En los últimos cincuenta años, la industria de los sujetadores ha realizado grandes mejoras para mejorar el diseño y la confiabilidad de sus productos. Sin embargo, no importa cuán bien diseñado y hecho esté el sujetador en sí mismo, no puede por sí solo hacer que la unión sea más confiable. La selección de sujetadores se basa en una comprensión de la mecánica de cómo un sujetador roscado sostiene la carga y la influencia que los procedimientos de apriete pueden jugar también es necesaria. Este artículo proporciona una introducción a los conceptos básicos de las uniones atornilladas y los principales factores involucrados en el diseño de dichas uniones.
No se entiende ampliamente cómo una junta atornillada lleva una carga directa. Un perno completamente apretado puede sobrevivir en una aplicación que un perno flojo o sin apretar podría fallar en cuestión de segundos. Cuando se aplica una carga a una junta que contiene un perno apretado, no mantiene el efecto completo de la carga, pero generalmente solo una pequeña parte de ella. Esto parece, a primera vista, ser algo contrario al sentido común. La Figura 1A muestra un perno y una tuerca que aseguran un soporte a una placa de soporte.
Con la tuerca floja en el perno, si se agrega un peso de 1 unidad al soporte, como se muestra en la figura 1B, entonces la fuerza en el vástago del perno aumentará en 1. Sin embargo, si la tuerca ahora se aprieta y se aplica el peso , la fuerza en el vástago del perno no aumentará en 1, pero generalmente solo en una pequeña fracción de esta cantidad. Una comprensión de por qué el perno no sostiene el efecto completo de la carga aplicada es fundamental para el tema.
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Un modelo a menudo puede ser útil para comprender por qué el perno no soporta el efecto completo de la carga aplicada. La Figura 2 es un intento de ilustrar el mecanismo de transferencia de carga involucrado en una junta atornillada mediante el uso de un sujetador especial. En el caso de este sujetador, el sujetador no mantendría un aumento de carga significativo hasta que la carga aplicada excediera la precarga del sujetador. (Precarga es el término utilizado para la fuerza de sujeción de un perno).