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Los “tornillos” son los componentes más utilizados e imprescindibles para la fabricación de sistemas de maquinaria. Se clasifican por formas, tamaños y resistencia (clase) según los estándares de JIS, ISO, etc. En esta publicación, hablaremos sobre cómo se aflojan los tornillos y las medidas para prevenirlo.
Cuando dos piezas se sujetan con un perno, las fuerzas de tensión y compresión están en un equilibrio en el que el perno se alarga y el material de la pieza sujeta se comprime. Si una fuerza externa, como cargas de choque y vibraciones, se aplica a esta condición de equilibrio de fuerzas de fijación de las dos piezas, el perno puede aflojarse. Este aflojamiento del perno puede provocar daños en el equipo, producción defectuosa del producto y defectos críticos que pueden provocar accidentes. Te compartimos algunos escenarios comunes en los que los tornillos se aflojan y sus contramedidas.
Aflojamiento de tornillos
- Un perno que sujeta dos piezas puede aflojarse cuando ocurren simultáneamente las siguientes circunstancias (ver [Fig.1]).
- Existen superficies de contacto 1~4 de las dos piezas que se sujetan, y se aplican fuerzas externas.
- Existe una holgura entre las roscas macho y hembra en el contacto de la tuerca 1, y se produce un deslizamiento relativo.
- Las fuerzas externas que afectan el aflojamiento del perno son: 4 tipos mostrados en [Fig.1] fuerzas a) a través de d). Estas fuerzas externas provocan un “movimiento de rotación inverso” en el perno que que da lugar al aflojamiento.
Tabla 1: Patrones fundamentales de aflojamiento de tornillos
| Aflojamiento no causado por el movimiento de rotación inversa | Aflojamiento inicial: Aflojamiento causado por el asentamiento de la inconsistencia superficial de las piezas fijadas. Aflojamiento por hundimiento: Causado por la deformación plástica de las superficies de asiento. Aflojamiento por desgaste: Causado por holguras mínimas creadas por el desgaste de las pieza debido a vibraciones y/o largos periodos de funcionamiento. Aflojamiento causado por asentamiento o daños del material insertado. Aflojamiento causado por fuerzas externas excesivas. Aflojamiento causado por deformación por calor y relajación de tensiones. * Es necesario prestar especial atención cuando se fijan piezas de diferentes materiales. |
| Aflojamiento causado por el movimiento de rotación inversa (cuando se aplican fuerzas externas) | Por fuerza externa repetida aplicada alrededor del eje de rotación. Por fuerza externa repetida aplicada perpendicular al eje. Por fuerza externa repetida aplicada en dirección axial. |
Tabla 2: Contramedidas para el aflojamiento de pernos
| Contramedidas | Componentes |
| a) Deformación permanente debida al asentamiento evitado por la acción de resorte | Arandelas de resorte |
| b) Movimiento de rotación inversa impedido por el aumento de la resistencia a los deslizamientos de rotación de los pernos | Doble tuerca |
| c) Se elimina el deslizamiento de la superficie de asiento de la cabeza para evitar el movimiento de rotación inversa | Adhesivo |
Como ya se ha mencionado, uno de los medios más confiables para evitar que los tornillos se aflojen es utilizar el método de la “doble tuerca” también conocido como “contratuerca”. Hay algunos puntos fundamentales que deben entenderse con respecto a este método. [Fig.1] y [Fig.2] son las reglas fundamentales del método de doble tuerca. Si no se observan estas reglas, la aplicación aparentemente confiable no dará resultados efectivos.
Principios del método de doble tuerca
- Eficaz cuando los tornillos pueden aflojarse debido a la fuerza de rotación causada por vibraciones.
- No es efectivo para aflojamientos causados por la elongación del material debido a las propiedades del material.
- Se requiere un procedimiento adecuado para el apriete con doble tuerca. (Ver [Fig.1])
- La resistencia del método de doble tuerca depende de la resistencia de las tuercas utilizadas (principio).
- Debe tenerse muy en cuenta el grosor de las dos tuercas utilizadas.
Resistencia de la rosca
Si se utilizan de forma inadecuada, ni siquiera los pernos clasificados como de alta resistencia pueden garantizar la resistencia a la tracción.
(1) Combinaciones de tuercas y pernos
- Los valores de garantía de resistencia de fijación son para usos de pernos y tuercas de las mismas clasificaciones de resistencia utilizados de manera normal.
- El término “utilizado de manera normal” significa que todas las roscas de una tuerca de espesor estándar están completamente engranadas con las roscas de un perno ([Fig.1]).
- La [Fig.2] muestra ejemplos de usos anormales. Las roscas de las tuercas no se utilizan completamente.
- La [Fig.3] muestra ejemplos de roscas incompletas excesivamente largas y de aplicación incorrecta de los pernos con hombro. El objeto a sujetar no está correctamente fijado con pernos y tuercas.
(2) Pernos y roscas
- Cuando se atornilla una pieza a otra roscada, las roscas deben diseñarse adecuadamente en función del material de la pieza roscada.
Ejemplos
- Para materiales de baja resistencia (por ejemplo, aluminio), la longitud de la rosca debe ser larga para garantizar una resistencia suficiente.
- Si la longitud de la rosca no es suficiente, utiliza insertos roscados para reforzar la rosca.
Como podemos ver, hay muchos ejemplos de fuerza que pueden afectar a la resistencia de la sujeción del tornillo. Tener en cuenta estos consejos e ideas puede prevenir muchos problemas de mantenimiento en el futuro y sacar el máximo potencial a los diseños. Explora la gran selección MISUMI de sujetadores y tornillos.
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