¿Por qué gira la tuerca al apretar un perno por la cabeza? (Valoración de 5.00 sobre 5, resultante de 1 votos)

Cuestiones relativas a máquinas, motores, piezas, componentes, tecnologías de fabricación, etc.
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#216857
vincent_ escribió:Hola Jcas
perdoname si he dudado de tus conocimientos, pero me da la sensación que no habéis entendido la pregunta.
El sistema no quiero diseñarlo yo (a parte que no es mi trabajo, es trabajo de ingeniero), porque ya está fabricado, y además comercializado. Lo puedes encontrar en las tiendas. La foto que cuelgo es de un torno con este mecanismo donde se aprecian los discos de fricción. En el manual advierte de la no lubricación de ciertas partes moviles!! http://www.dutton-lainson.com/206306.pdf
Made in USA, y otro que he encontrado viene de EU. Se les llama winch braked.

Es tan simple como el dibujo del primer post: ni arandelas grover, ni pasadores ni contratuercas, ni nada de nada. Simplemente una tuerca más grande de lo normal, que puedes aflojarla y sacarla si quieres (sin carga claro, hasta que no hace presión no hay seguridad) a la que se acopla una manivela, como si de una llave acodada se tratara. Apretar subes, aflojar bajas. En el holandes, por medio de una polea movil y un engranaje desmultiplicador, más el brazo de la manivela, llegas a unos 1:30.
Simplemete me entró la duda de ver por qué era seguro este sistema, que igual en las instruciones de uso especifica que no está diseñado para aumentar la carga una vez elevada.( en el manual que te adjunto sólo pone que no esta diseñado para subir personas, ni colocarse debajo de la carga)
La seguridad, creo, se basa en la fricción. Y ahí mi duda.

Agradezco tu paciencia, pero soy algo :cabezazo
Saludos

Buff, el dibujo que pones tiene mucho más morbo del que tú ves. Aún así, estamos partiendo de una idea errónea desde el principio. Las tuercas siempre sufren el esfuerzo hacia el mismo lado. El peso siempre está en la misma posición. Sea subiendo o bajándolo. Haz un esquema de los momentos que sufre la manivela y verás que es así. Cuando subes haces más esfuerzo. Cuando bajas liberas un poco de esfuerzo, pero sigues haciéndolo hacia el mismo lado. No es lo mismo que un eje trabajando en las dos direcciones. En este caso, el peso siempre actúa a tu favor. Si es que cuando uno se obceca :cabezazo :cabezazo (y hablo de mi, no de ti).

Me voy a basar en el primero de los diseños:

Veamos el eje de la manivela:

Lo primero, veamos cómo se sujeta el eje. El eje no se fija por ninguna rosca, sino por el circlip (C), que se fija en la ranura del eje. Como el esfuerzo horizontal es pequeño, no tendrá problemas de resistencia. La pieza que hay detrás del circlip (B) es un cojinete sinterizado. Actúa como si fuese un rodamiento.

Hacia el otro lado, como verás, está fijo al eje un disco y después continúa el eje. Sobre dicha prolongación se monta el disco H, el trinquete J y el disco K, que entra dentro de otro cojinete L, que es el que realmente hace de tope en la otra dirección. Si nos quedásemos aquí, una vez puesto el circlip, no haría falta tuerca alguna para que el eje estuviese montado. Las tuercas son para fijar la manivela y el muelle y hacer presión entre los discos (creo). Lo que está claro es que sin la manivela, el eje queda fijo entre los cojinetes. La manivela, como puedes ver, se centra también exteriormente sobre el cojinete, pero eso para lo que te interesa no es importante.

No me he molestado en ver las instrucciones del aparato, pero te aseguro que si yo monto algo con cojinetes (y lo hago a menudo), lo primero que digo es que nada de echar ningún tipo de aceite. Los cojinetes llevan en su estructura insertado en los intersticios del materia el aceite que necesitan. Durarán años y años con dicho aceite. Si engrasas esa parte, las posibilidades de que el aceite que eches no sea compatible son altísimas, de forma que perderás toda la lubricación que tenías.

El otro eje es otro cantar. Ahí sí que tienes un bulón trabajando contra una tuerca. Normalmente la polea girará sobre el separador (Z), pero puede darse el caso de que no lo haga y apriete más el bulón con la tuerca. Como te dije al principio de este correo, siempre tienes el peso en el mismo lado. Siempre ejerce el par de la misma forma. Cuando subes, haces más par, y cuando bajas, sueltas un poco, pero el par sigue en la misma dirección. Todo es cuestión de escoger la dirección adecuada de la rosca (también hay roscas a izquierdas). Por cierto, ahí sí que lubricaría a menos que el separador sea también hecho de sinterizado autolubricado.

Espero haber disipado tus dudas.
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#216951
:?: :?: Buahhjjj, ya no se si no me explico bien, o no me entiendes tú a mí, Jcas.
No quiero saber las piezas ni los circlips, ni cómo va montado todo, sé leer el despiece.
Aún así, me lo comentas, pero de lo que yo pensaba que era la parte importante apenas hablas: arandelas H y K (Pressure Plate, Pressure Washer). Son las arandelas del embrague (mis arandelas azules de goma en el dibujo morboso :lol: ), las que sujetan por rozamiento el trinquete con la arandela solidaria al eje "1", con una presión proporcional a la carga levantada.

Ahora el razonamiento:

¿Verdad que si levanto actuando sobre la manivela(girando en el sentido horario viendolo desde el lado de la manivela :D :ein )un depósito de agua vacio, quito la manivela del sitio, empiezo a llenarlo con agua y espero lo suficiente, verdad que sobre el eje 1 empezará a generarse un par cada vez mayor en el sentido antihorario(el de bajar) y que el trinquete se encargará de bloquear? ¿Verdad que el trinquete es solidario al eje 1 debido a la presión que ejercen las arandelas H y K sobre éste y contra la arandela fija del eje 1, y que esa presión es debida al apriete inicial que hicimos a la manivela, que hace de tuerca, al levantar el depósito vacio? Imaginate que podemos quitar la manivela y en su lugar imaginate una tuerca,ya que en el otro mecanismo parecido se puede quitar la manivela(tipo llave acodada), quedando la tuerca; la tuerca G esta para evitar quitarla.(el eje 1 tiene dos roscas)
O sea, que esta presión valdrá un valor concreto y no variará mientras no apretemos más la tuerca-manivela (recuerda que hemos quitado la manivela y no podemos apretar). Valor concreto de la presión que transmite el par para levantar el depósito vacio, pero no para sustentar el depósito conforme va llenándose a agua. Vale, ahora supongamos que cede el rozamiento estático entre las H y K contra el trinquete y la arandela fija del eje 1, y gira un poco el eje en el sentido antihorario.

La pregunta del millón de dólares:
Si has llegado hasta aquí :goodjob, respóndeme ya si te apetece,
¿por qué la tuerca(la manivela que hace de tuerca en este diseño) no se mueve y sólo gira el eje en el sentido antihorario, o lo que es lo mismo, que se aprietan de nuevo las arandelas H y K y vuelve a estar segura la carga, en lugar de girar también la tuerca(la manivela) al resbalar sobre la arandela K, que en este caso K es de goma, pero en el dibujo morboso es de metal(lo que a veces pasa cuando queremos apretar un tornillo y necesitamos dos llaves, una para la cabeza del tornillo y otra para la tuerca, ya que gira todo y no se aprieta, aunque esté ya bastante apretado).

:cabezazo Vincent :cabezazo

P.D. Si a esto ya has respondido antes, dime en qué mensaje está.
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#216987
Para subir, giras la manivela en sentido horario. El efecto es apretar primero la tuerca y después mover el eje pues hace presión en las arandelas. Eso está claro.

Para bajar, giras la manivela ligeramente en sentido antihorario. Con eso, sueltas ligeramente las arandelas. Como el equipo tenderá a bajar en cuanto se liberen un poco las arandelas, el eje girará y se volverá a apretar el conjunto. Piensa que, con la relación que hay entre el eje de salida y el de entrada, el eje se moverá enseguida muy rápido.

La pregunta es ¿qué pasa si le doy un golpe a la manivela?

Tendrás entonces realmente dos sistemas. Uno la manivela (ojo, si no tienes la manivela, no la puedes golpear, por lo que este caso no pasará si quitas la manivela) y otro el eje con todo lo demás. La manivela se moverá por la inercia y el eje por el peso. El eje irá aumentando su velocidad mientras que la manivela no lo hará. En el momento en que el eje gire más rápido que la manivela la tuerca se reapretará. Te recuerdo que el eje alcanzará elevadísimas velocidades muy rápido.
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#216991
Lo siguiente es para explicamerme a mi mismo que es lo que ocurre y quizás acierte y os pueda servir, aunque vosotros seguro que ya teniais claro el funcionamiento. :)
No entiendo una cosa, cuando aumentas la carga una vez izada ¿empieza a descender o no? yo creo que no desciende pero igual estoy equivocado ya que según veo ese aumento de carga aumentaría la fuerza que aprieta un eje contra el otro. En cuanto a la pregunta no entiendo que es apretar un perno supongo que lo que se aprieta es la tuerca. Todo indica que cuando "aprietas" una tuerca en un perno este girará salvo que esté retenido (exista un momento resistente mayor al que se produce al girar la tuerca sobre él) por eso cuando gira la manivela esta se va enroscando en el eje al haber una carga que impide al eje girar; una vez se ha enroscado del todo ya no puede hacerlo más, con lo que la fuerza aplicada lo es directamente en el eje y si es mayor que la carga empieza a subir. El disco del lado de la carga está enroscado en el eje de la carga de forma que en el sentido de subida está apretado al máximo si aumentas la carga el eje intenta girar en un sentido que implicaría que ese disco tendría que apretarse lo cual no es posible por que está atornillado al máximo y no gira. Cuando empiezas a bajar girando la manivela esta gira el disco (a través del embrague) en sentido de aflojar de forma que cuando aflojas un poco el eje de la carga gira descenciendo esta hasta que se vuelve a apretar el disco y para, si vuelves a girar la manivela en sentido de descenso se repite el proceso.
El tema está en que la carga se aplica al eje y la fuerza de la manivela al disco.

Bueno veo que coincido con Jcas :usuario
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#216997
Va la cosa aclarándose :amo Gracias.


Pero ahora, en este morboso :D dibujo nuevo ,llave fija actuando sobre cabeza de perno (se basa en lo que tanto os pregunto, por lo que creo que es el kit de la qüestión), imaginad que el sistema esta ya bastante apretado. Si intento apretar con una llave fija girando rápidamente desde la cabeza del perno, según vosotros la tuerca no girará, con lo que el sistema se aprieta. ¿Es eso cieto? Mi experiencia mecánica (poca, es cierto) me dice que no siempre se apretará. Dependerá de rozamientos entre tuerca-perno, y entre la tuerca y su arandela. Coeficientes de fricción que se pueden modificar(imaginaros que la arandela que contacta con la tuerca tiene la superficie lubricada al caerle aceite por error).

No vale decir que como en este dibujo no hay manivela...porque os puedo enviar fotos de un sistema idéntico en el que la manivela es sólo una especie de llave acodada de quita y pon.Eso si, la tuerca es de mayores dimensiones(¿momento angular tal vez?).
:cabezazo :cabezazo :cabezazo :cabezazo :cabezazo

Saludos y nuevamente gracias por vuestro interes!!
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#217029
De acuerdo, no siempre apretará, la tuerca tiene que estar fija o presentar una resistencia al giro.
En el caso del mecanismo inicial el disco del lado de la carga presenta una resistencia al giro por el embrague lo cual hace que al girar el eje en un sentido o en otro se enrosque o desenrosque.
Como ponías en un mensaje anterior los fabricantes no garantizan la seguridad de personas debajo de la carga, lo que creo que es lógico atendiendo a lo que dices de que no siempre aprieta, puede ocurrir que la carga supere la resistencia al giro que el embrague infringe al disco y este girara solidariamente con el eje y la carga bajara aunque quizás el mecanismo antiretorno fuera suficiente pero no del todo seguro.
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#217047
vincent_ escribió:Va la cosa aclarándose :amo Gracias.


Pero ahora, en este morboso :D dibujo nuevo ,llave fija actuando sobre cabeza de perno (se basa en lo que tanto os pregunto, por lo que creo que es el kit de la qüestión), imaginad que el sistema esta ya bastante apretado. Si intento apretar con una llave fija girando rápidamente desde la cabeza del perno, según vosotros la tuerca no girará, con lo que el sistema se aprieta. ¿Es eso cieto? Mi experiencia mecánica (poca, es cierto) me dice que no siempre se apretará. Dependerá de rozamientos entre tuerca-perno, y entre la tuerca y su arandela. Coeficientes de fricción que se pueden modificar(imaginaros que la arandela que contacta con la tuerca tiene la superficie lubricada al caerle aceite por error).

No vale decir que como en este dibujo no hay manivela...porque os puedo enviar fotos de un sistema idéntico en el que la manivela es sólo una especie de llave acodada de quita y pon.Eso si, la tuerca es de mayores dimensiones(¿momento angular tal vez?).
:cabezazo :cabezazo :cabezazo :cabezazo :cabezazo

Saludos y nuevamente gracias por vuestro interes!!

La tuerca es de mayores dimensiones posiblemente por dos razones: la primera es para que sea más difícil que se dañe al girar la manivela. Además, recuerda que el par depende también del radio. Como dices, dependerá de rozamientos entre tuerca, arandela y perno, pero te hago la pregunta del principio. ¿Qué arandela lleva?
por
#217054
hola JCas

La arandela sobre la que aprieta la tuerca es ancha, plana y de hierro (en mi primer dibujo, en el que la manivela es de quita y pon, y que estará más o menos a escala :cunao , es la roja), de un diámetro aproximado al del trinquete. No es Grover ni estriada ni nada.

Que la tuerca sea de mayor diámetro que la normalizada para ese perno sí puede ser para evitar desgastes, y también puede que sea más larga (o ancha, ¿cómo se dice?) para alojar a la manivela de forma segura.

Saludos.
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#217223
vincent_ escribió:hola JCas

La arandela sobre la que aprieta la tuerca es ancha, plana y de hierro (en mi primer dibujo, en el que la manivela es de quita y pon, y que estará más o menos a escala :cunao , es la roja), de un diámetro aproximado al del trinquete. No es Grover ni estriada ni nada.

Que la tuerca sea de mayor diámetro que la normalizada para ese perno sí puede ser para evitar desgastes, y también puede que sea más larga (o ancha, ¿cómo se dice?) para alojar a la manivela de forma segura.

Saludos.

Tu dibujo es demasiado simple para ver nada. ¿Tienes un equipo de esos para ver un despiece completo?

En mecánica hay mil y un trucos para conseguir lo que se quiere, y no siempre son evidentes. Intentar explicar un funcionamiento de un sistema pensando sólo en leyes físicas, lo más probable es que nos lleve a problemas. El planteamiento que hacías al principio no era incorrecto. ¿Se puede basar sólo en la diferencia de rozamientos?. Sí, se puede basar sólo en eso, de hecho es bastante habitual. Cualquier unión atornillada se basa en parte en eso. Pero para hacerlo, hay que partir de una diferencia de rozamientos muy muy grande, de forma que las posibles alteraciones en el mismo debidas a agentes externos no mermen las aptitudes para el trabajo.

¿Puede ser un sistema que se base en la inercia?. Pues sí, sistemas de estos los hay en muchos sitios, pero se suele rehuir bastante de ellos, y cuando se aplican, se hacen jugando con pesos y palancas que multipliquen el efecto y siempre garantizando que el elemento va a conseguir la velocidad. No se basan nunca en la inercia de una tuerca o de una arandela, pues puede haber causas que impidan el movimiento de las mismas. Imagina que la rosca sobre la que va la tuerca está oxidada, esta capa de óxido sería suficiente para que el efecto del mayor diámetro de la tuerca ya se vea anulado.

Resumiendo, si quieres que pensemos como actúa el sistema que dices, hace falta un despiece completo y más o menos detallado de todos los componentes del equipo. Cualquier cosa que digamos es teorizar, y en mecánica la teoría es un apoyo, no una solución. Las soluciones suelen ser tan simples y tan seguras que no suele ser necesario ni siquiera realizar el cálculo teórico, pues siempre se va sobrado. Además, después del cálculo teórico, siempre habrá que realizar una prueba práctica. ""En teoría no hay diferencia entre teoría y práctica. En la práctica, sí".
por
#217262
Está bien, si quereis aplazamos la "discusión" ;) hasta que cuelgue un video o unas fotos detalladas del mecanismo de mi primer dibujo.
Por lo que dices de inercias, ya comenté que al dibujo le falta, por simplificarlo y creer que era secundario, un desmultiplicador: al eje 1 va conectado un piñón de 12 dientes, que transmite por una cadena a un piñón de 18 en el eje de la polea. Además el radio mínimo de la polea es de 2cm aprox. y el cable que sale de ésta pasa por otra polea móvil, que es la que eleva la carga, antes de quedar fijo en el bastidor del elevador. Ya dije que con el brazo de la manivela, los engranajes, el radio de la polea donde se enrolla el cable, y la polea móvil, en total desmultiplicaba un factor 1:30. Es cierto que si la carga bajase de golpe el eje 1 giraría rápido, pero eso ya se deducía por la desmultiplicación.

De todas formas, si con todo vierais que el mecanismo se reduce a mi primer dibujo, que no hay piezas escondidas ni ingenios adicionales ¿diríais que puede fallar al aumentar la carga una vez elevada? Claro, sin llegar al límite para el cual está diseñado: si permite elevar hasta 3tm, no puedo elevar 1tm y aumentarla hasta 10tm, que seguro que falla por diseño.

Por cierto,podría ser que el mecanismo estuviese diseñado para no aumentar la carga una vez izada,¿no?. Desconozlo la normativa de estos equipos,pero iguial no es descabellado pensarlo, ¿o sí :D ?.Bueno, esperaré a que las fotos permitan avanzar :ein .

¡El fin se aproxima!

Gracias y saludos
por
#217565
Hola,
ya tengo el material para poder continuar el debate. A ver que os parece.
Un par de vídeos:

http://www.filefactory.com/file/b13h7d5/n/V_deo003.zip




Y unas cuantas fotos desde cerca de las partes principales. No he podido quitar el protector de los piñones, pero no esconde más que eso .Aún así, se pueden ver por debajo de este en alguna de las imágenes:

http://www.filefactory.com/file/b13h84c/n/Imatge050.zip



La calidad deja bastante que desear, lo siento, pensaba que el móvil sacaría mejores imágenes.
Puedo repetir las imágenes con una cámara, pero habría que esperar hasta la próxima semana.
En las pruebas, la carga era la fuerza de mi brazo, o de mi pie. Para bajar el elevador girando la manivela y sin apenas carga hay que ayudarlo empujando hacia abajo, si no el cable se desenrolla sin tensión y da tirones. Lo digo por si observáis algún movimiento extraño al bajar.
Saludos.
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por
#217584
El vídeo no puedo verlo. Del mecanismo poco te puedo decir.

No es fácil ver cómo funciona algo por unas fotos, sobretodo cuando el misterio está en algún pequeño detalle que posiblemente no vemos. Aún así, ¿por qué crees que, además de la tuerca de apriete, hay una tuerca (o una cabeza de un tornillo) con una arandela? ¿Cual es el objetivo?
por
#217599
Trataré de colgar los vídeos de nuevo en llegar a casa. Tampoco esperes gran cosa, pero algo más se ve.
Lo de la cabeza del tornillo era un símil que proponía para simplificar. Pongámonos en el caso del descenso: se supone que la cabeza del tornillo (el perno entero) es el eje 1, que es de donde viene el movimiento, sea por la acción de la polea (eje 2 más transmisión por cadena)que lo hace girar al aumentar la carga, o sea por la llave fija que intenta apretar en el ejemplo que proponía. El movimiento relativo de la tuerca respecto al eje en los dos casos es lo que me intriga.

Pero me temo que los vídeos tampoco te satisfagan. Necesitarías el elevador delante tuyo, porque un despiece no lo hay, y el que te dibujo no te convence. Ya veré que puedo hacer para conseguir un esquema que sea de tu aprobación.

De todas formas, con lo que hay , ¿tú dirías que un mecanismo como el del primer dibujo que hice -hace tiempo ya-,unido al eje de la polea con una transmisión por cadena y dos piñones de 12 y 18 dientes respectivamente (todo lo que hay según mi visión), podría no ser seguro al aumentar la carga elevada?
No te preocupes que no serías el primer ingeniero que duda. Ni el primer físico, ni el primer ingeniero y físico que lo hace.


P.D: Igual en su diseño se especificó claramente que la manivela no se debía quitar una vez elevada la carga, con lo que esta giraría más lentamente que el eje debido al mayor radio(momento angular) y siempre se apretaría (como tú también dijiste). Aunque no creo, ya que de ser así debería llevar alguna fijación, algún bloqueo, para evitar sacar la manivela. Ni idea.

:?: :?:
Última edición por vincent_ el 24 Abr 2010, 01:16, editado 1 vez en total
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#217601
JCas, tienes un mp.

Los 2 vídeos de nuevo, sin comprimir:
http://www.filefactory.com/file/b1412c0/n/V_deo0015.mp4
http://www.filefactory.com/file/b1412d3/n/V_deo003.3gp

Auqnue cada uno es con un móvil distinto, los dos yo los puedo abrir tanto con el Reproductor de Windows Media, como con el VLC media player
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