Facultad de Ingeniería

Diseño Mecanico

1.- Un tornillo de Potencia tiene 25 mm de diametro y un paso de 5 mm.

a) Determine la profundidad de la rosca, el ancho de la misma, los diametros de raíz y medio, y el avance, considerando que se usa una rosca de filete cuadrado.
b) Repita parte del inciso a) para una rosca Acme.

2.- Utilizando la información de la nota al calce de la tabla 8-1, demuestre que el area de esfuerzo de tensión es:



3.- Demuestre que en el caso de fricción nula en el collarín, la eficacia de un tornillo con rosca cuadrada esta dada por la ecuación:



Trace una Grafica de la eficacia para angulos de avance de 45°. Utilice un valor de μ igual a 0.0

4.- Un tornillo de transmisión con rosca simple de 25 mm tiene un diametro de 25 mm y un paso de 5mm. Una carga vertical en el tornillo alcanza un maximo de 6 KN. Los coeficientes de fricción son de 0.05 para el collarín y de 0.08 para la rosca. El diametro friccional del collarín es de 40 mm.

Obtenga la eficiencia total y el momento de rotación para “levantar” y “descender” la carga.

5.- La maquina que se ve en la figura puede usarse para una prueba de tensión perono para una de compresión. ¿Por qué? ¿Tienen ambos tornillos la misma orientación de la rosca (derecha o izquierda)?

6.- La prensa que se muestra para el problema 8-5 tiene una carga nominal de 5000 lb. Los tornillos gemelos tienen rosca Acme con diametro de 3 in y paso de ½ in. El coeficiente de fricción es de 0.05 para la rosca y de 0.06 para los cojinetes de collarín. Los diametros de los collarines son de 5 in. Los engranes tienen una eficacia de 95% y una relación de velocidad de 75:1. Un embrague deslizante, en el eje del motor, impide la sobrecarga. La velocidad del motor a plena carga es de 1720 rev / min.

a) Cuando arranca el motor ¿Con qué rapidez se movera el cabezal de la prensa?
b) ¿Cual debe ser la potencia nominal del motor?

7.- Una prensa o sujetador ”C” similar a la que se ve en la figura, tiene una manija con diametro de 3/16 in, hecha de acero AISI 1006 estirado en frío. La longitud total es de 3 in. El tornillo es de 7/16” -14 UNC y tiene 5 ¾ in de largo total. La distancia A mide 2 in. La prensa sujetara piezas hasta 4 3/16 in de altura o espesor.

a) ¿Qué momento de torsión sobre el tornillo originara que la manija se doble permanentemente?b) ¿Qué fuerza de sujeción originara la respuesta a la parte a), si se desprecia el rozamiento del collarín y si la fricción es 0.075?
c) ¿Qué fuerza de sujeción originara que el tornillo se pandee o se encorve?
d) ¿Existen algunos otros esfuerzos o posibles fallas por revisar?

- La prensa “C” que se muestra en la figura para el problema 8-7 utiliza la rosca Acme de 5/8 – 6. El coeficiente de fricción es de 0.15 para la rosca y para el collarín. El collarín, que en este caso es de junta giratoria con placa de yunque, tiene un diametro de fricción de 7/16 in. Los calculos han de basarse en una fuerza maxima de 6 lb aplicada a la manija, a un radio de 2 ¾ in a partir de la línea eje del tornillo. Calcule la fuerza de sujeción que aplica la prensa.

9.- Determine la potencia requerida para un tornillo de impulso que tiene rosca cuadrada doble con un paso de 6 mm. La pieza desplazada se movera a una velocidad de 48 mm/s y con una carga F = 10 KN. El coeficiente de fricción es 0.10 para la rosca y 0.15 para el collarín. El diametro friccional del collarín es de 60 mm.

10.- Un tornillo de impulso con rosca cuadrada simple tiene una potencia de entrada de 3 KW a unavelocidad de 1 rev/s. El tornillo tiene un diametro de 36 mm y un paso de 6 mm. El coeficiente de fricción es de 0.14 para la rosca y 0.09 para el collarín, con un radio de fricción en el collar de 45 mm. Obtenga la carga de resistencia axial F y la eficiencia combinada de tornillo y collarín.

11.- La figura muestra la unión atornillada de la tapa de un recipiente cilíndrico de presión, que utiliza 10 pernos y un anillo sellador embutido. El diametro efectivo del sello es de 150 mm. Otras dimensiones son: A = 100, B = 200, C = 300, D = 20 y E = 25, todas en milímetros. El cilindro se usa para almacenar gas a una presión estatica de 6 MPa. Se han seleccionado pernos ISO de clase 8, con un diametro de 12 mm. Esto proporciona un espaciamiento aceptable de los pernos. ¿Qué factor de carga n resulta de esta selección?

12.- Se desea alterar la figura para el problema 11 disminuyendo el diametro interior del sello al diametro A = 100 mm. Esto da un diametro efectivo del sello de 120 mm. Luego, utilizando tornillos de maquinaria en vez de pernos, el diametro B del círculo de sujetadores puede reducirse, así como el diametro exterior C. Si se utilizan el mismo espaciamiento de pernos y lamisma distancia desde el borde, entonces ocho tornillos de 12 mm pueden emplearse en un círculo con B = 160 mm y con un diametro exterior de 260 mm, lo que da un ahorro sustancial. Con estas dimensiones y los otros datos iguales a los del problema 8-11, determine el factor de carga.

13.- En la figura para el problema 8-11, los pernos tienen un diametro de ½ in y la tapa es de acero con D = ½ in. El cilindro es de hierro colado, con E = 5/8 in, y un módulo de elasticidad de 18 Mpsi. La arandela SAE de ½ in que ha de usarse bajo la tuerca de cada perno tiene un DE = 1.062 in, y 0.095 in de espesor. Calcule la rigidez del perno y los elementos, y la constante de la junta C.

14.- Igual que el problema 8-13, excepto que los tornillos de maquinaria de ½ in se usan con arandelas o rondanas.

15.- Ademas de los datos del problema 8-13, las dimensiones del cilindro son A = 3.5 in y un diametro efectivo de sello de 4.25 in. La presión estatica interna es de 1500 psi. El diametro del círculo de pernos es de 6 in, y así un espaciamiento en el intervalo de 3 a 5 diametros de perno requeriría 8 a 13 elementos. Seleccione diez pernos SAE grado 5 y determine el factor de carga resultante n.