Foros de SóloIngeniería

- 01 Abr 2010, 17:20 #214489

Hola a todos:
En primer lugar os pido disculpas por empezar preguntando.
Aunque mis estudios son de ciencias, no soy ingeniero, y será por esto que no consigo ver por qué este mecanismo no cede al aumentar la carga.
Me explico: para subir la carga hay que rodar la manivela, entonces la tuerca va comprimiendo las dos arandelas (la roja es libre, y la verde unitaria al eje) que hay a cada lado del trinquete contra este (los discos azules son discos de goma, a modo de discos de embrague), hasta que el par aplicado a la manivela iguala al del torno con su carga. Es entonces cuando comienza el izado. El trinquete está para impedir el retroceso.
Para descender solamente hay que ir girando la manivela en sentido contrario, eso sí, haciendo un poco de fuerza extra al comienzo para liberar presión en la tuerca contra el mecanismo del trinquete. Es entonces cuando gira la tuerca i con ella el eje arandela verde-torno (todo excepto el trinquete).
Mi pregunta viene cuando una vez elevada una carga, se me ocurre aumentar la carga. Como la presión del embrague es proporcional al par realizado antes de aumentar la carga, al aumentarla, ¿no podría ser que cediese el mecanismo?
¿Puede ser porque el rozamiento de la tuerca con la arandela roja sea mayor que con el filete del eje, y en lugar de desenroscarse la tuerca con el eje conjuntamente, lo que provocaría la caída, se autoaprieta al girar solo el eje fileteado, solidario con el torno?
Pienso que todo se simplifica al preguntar por qué en un tornillo apretado con su tuerca, al girar con una llave desde la cabeza, a veces se autoaprieta, y a veces gira la tuerca también.
¿ La superficie de contacto de la tuerca con el objeto a amarrar no importa, verdad? La fuerza es la misma, por lo que la presión se distribuye.
¿La masa de la tuerca con su momento de inercia, I, será despreciable también? Una tuerca con mayor I se opondrá a girar más que otra.

Pues eso, que no encuentro la solución.


Saludos.

Regístrese y/o inicie sesión para ver archivos adjuntos.

Última edición por vincent_ el 06 Abr 2010, 11:19, editado 8 veces en total

• 
• 
• 
• 
• 
• 

- 03 Abr 2010, 15:00 #214545

Os dejo una foto que he encontrado de un torno con ese mecanismo. En este lo desconozco, pero en el que os comento la manivela puede quitarse una vez izada la carga si se quiere, con lo que la tuerca no tiene que vencer ningún momento de fuerza adicional.

Regístrese y/o inicie sesión para ver archivos adjuntos.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

- 05 Abr 2010, 08:06 #214580

Ui, no se como eliminar esta respuesta. He editado el primer mensaje y he incluido ahí su contenido.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

- 12 Abr 2010, 14:06 #215665

No creo que mi pregunta fuera demasiado complicada: las variables que intervienen en un conjunto perno-tuerca para que al apretar el conjunto desde la cabeza, a veces gira el conjunto entero, y otras veces se aprieta al quedar la tuerca inmóvil, por rozamiento, momento de inercia,...:

Podrían ser:
- coeficiente de rozamiento tuerca-placa del material.
- coeficiente de rozamiento perno-tuerca.
- momento de inercia de la tuerca: mayor masa, o mayor radio externo, a igual radio interno de paso.
- ...

He buscado en libros de mecánica y diseño de máquinas (Shigley) y no encuentro nada al respecto. No os pido cálculos, simplemente una aclaración. Y si no es el sitio, o la pregunta esta fuera de contexto, me gustaría, a ser posible, saberlo.

Saludos.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

- 18 Abr 2010, 19:01 #216657

Vamos a simplificar la pregunta a ver si la resolvemos ya de una:

Ahora imaginaros un perno apretando un conjunto de varias arandelas (dibujo adjunto), cada una de radio mayor que la anterior. Para un par concreto de apriete, M, desde la cabeza del perno, la tuerca transmitirá este par a todas las arandelas de r<=rmax siempre que:

M=F mu rmax<F mu rm


donde es F la fuerza (carga) entre las superficies debidas al apriete,mu el coeficiente de rozamiento entre los materiales, que suponemos que es el mismo acero, por lo que es una constante, rmax el radio máximo de la arandela que gira,y rm el radio medio de la rosca.


Es decir, al intentar apretar girando sólo desde la cabeza del perno, girará la tuerca y con ella las arandelas hasta la de rmax.

Esto significa que el radio importa, por lo que si diseño un mecanismo donde el radio de la tuerca es mayor que el normalizado para dicho perno, ayudará a que se apriete el sistema cuando intento apretar sólo desde la cabeza del perno.
El mecanismo de seguridad del torno se debe de basar en esto, ya que los materiales en contacto son iguales, por lo que los coeficientes de rozamiento también lo son, no contribuyendo a favorecer la seguridad.
Un incremento en la masa de la tuerca también debe contribuir, ya que al aumentar su momento angular, disminuye su tendencia a girar. Supongo que en diseño de maquinas no interesa ese aumento de radio y masa en la tuerca, ya que en caso de vibraciones, a mayor momento angular de la tuerca, mayor posibilidad de aflojar el perno.

Creo que si no hay más discusión, si a esto se le puede llamar discusión, supondré válido este razonamiento, ya que se ajusta lo predicho con el mayor tamaño y masa en la tuerca del torno problema.

Y si alguien me puede corregir, se lo agradecería.

http://www.filefactory.com/file/b12aha4/n/mecano3.jpg

• 
• 
• 
• 
• 
• 

- 18 Abr 2010, 22:22 #216676

No acabo de entender tu problema tan teórico, pero me parece que el rozamiento no tiene nada que ver, sino la imposibilidad de desplazamiento.
Al aplicar un momento a una tuerca en un perno esta se desplaza longitudinalmente en el perno hasta que se acaba la rosca o encuentra un tope (es decir al apretar una tuerca se acerca a la arandela hasta que no puede acercarse más o porque se acaba la rosca). En ese punto el momento sobre la tuerca al no poder moverse hace que gire el perno.
Si el tope es fijo el perno girará y si nó ahí sí que podrá intervenir el rozamiento para hacer que en un caso gire o en otro apriete más.
Es el caso de un perno con tuerca y arandela en una brida donde en múltiples ocasiones el perno gira con la tuerca y arandela hasta que un ligero mayor apriete hace que la fuerza en el perno y el rozamiento de las arandelas impidan que giren y se consigue el apriete la brida.
Es como cuando para desenroscar un perno pones dos tuercas y aflojas el perno poniendo la llave en la interior. La tuerca exterior hace de tope impidiendo que gire la interior.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

Saludos,
MPa

- 19 Abr 2010, 00:31 #216678

Hola Mpa,
igual he liado demasiado la pregunta:

¿Por qué, o qué variables intervienen, cuando al girar para apretar un tornillo desde la cabeza, a veces se aprieta, y otras gira con la tuerca y no se aprieta, aunque esté muy apretado ya, p.e. si está oxidado, hay mucho rozamiento y suele pasar esto último, por lo que el rozamiento sí influye.
Sabes que a veces necesitamos dos llaves para poder apretar bien un perno, una en la tuerca, y otra en la cabeza para evitar que gire.
En el mecanismo, cuando aumentamos la carga,el eje, que es el perno, tiende a girar en el sentido de apriete, y la tuerca permanece quieta (¿por qué?), apretándose el conjunto.

Resumiendo, querría saber por qué el mecanismo del primer post se autoaprieta cuando una vez elevada la carga, la aumentamos, y no gira todo el sistema y baja la carga.

Saludos, y gracias por responder, MPa.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

- 19 Abr 2010, 06:58 #216681

Resumiendo, querría saber por qué el mecanismo del primer post se autoaprieta cuando una vez elevada la carga, la aumentamos, y no gira todo el sistema y baja la carga.

Simplemente porque el esfuerzo es mayor al subir la carga que al bajarla. Cuando subes la carga, apretarás el perno hasta cierto punto. Cuando la bajas después, no llegarás a vencer el rozamiento provocado cuando la subiste anteriormente, pues el esfuerzo es menor. Ojo con las paradas bruscas, ahí sí se te puede soltar.

Aún así, parece que te detienes en algo muy simple. Evitar que el perno se apriete o se suelte es algo bastante sencillo. El secreto está en la arandela.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

"Arte sin ingeniería es soñar, ingeniería sin arte es calcular"
"Yo te lo explico, porque no me cuesta nada y además es mi obligación" Reivindicador Dixit
"Esto es teóricamente posible pero prácticamente improbable" Mecagüenlá dixit
"En teoría no hay diferencia entre teoría y práctica. En la práctica, sí"

- 19 Abr 2010, 08:58 #216699

Hola Jcas,
entonces imagínate que izamos un depósito de agua vacio, y una vez levantado y sin volver a actuar sobre la manivela, empezamos a llenarlo. Tan pronto empiece a aumentar la carga o, mejor dicho, cuando superemos el umbral de rozamiento estático del embrague, el sistema tiende a ceder, girando el eje-perno. Y como la tuerca permanece quieta (según tú debido a la arandela), entonces vuelven a oprimirse los discos y vuelve a estar segura la nueva carga. Todo ello sin darle a la manivela (imagínate que la hemos quitado, que se puede). Él mismo se autoasegura de nuevo.
En caso de que girase la tuerca también, el sistema cedería, por lo que me interesa conocer qué factores influyen en que no gire la tuerca.

Respecto a lo de la arandela, no soy ingeniero, estoy en física; aun así lo siento pero no lo veo. ¿Qué papel desempeña esta para que no gire la tuerca y se autoasegure? La del mecanismo éste no gira, pero suponía que una arandela en un perno lo que distribuía era la presión, pero no que evitase que girase.

Saludos Jcas.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

- 19 Abr 2010, 09:57 #216710

Lo más probable es que tenga una arandela Grover.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

"Arte sin ingeniería es soñar, ingeniería sin arte es calcular"
"Yo te lo explico, porque no me cuesta nada y además es mi obligación" Reivindicador Dixit
"Esto es teóricamente posible pero prácticamente improbable" Mecagüenlá dixit
"En teoría no hay diferencia entre teoría y práctica. En la práctica, sí"

- 19 Abr 2010, 13:38 #216735

Una vez levantada la carga, si esta aumenta, lo que evita que la carga caiga es el trinquete.
Para desbloquearlo se deberá tener que volver a hacer una fuerza superior a la carga actual.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

Saludos,
MPa

- 19 Abr 2010, 17:17 #216771

Una vez levantada la carga, si esta aumenta, lo que evita que la carga caiga es el trinquete.
Para desbloquearlo se deberá tener que volver a hacer una fuerza superior a la carga actual.

Buena observación.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

"Arte sin ingeniería es soñar, ingeniería sin arte es calcular"
"Yo te lo explico, porque no me cuesta nada y además es mi obligación" Reivindicador Dixit
"Esto es teóricamente posible pero prácticamente improbable" Mecagüenlá dixit
"En teoría no hay diferencia entre teoría y práctica. En la práctica, sí"

- 19 Abr 2010, 20:22 #216807

Una vez levantada la carga, si esta aumenta, lo que evita que la carga caiga es el trinquete.
Para desbloquearlo se deberá tener que volver a hacer una fuerza superior a la carga actual.

Buena observación.

Si habéis mirado mi primer post, sabréis que el torno en qüestión no es de esos en el que para bajar la carga se libera el trinquete, porque no funciona así. Para bajar la carga hay que girar la manivela(o sea, la tuerca) en sentido contrario, lo que libera presión a las arandelas que presionan al trinquete, y deslizan contra éste, pero éste nunca gira en sentido contrario.

Lo más probable es que tenga una arandela Grover.

Si la tuviera, que no la tiene, ¿pensarías que ya está claro el funcionamiento? ¿Qué conseguiriamos, aumentar el rozamiento entre la tuerca-filete, y entre la tuerca-arandela en un mismo factor? ¿Eso nos aseguraría que cuando girase el eje(perno) al aumentar la carga de tal forma que se venciese la fuerza de rozamiento de las arandelas contra el trinquete, la tuerca no giraría?
Lo dudo. Se comportaría como sin la arandela Grover.

No quiero repetirme, pero pensad por qué no gira, o a veces sí, una tuerca cuando apretamos un perno desde la cabeza. O en qué factores podríamos modificar para anular, o permitir, el giro con el consiguiente apriete, o rotación del conjunto perno-tuerca, respectivmente.

Yo pienso que lo que pasa es que hay más rozamiento entre la tuerca y la arandela que entre el filete de la tuerca y el perno. Pero me parece muy poco seguro una diferencia de rozamientos tan poco controlados, ya que un poco de aceite y se modificaría por completo su funcionamiento. Por otra parte, creo que el mayor tamaño de la tuerca es para aumentar su momento angular, y así evitar en lo posible que acompañe al perno cuando aumento la carga y se vence la fuerza de rozamiento y tal y tal...
Saludos.

Edito y me corrijo: La Grover, en caso de aumentar la seguridad (aumentar la máxima carga antes de ceder), lo haría porque incrementaría el rozamiento a vencer. Pero si aumentamos más aún la carga, estamos en el mismo problema, ¿quién rozará más, la tuerca-perno o la tuerca-arandela?
De todas formas creo que una Grover no aumenta en este caso particular el rozamiento. Iríamos apretando la tuerca hasta que la Grover presionase contra el mecanismo arandelas-trinquete con una presión tal que permitiera transmitir nuestro par. En ese punto, y al aumenter nuestro par aplicado, este se emplearía en levantar la carga. Si imagino un muelle en lugar de una Grover lo veo mas fácilmente. Además, la fuerza que hacemos (el par) para levantar una carga no es tanta como para apretar completamente la Grover. El sistema posee unos engranajes de reducción 2:3, una polea móvil, más la desmultiplicación del torno. En total realiza una desmultiplicación 1:30. (no están reflejados en el dibujo del primer post)
Saludos y gracias por intervenir.

Última edición por vincent_ el 20 Abr 2010, 07:41, editado 1 vez en total

• 
• 
• 
• 
• 
• 

- 20 Abr 2010, 07:36 #216830

Una vez levantada la carga, si esta aumenta, lo que evita que la carga caiga es el trinquete.
Para desbloquearlo se deberá tener que volver a hacer una fuerza superior a la carga actual.

Buena observación.

Si habéis mirado mi primer post, sabréis que el torno en qüestión no es de esos en el que para bajar la carga se libera el trinquete, porque no funciona así. Para bajar la carga hay que girar la manivela(o sea, la tuerca) en sentido contrario, lo que libera presión a las arandelas que presionan al trinquete, y deslizan contra éste, pero éste nunca gira en sentido contrario. No me he enterado de lo que dices, pero para lo que preguntas no cambia nada las cosas.

Lo más probable es que tenga una arandela Grover.

Si la tuviera, que no la tiene, ¿pensarías que ya está claro el funcionamiento? ¿Qué conseguiriamos, aumentar el rozamiento entre la tuerca-filete, y entre la tuerca-arandela en un mismo factor?Conseguiríamos que tuerca y arandela se bloqueasen completamente. Con una arandela Grover, el conjunto no se mueve en una de las direcciones, en la otra sí. Lo que se hace realmente es no permitir que gire cuando lo que queremos es apretar aún más la tuerca y tener un bajo rozamiento en la arandela cuando no queremos que la tuerca se suelte, de forma que el eje gira. ¿Eso nos aseguraría que cuando girase el eje(perno) al aumentar la carga de tal forma que se venciese la fuerza de rozamiento de las arandelas contra el trinquete, la tuerca no giraría?
Lo dudo. Se comportaría como sin la arandela Grover. Pues pregunta en otro sitio. Si te doy una respuesta y lo primero que haces es ponerla en duda, antes incluso de pensarla, mejor no preguntes.

No quiero repetirme, pero pensad por qué no gira, o a veces sí, una tuerca cuando apretamos un perno desde la cabeza. O en qué factores podríamos modificar para anular, o permitir, el giro con el consiguiente apriete, o rotación del conjunto perno-tuerca, respectivmente. Se puede conseguir lo que quieres sólo con el rozamiento en la misma rosca. Puedes ponerle una tuerca de seguridad, lo que te garantizará más aún que no se girará (¿también esto me lo vas a poner en duda?). Si estudias un poco de teoría de roscas, verás como funcionan. No es tan complicado y aparece en la wikipedia. Ahora, no me voy a poner yo aquí a hacer cálculos varios para explicarte nada, si es lo que pretendes. Esas cosas en la vida real tienen soluciones sencillas, baratas y seguras, así que todo lo que sea darle vueltas al asunto es perder tiempo y dinero. Con un buen apriete al principio, tienes tuerca y arandela para mucho tiempo, si sabes hacerlo.

Yo pienso que lo que pasa es que hay más rozamiento entre la tuerca y la arandela que entre el filete de la tuerca y el perno. Si así fuese siempre se te soltaría la tuerca. Pero me parece muy poco seguro una diferencia de rozamientos tan poco controlados, ya que un poco de aceite y se modificaría por completo su funcionamiento No hay tan poca diferencia. Además, están perfectamente controlados. Mírate la teoría de roscas y comprobarás que la fuerza entre los filetes de la misma no es precisamente despreciable, y está relacionado directamente con la que hay entre arandela y tuerca. En caso de duda, una rosca más fina da mayor seguridad. El aceite ¿dónde pretendes meterlo? Cuando echas aceite en una tuerca para meterla en un bulón, se te queda en el primer hilo. No hay espacio suficiente para que entre más. Una vez roscado, ya puedes echarle aceite, que no se soltará por él. No entra en la rosca. Por si te caben dudas al respecto, te diré que lo mínimo espacio entre superficies para que haya posibilidad de que entre el lubricante es de 0,03mm, y entre los hilos de tuerca y eje roscado no queda nada cuando están apretados. . Por otra parte, creo que el mayor tamaño de la tuerca es para aumentar su momento angular, y así evitar en lo posible que acompañe al perno cuando aumento la carga y se vence la fuerza de rozamiento y tal y tal... El efecto del momento angular de la tuerca es despreciable frente a los demás esfuerzos. Una razón de poner roscas grandes puede ser poner una rosca dentada en su parte inferior para evitar que se suelte (tienen los dientes inclinados), pero claro, es mejor poner en duda que desmontar el cacharro y comprobar cómo es realmente.
Saludos.

El torno que pones en la imagen tiene dos ejes completamente diferentes en cuanto a su funcionamiento. Tienes tres opciones para el eje que tiene la rueda dentada grande. Se le pone una arandela grover o una tuerca dentada. Tuerca y eje giran juntos en la dirección en que la tuerca se saldría y, sin embargo, en la otra se tiende a apretar pues la arandela o la tuerca dentada se clavan. La polea se monta sobre el eje sin apriete, de forma que, cuando el eje no gira, la polea gira libremente sobre el mismo. La otra opción es poner una tuerca de seguridad y apretar bien desde el principio. La polea nunca vencerá esa resistencia y siempre girará libre sobre el eje. Para la tercera hay que ser un poco más fino mecanizando y un mucho más basto al trabajar. Lo que se hace es hacer la rosca sobre el eje un poco más corta de lo que se necesita. Se lleva la tuerca hasta el final y se aprieta todo lo que se pueda, clavando la rosca de la tuerca en el final del roscado del eje (e incluso, donde no hay rosca). Cuidado con pasarse que te cargas completamente la rosca. Con eso ya conseguirás que sea muy complicada de soltar. Se deja suficiente holgura para que entren una o dos arandelas entre placa y tuerca y se ponen arandelas con muy bajo coeficiente de fricción. Te dará igual si el eje gira o no. No ejercerá par suficiente para soltar la tuerca. Es una solución barata, chapucera y bastante sencilla en su ejecución. Si el torno es asiático, lo más probable es que esté hecho así.

El caso del eje de la manivela es completamente diferente. Ahí no hay tuercas. Es un eje con un pasador al final (lo más probable es que sea así). Posiblemente el pasador esté montado después de la manivela. No hay tuerca alguna.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

"Arte sin ingeniería es soñar, ingeniería sin arte es calcular"
"Yo te lo explico, porque no me cuesta nada y además es mi obligación" Reivindicador Dixit
"Esto es teóricamente posible pero prácticamente improbable" Mecagüenlá dixit
"En teoría no hay diferencia entre teoría y práctica. En la práctica, sí"

- 20 Abr 2010, 08:03 #216835

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
Saludos

• 
• 
• 
• 
• 
•