
Un recipiente de fundición de hierro sometido a presión, se usa para almacenar gas presurizado a 8 Mpa.
El recipiente sometido a presión tiene un cabezal de acero de bajo carbono unido por pernos. Se plantea
utilizar un perno grado SAE 8 con un factor de seguridad 3. En la figura se muestran las dimensiones
(mm). Si se emplean pernos de 3/4 pulg, cuantos pernos son necesarios?
Problema 3.
Un tornillo de potencia como el de la figura se debe diseñar para elevar o bajar unos equipos pesados en
una parte de la línea de procesamiento de una industria alimenticia. Se propone un diseño previo tal como
el que se muestra en la figura. El peso que se debe elevar/bajar es de 4000 libras a distribuirse
equitativamente en cada una de las dos ranuras. Se puede notar que el tornillo está bajo tracción y se
decidió emplear una rosca de tipo ACME. Según algunos diseños históricos se consideró como apropiado
que las tensiones en el tornillo no superen la tensión de diseño de 8000 psi. Todos los coeficientes de
concentración de tensiones están aplicados en tal valor de tensión de diseño. Problemas de fatiga no habrá
pues el uso del sistema es esporádico. El tornillo rota soportado sobre un rodamiento de muy baja
fricción. La tuerca fija se hará de bronce poroso tiene un coeficiente de fricción estimado de 0.08.
Determine:
a) el diámetro de raíz tentativo del tornillo si el mismo se halla sometido a tracción y es este
fenómeno el que pudiera dominar la condición de falla.
b) Identifique los puntos críticos de la rosca ACME para analizar tensionalmente.
c) Con los resultados de ítem anterior que especificación de rosca ACME emplearía como primera
posibilidad
d) Cual sería el máximo momento torsor de transmisión
e) Cual será la potencia de entrada que se requeriría para elevar el equipo unos 60 cm en no menos
de 20 segundos.
Problema 3
Problema 4
Problema 4.
El elevador que se muestra en la figura usa un tornillo de potencia para elevar la plataforma con un peso
máximo de 3000 N. La turca montada a la plataforma está fija, mientras que el collarín de empuje rota
con contra la estructura de montaje. El tornillo es de tipo ACME de 1 ½ pulgada con 4 hilos por pulgada,
con un coeficiente de fricción de 0.40 El radio medio del collarín es de 2.0 pulgadas. El coeficiente de
fricción del collarín con la estructura de montaje es de 0.30. Si la potencia del motor de transmisión es de
7.5 HP, cual será la máxima velocidad de elevación.
Problema 5.
Un elevador similar al del problema 4 tiene un tornillo de potencia con rosca cuadrada. El elevador debe
subir una carga de 50 kN. El tornillo tiene un diámetro mayor de 36 mm y un paso de 6 mm. El radio
medio del collarín de empuje es de 40 mm. Los coeficientes de fricción estática para la rosca y para el
collarín son 0.15 y 0.10 respectivamente. Calcule
a) la profundidad del roscado
b) el ángulo de hélice
c) el torque necesario para elevar a carga
Problema 6.
La compuerta de una válvula como se ve en la figura una vez fija en su asiento despliega una carga
vertical de 1000 lb. La válvula tiene un vástago con una rosca de tipo ACME de una entrada de 1 pulgada
de diámetro, da 4 giros por pulgada de avance y tiene un diámetro menor de 0.78 pulgadas. La misma es
operada por un volante de 15 pulgadas de diámetro. El coeficiente de fricción del vástago y del collarín de
empuje son 0.15 y 0.03 respectivamente. El diámetro medio del collarín de empuje es de 0.05 pulgadas.
Determine:
a) la fuerza tangencial de actuación en el extremo del volante.
b) Las tensiones en los dientes del tornillo
Problema 5