Cálculo de la rosca de los tornillos

Texto: J.C. Blanchard – Fotos: Mike BlanchardGear | Las roscas y los cierres roscados son cosas aparentemente tan sencillas, pero literalmente mantienen unido gran parte de nuestro mundo moderno.    No se sabe con certeza quién fue el primer inventor de las roscas, pero algunas fuentes afirman que Arquitas de Tarento (428 a.C. – 350 a.C.) las utilizaba en las prensas para aceitunas y uvas.    Los hilos son, en realidad, una especie de cuña envuelta en un cilindro.    Cuanto más fina sea la cuña (más hilos por pulgada), más fuerza podrá aplicar el hilo al girar.Probablemente se haya dado cuenta de que cada oficio tiene su lenguaje secreto, y ahora será útil enumerar algunos de los términos especiales que se utilizan al hablar de hilos. Más adelante en este artículo encontrará que ciertos tipos de hilos comunes han recibido diferentes nombres a lo largo de los años. Esto forma parte de la riqueza de nuestro lenguaje, pero puede resultar un poco confuso al principio.

S O M E T A D O T E R M O S SNominal size: La designación utilizada para identificar la rosca. Por ejemplo: 1/2-20, que es nominalmente 1/2 pulgada de diámetro.Tamaño real: El tamaño real medido de una rosca en particular.Diámetro mayor: El mayor diámetro de una rosca recta. Este término se aplica tanto a las roscas internas como a las externas.Diámetro menor: El diámetro más pequeño de una rosca de tornillo recta. Este término se aplica tanto a las roscas internas como a las externas.Diámetro de paso: En una rosca recta perfecta, es el diámetro en el que las anchuras de las roscas y las ranuras son iguales.Forma básica de la rosca: El perfil teórico de la rosca.Paso: La distancia entre un punto de una rosca y el mismo punto de la siguiente, medida en paralelo al eje.Avance: La distancia que avanza axialmente una rosca de tornillo en una vuelta. En una rosca con dos “inicios”, el avance será el doble del paso.Ángulo de la rosca: El ángulo entre los lados de una rosca medido en un plano axial.Cresta: La superficie superior de una roscaRaíz: La superficie inferior de una rosca.Flanco: La superficie que conecta la raíz y la cresta.Ajuste: La proximidad entre dos superficies de acoplamiento.Profundidad de encaje: Profundidad de contacto de dos roscas que se acoplan, medida radialmente.

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Un hilo

Una tuerca puede girar y desplazarse libremente a lo largo de un tornillo sin entrar en contacto con otro componente, es decir, sin necesidad de ningún cojinete de empuje, pero un cojinete de empuje surge en cuanto se produce el contacto y se pone en práctica el mecanismo.

Hay un movimiento relativo en el cojinete de empuje, y también entre la tuerca y el tornillo, y donde hay movimiento relativo hay fricción. Ahora examinamos el papel de la fricción, ya que domina el comportamiento del mecanismo, a menos que se tomen medidas especiales ( léase “caras”) para minimizar sus efectos. Al considerar el rozamiento, no importa qué componente gira y cuál está inmóvil; lo importante es el movimiento relativo. Por lo tanto, analizaremos el gato que se muestra aquí para deducir el efecto general de la fricción en el comportamiento de la rosca.

El tornillo del gato está fijo; la tuerca gira con una llave y se desplaza verticalmente. El único movimiento del collarín de empuje es la traslación vertical, ya que está impedido de girar por el contacto con la carga, de la que sólo se muestra una esquina. Dado que existe una rotación relativa entre la tuerca y el collarín de contacto, la superficie de contacto asume el papel de cojinete de empuje.

Hilo de enlaces

Aunque el término “tornillo” se refiere a muchos dispositivos helicoidales, en su forma más simple consiste en roscas helicoidales alrededor de un eje cilíndrico (rosca macho/externa) y su propósito es fijar componentes entre sí. Al menos uno de estos componentes a unir contiene una rosca interna/hembra y ésta puede formarse durante la instalación del tornillo si el material es más blando que el del tornillo. Esto difiere de la definición de un tornillo, que es un componente con rosca similar que se utiliza para unir componentes no roscados con el uso de una tuerca. En ambos casos, la rotación del componente roscado, mediante la aplicación de un par de torsión, da lugar a un movimiento relativo entre éste y la rosca hembra y el tornillo/perno se mueve a lo largo de su eje.

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Una propiedad muy importante de la rosca de un tornillo es que puede utilizarse para amplificar la fuerza: Un pequeño par aplicado a un tornillo puede ejercer una gran fuerza axial sobre una masa. Por lo tanto, se dice que un componente roscado produce una Ventaja Mecánica.

Hay que tener en cuenta que lo que se calcula aquí es la ventaja mecánica ideal y no tiene en cuenta las grandes pérdidas por fricción debidas a la gran superficie de contacto entre las roscas macho y hembra.

Tipos de hilo

En este artículo se explican los fundamentos de las fijaciones roscadas y el apriete de las mismas. También se tratará el uso de fijadores de roscas químicos. La comprensión de los conceptos básicos relativos a las fijaciones y las roscas mejorará la habilidad y los conocimientos de cualquier mecánico. Véase el artículo relacionado: Especificaciones y conceptos de par de apriete.

Para realizar un mantenimiento eficaz de los elementos de fijación, es importante tener un conocimiento práctico de las roscas de los tornillos. Una rosca es una cresta helicoidal continua formada en el interior (tuerca) o en el exterior (tornillo) de un cilindro. Esta cresta se denomina cresta. Entre cada cresta hay un espacio, llamado raíz. Las roscas forman un ángulo con respecto al eje del tornillo o la tuerca. Esta inclinación se llama ángulo de hélice. El ángulo debe estar inclinado, ya sea hacia arriba a la derecha (para tornillos con rosca a la derecha) o hacia arriba a la izquierda (para tornillos con rosca a la izquierda). La rosca forma una “V” entre las crestas. El ángulo de esta “V” se denomina ángulo de la rosca, y lo determinan los ingenieros de fijaciones. La mayoría de las roscas de los tornillos utilizados en una bicicleta utilizan un ángulo de rosca de 60 grados.

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