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El Modelado y Simulación del Apriete y Desapriete de Juntas Atornilladas

Autores: Rousseau, Rashique Iftekhar; Bouzid, Abdel-Hakim

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

El Modelado y Simulación del Apriete y Desapriete de Juntas Atornilladas


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Juntas atornilladas
Fuerza de sujeción
Par de apriete
Pares de fricción
Integridad estructural
Precarga del tornillo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 25

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Aunque las uniones atornilladas pueden parecer simples y son fáciles de manipular, son desafiantes de modelar y analizar debido a sus complejos patrones estructurales y su naturaleza estáticamente indeterminada. Asegurar la integridad estructural de estas uniones requiere mantener una adecuada precarga de los tornillos y fuerza de sujeción, lo cual es crucial para prevenir fallos como sobrecarga, estrés excesivo en los rodamientos, fatiga y desgarro causado por agarrotamiento o desgaste. Lograr la fuerza de sujeción necesaria implica controlar cuidadosamente el par de apriete de entrada, que se divide en el par de paso y los pares de fricción en las superficies de apoyo del tornillo o tuerca y en las roscas comprometidas. La fuerza de sujeción resultante es crítica para generar la fuerza requerida dentro del tornillo. Sin embargo, la fuerza de tornillo lograda depende de varios factores, como la fricción en las superficies de contacto de la unión, la longitud de agarre y la rotación relativa entre el tornillo y la tuerca durante el apriete. La fricción en las superficies de contacto, particularmente debajo de la cabeza del tornillo o la tuerca y entre las roscas, consume una parte significativa del par de apriete aplicado, aproximadamente el 90%. Este documento explora los tres pares de fricción interna del tornillo: par de paso, par de apoyo y par de rosca que se generan por el par aplicado externamente en una unión atornillada, así como sus contribuciones y variaciones a lo largo de un ciclo de carga compuesto por tres fases: apriete, asentamiento y aflojamiento. Se desarrolla un modelo analítico para determinar estos componentes de par, y sus resultados se comparan con los obtenidos de modelado por elementos finitos (FE) y pruebas experimentales de estudios previos. Finalmente, este estudio examina la relación entre par y tensión durante el apriete del tornillo, ofreciendo información sobre la precisión requerida de la rigidez del tornillo y del miembro sujeto. Las muestras de tornillo utilizadas en este estudio incluyen tornillos hexagonales M12 x 1.75 y M36 x 4.

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