MECANISMOS Y SISTEMAS DE AERONAVES MECANISMOS Y ELEMNTOS DE MÁQUINAS TORNILLO DEPARTAMENTO DE AERONÁUTICA FACULTAD DE INGENIERÍA UNLP

Transcripción

1 MECANISMOS Y SISTEMAS DE AERONAVES MECANISMOS Y ELEMNTOS DE MÁQUINAS TORNILLO DEPARTAMENTO DE AERONÁUTICA FACULTAD DE INGENIERÍA UNLP Prof: Ing Pablo L Ringegni

2 MECANISMOS Y SISTEMAS DE AERONAVES MECANISMOS Y ELEMENTOS DE MÁQUINAS TORNILLO En la rátia es normal enontrar una distinión entre tornillo (srew y bulón (bolt, esto se debe a las siguientes diferenias entre unos y otros: Usualmente los tornillos están hehos on materiales de baja resistenia, oseen un ajuste de la rosa mas holgado, la forma de la abeza esta adeuada al destornillador y la esiga uede estar rosada en toda su longitud, sin una zona de fijaión determinada Los tornillos ueden ser divididos en tres gruos básios: - Tornillos estruturales - Tornillos de maquina - Tornillos autorosantes Sobre esta lasifiaión volveremos haia el final del aunte, y de aquí en adelante desarrollaremos los fundamentos y araterístias de tornillos y bulones sin haer diferenia entre ellos, refiriéndonos a ambos omo tornillos Según normas IRAM tornillo es: El elemento rosado total o arialmente que sirve ara unir dos artes, una de las uales hae las vees de tuera Consta de abeza y esiga y según su uso se distinguen rinialmente dos tios: ara madera y ara metales El tornillo es el elemento mas freuentemente emleado omo: - Elemento de fijaión ara uniones desmontables - Tornillo de traión ara roduir tensión revia (disositivo tensor - Tornillo de ierre ara obturar orifiios - Tornillo de ajuste ara ajustar o reajustar un juego o desgaste - Tornillo de mediión ara reorridos mínimos (mirómetro - Transformador de fuerza ara roduir grandes esfuerzos longitudinales mediante equeñas fuerzas eriférias (rensa de husillo, rensa de bano - Transmisor de movimiento ara la onversión del movimiento giratorio en longitudinal (tornillo de bano o ara la transformaión de movimiento longitudinal en irular (helioidal Rosa: La forma fundamental de la rosa es la hélie, se engendra or el arrollamiento de una reta on un ángulo de inlinaión sobre un ilindro de radio r

3 y 3 2 x 0 0 r 2 3 Puede ser onstruida or unto a artir de su desarrollo, ya que y/x=tg(=/(2r siendo el aso o altura del filete La hélie uede ser dereha (omo la de la figura o izquierda En la rosa se resenta, en lugar de la seión untual de la línea helioidal, un erfil, este erfil uede ser triangular, traezoidal, retangular o semiirular Entre las rosas normalizadas que se emlean ara tornillos de fijaión (mayor rozamiento, la rosa triangular on filete de 60º de ángulo entre flanos (rosa métria o derivadas, omo la del tio unifiada 55º (Whitworth; las demás se emlean ara tornillos de transmisión de movimiento (uadrada o traezoidal,siendo la ideal la uadrada ya que transmite todas las fuerzas aralelas al eje del tornillo El inonveniente de la rosa uadrada es que al tener la mitad del numero de filetes or aso que la rosa triangular, tiene la mitad de la resistenia de esta última Al final de este aunte se enuentran tablas on las araterístias de las rosas

4 Par helioidal: C Z L A B G H Q K Sean Ay B los dos miembros de un ar helioidal, siendo A el tornillo y B la tuera En la figura diho ar esta reresentado omo arte de un meanismo más omlejo, en una rensa a tornillo La tuera es solidaria on el bastidor, mientras que el tornillo atúa sobre una laa H El material a ser rensado esta indiado on K La aión motora esta onstituida or una ula Cm aliada a un brazo L, solidario on el tornillo La aión resistente es la fuerza axial Q que reresenta la reaión de K, que la laa transmite al tornillo Para evitar la rotaión de H or efeto de la aión tangenial del roe que alia A a H, la laa H resenta dos aolamientos rismátios on las dos olumnas G del bastidor Suoniendo que, or simliidad, el ontato entre los dos miembros del ar helioidal sea reduido a la hélie media, la aión mutua que estos dos miembros interambian esta onstituida or un sistema de fuerzas aliadas en los untos P de diha hélie: P dfn V P df

5 En ada elemento ds de esta hélie, en el entorno de P, la fuerza df que la tuera transmite al tornillo tiene una omonente df n dirigida según la normal de ontato, y una omonente df t dirigida según la tangente de ontato, en la misma direión y sentido ontrario a la veloidad v de P relativa de A reseto de B Si nˆ es el versor normal al helioide ativo en P (dirigido de B haia A, y tˆ el versor de v, se tiene: df Siendo dfn nˆ dft tˆ df t =f df n df dfn ( nˆ f ˆ t Si es el ángulo (onstante en todos los untos de la hélie media que nˆ forma on el eje Z del ar, orientado omo la rotaión de A reseto de B, y es la inlinaión de la tangente a la hélie media sobre el lano normal a diho eje, resulta: df z = df n (os - fsen Por lo tanto, la omonente según Z de la fuerza transmitida de B haia A es: F z = (os - fsen df n = (os - fsen N L dfn dft

6 donde la integral está extendida a todo el aro L de la hélie media sobre el que se extiende el ontato, y N es la suma de los módulos de dihas aiones Para el equilibrio del tornillo, onsiderando el régimen de veloidad onstante, resulta: (os - fsen N= Q or lo tanto: N= Q/(os - fsen Euaión del equilibrio dinámio: Reordemos que el aso y el radio medio r de la hélie, están relaionados on la inlinaión de la hélie media sobre el lano normal al eje mediante la exresión: Si Mo es el valor de la ula Cm en ondiiones ideales tg 2 r M 0 r Q fn 2r La euaión de los trabajos ara un deslazamiento efetivo igual a una vuelta del ar A y B en ondiiones ideales (sin roe, nos da: Mo 2 r Q 0 (signo - ues "Q se oone al torque" r Mo Qtg r Ahora, onsiderando la disiaión de energía debida al roe entre las suerfiies onjugadas de A y B, la euaión de los trabajos resulta: M2 r Q fn r sen 0 reemlazando N=Q/(os-fsen M 2 Q f Q 0 sen(os f sen

7 f M2 Q ( sen(os f sen sen(os f sen f M2 Q ( sen(os f sen multiliando el segundo miembro or os/os f tg(os f sen M2 Q ( os tg(os f sen 2 sen f tgos f M2 Q ( os os tg(os f sen 2 os f tgos f M2 Q ( os os tg(os f sen tgos M2 Q ( tg(os f os f sen El valor 2M es el trabajo motor, o sea, es el trabajo neesario ara efetuar una rotaión del tornillo, mientras que el valor Q es el trabajo que ha realizado al mismo tiemo el tornillo ara omrimir K, que es el trabajo orresondiente al objetivo que debe umlir el meanismo, llamado trabajo resistente útil Podemos esribir: M Q r tgos ( 2 r tg(os f os f sen M M tgos f os Q r( (os f sen os tg f os Q r( (A sen ( f os Poniendo os f f (* odemos esribir: os

8 M tg f Q r( ( f tg El oefiiente f tiene el signifiado de oefiiente de roe virtual En el aso de helioide a ono diretor (filete de rosa triangular o traezoidal, on ángulo de obliuidad, resulta: os osos ( y son los ángulos que se onoen en la rátia os sen os 2 2 Por lo tanto: f f os tg (de reemlazar en * Finalmente on este valor se alula M os Aquí se ve que es el fator de amlifiaión del oefiiente de roe debido a la geometría os del ar inemátio Para el aso de filete retangular, = (=0, luego diho fator de amlifiaión es mínimo y f=f Llamando ara este aso f =tg on = ángulo de roe orresondiente a f, resulta: tg tg M Q r Q r tg( (or identidades de la funión tg (** tg tg Análisis del rendimiento del ar helioidal: De auerdo a lo visto, obtendremos el rendimiento haiendo la relaión entre el trabajo útil y el trabajo motor Para filete traezoidal: Q os f sen tg ara filete traezoidal ( 2 M tgos f os Para filete retangular, teniendo en uenta (** y oniendo =2rtg se llega a: tg tg( Análisis de rendimiento de la rosa uadrada vs traezoidal: Por lo visto anteriormente ara la rosa uadrada el fator de amlifiaión es mínimo, or lo tanto M va a ser más equeño que ara una rosa triangular on el mismo Luego omo Q es la misma, el rendimiento va a ser mayor ara la rosa uadrada

9 Transformaión de fuerzas ara tornillos de rosa uadrada: Un tornillo de fuerza o otenia meánia es un disositivo de la maquinaria ara onvertir un giro o deslazamiento angular en un deslazamiento retilíneo, y transmitir así la aión de una fuerza o otenia meánia Suelen emlearse en los husillos o ejes de avane de los tornos y en los elementos de fuerza de mordazas, rensas y levantadores hidráulios o gatos F fn F U d N fn d N U En las figuras se muestra un tornillo de otenia de rosa uadrada de un solo filete que tiene un diámetro medio d, un aso y un ángulo de avane, que soorta una arga axial de omresión F Se desea obtener la exresión matemátia del ar o momento de giro que se neesita ara levantar la arga (fig izquierda y la exresión orresondiente ara bajarla (fig dereha Para elevar la arga se tiene una fuerza U que atúa haia la dereha, ara bajarla, U atúa haia la izquierda La fuerza de roe es igual al roduto del oefiiente de friión f or la normal N, y atúa ooniéndose al movimiento El sistema está en equilibrio bajo la aión de estas fuerzas y, or tanto, ara elevar la arga se tiene que: U - Nsen - fnos = 0 F + fnsen - Nos =0 Para haer desender la arga será: -U - Nsen + fnos = 0 F - fnsen - Nos =0 Eliminando N de estos sistemas de euaiones y desejando U se obtiene: Para subir la arga: U F(sen f os os f sen

10 Para bajar la arga: sen os sen os ( f f F U Dividiendo numerador y denominador or os y aliando la relaión tg =/d, se obtiene entones: -Para subir la arga: / ( / ( d f f d F U (Subir Y reordando que f = tg odemos esribir: ( ( / ( / ( tg F tg tg tg tg F d f f d F U Y ara el aso ideal sin roe = 0, or lo tanto U = Ftg -Para bajar la arga: / ( / ( ( d f d f F U = F tg (φ α Finalmente, observando que el momento de rotaión es el roduto de la fuerza U y el radio medio d/2, ara elevar la arga se uede esribir: 2( ( f d d f F d M Donde M es el momento requerido ara vener el rozamiento en la rosa y levantar la arga Análogamente, ara desender la arga resulta: 2( ( ' f d d f F d M Este es el momento que se neesita ara vener la arte de friión al haer desender la arga En asos eseífios, donde el avane es grande o la friión es baja, uede sueder que la arga desienda or sí sola, haiendo que el tornillo gire solo, sin ninguna aión externa En estos asos el momento M' será negativo o igual a ero Cuando se obtiene un momento ositivo se die que el tornillo es autoasegurante o existe autorretenión

11 En aso de tener rosas ACME o de otro tio, la arga normal queda inlinada on reseto al eje, debido al ángulo de la rosa 2 y al ángulo de avane Puesto que los ángulos de avane son equeños, esta inlinaión uede desreiarse y onsiderar sólo el ángulo de la rosa El efeto del ángulo de la rosa es aumentar la fuerza de friión debida a la uña de los hilos Por lo tanto, los términos en que interviene la friión deben dividirse or os F F/os 2= ángulo de la rosa Para levantar una arga o aretar un tornillo se tiene: M F d( f dse 2( d f se Si se onsidera la inlinaión entones queda la exresión (A de la ágina 6 Cuando un tornillo se arga axialmente, debe emlearse un ojinete de emuje o de ollarín entre los elementos estaionario y rotatorio, a fin de soortar la omonente axial La figura muestra un ollarín de emuje usual, en el que se suone que la arga está onentrada en el diámetro medio d Si f es el oefiiente de friión, el momento adiional de rotaión requerido es: M = Ffd/2

12 Autorretenión: La autorretenión es deseable en los tornillos de fijaión y se obtiene uando la fuerza longitudinal F no uede roduir ningún momento de giro Es deir que la autorretenión ara el aso de tener que bajar la arga, se dá uando U=Ftg (- > = 0, es deir: φ > = α o 0, 5 (en este aso se die que el tornillo es irreversible, avanza si se lo gira Habíamos visto que ara filete retangular el rendimiento estaba dado or: tg tg( Esta euaión del rendimiento imlia: - menor al aumentar - ara = = máximo irreversible = 0,5 Grafiando en funión de tg se tiene: % Zona tornillos transmisores de movimiento i i Límite de autorretenión Zona tornillos de fijaión Paso fino Paso grueso,2 tg Se estudia esta gráfia ara = f( ues siemre el rendimiento disminuye on y es indeendiente de En la gráfia se areia que ree on, al riniio muy ráidamente y luego ada vez on menor endiente, hasta alanzar un valor máximo ara 4 2

13 Fuentes de eligro: - Inseguridad aera de las fuerzas exteriores que se alian (reduir la tensión admisible adm 2- Ariete inadeuado, eseialmente en los tornillos equeños (se desabezan on failidad, ara evitar esto se debe elegir un material de alta resistenia o reduir adm ; los tornillos grandes reiben, en general, oa tensión iniial Eseialmente si hay varios tornillos, el ariete desigual trae aarejado una desigual distribuión de la arga y el alabeo de las iezas En tales asos, lo mejor es aretar los tornillos hasta el 69% del límite elástio on llave torquimétria o hasta un alargamiento del tornillo que se ha de resribir ( omrobaión on mirómetro 3- Aoyo unilateral, y on él, tensión adiional de flexión en el tornillo 4- Pérdida de la tensión iniial debida a dilataión térmia o a deformaión lástia del tornillo, de los aoyos o de las aas intermedias 5- Trabajo de hoque adiional al alternar la direión de la fuerza, or ej, a ausa de holgura en el asiento de tornillos de biela, ara evitar esto se deben usar tornillos extensibles on tueras de traión 0 D mín 02 D muesa La muesa de la tuera mejora la distribuión de la arga sobre los filetes de la misma, or alanzar una mayor deformaión sobre los rimeros filetes 6- Aflojamiento or vibraión (rever seguros 7- Ataque químio (elegir un material teniendo en uenta el medio de trabajo 8- Desgaste de la rosa en tornillos transmisores de movimiento 9- Puntos de rotura: los tornillos sometidos a argas dinámias se romen según se india en la figura: En ( ourre el 5% de todas las roturas En (2 ourre el 20% de todas las roturas En (3 ourre el 65% de todas las roturas Los untos ( y (2 ueden evitarse o mejorarse on un mejor auerdo en las transiiones En el rimer filete argado (3 se debe rourar una mejor distribuión de tensiones

14 Aumento de la resistenia a la fatiga: El objetivo fundamental es la eliminaión de los valores extremos de los esfuerzos mediante asos suaves de una seión a otra, y, de ser osible, mediante la reaión de esfuerzos revios de omresión en la zona de los bordes or omataión de esta zona Para ello la omataión suerfiial a dado buenos resultados, esta onsiste en una deformaión lástia de la suerfiie mediante laminado on rodillos de resión estrehos y redondeados Efetos semejantes se obtienen or medio de horro de granalla de aero y or endureimiento loal (ementaión o nitruraión El redondeo de los flanos redue la disminuión de resistenia a la fatiga oasionada or el efeto de entalla y or la terminaión suerfiial ásera o dañada Soliitaión y álulo: a Tornillo sin tensión iniial argado longitudinalmente La seión del núleo A del tornillo está soliitada a traión or la fuerza longitudinal P La tensión nominal es: N P 4 P 2 A d adm t m d 2 d d m La rosa está sometida a resión suerfiial y a desgarramiento (flexión y orte Suoniendo una arga uniforme sobre los i filetes de rosa en la tuera, la royeión de la resión suerfiial atuante es: P i A g adm Donde: i= número de filetes =m/ A g = área royetada del filete = d m t

15 m = anho de la tuera Introduiendo los valores de i y de Ag uede obtenerse la altura neesaria ara la tuera m, onoiéndose la adm de los materiales del tornillo y la tuera Tornillo argado longitudinalmente bajo la arga P y aretado girando: Por ejemlo: disositivo tensor de ables P P M t La tensión existente en able genera una arga P sobre el tornillo Mt A ausa del momento torsor M t, se rodue una tensión tangenial adiional: W Durante el ariete el tornillo verá un estado ombinado de tensiones, tensión de traión originada or la arga P y tensión tangenial roduida or momento Mt, or lo ual deberemos busar la tensión resultante de la ombinaión de ambas Tomando: Se obtiene: Mt P rtg( 2 d P 4 dm r 2 3 d W 6 dm 2 tg( d 2 2 La tensión determinante de omaraión es: v ( adm Esta tensión es la máxima que debe soortar el tornillo durante el ariete, or lo ual se debe tener uidado al diseñar el disositivo ya que este solo odrá tensar el able on una arga P menor que la que es aaz de soortar el tornillo on un estado de tensión de traión simle Pretensado on Pi y argado longitudinalmente: Debido al ajuste del montaje de la unión rosada se omunia a los elementos onstituyentes una ierta soliitaión de retensionado, ues tanto el tornillo omo los elementos a unir reaionan elástiamente Se define omo tensión iniial Pi a la tensión o arga induida or la resión de ariete, que on las herramientas omunes, deende del oerador, de la longitud de la herramienta, y de la ondiión del tornillo y tuera

16 Tomemos omo ejemlo la siguiente unión ara alarar la relaión de fuerzas - deformaiones mediante el gráfio de tensiones Si el ajuste se realiza levemente a mano no habrá tensión ni deformaión, ero si lo sometemos al ariete or medio de una herramienta adeuada, aareerá un esfuerzo de retensionado Pi que alarga el tornillo y omrime las artes unidas a resión or el mismo Habrá or tanto, una dilataión del tornillo i or traión y una ontraión de las artes unidas Pe Pe Pe Pe (* Los diagramas arga - deformaión serán: arga arga Pi A A Pi i i Alargamiento de los tornillos (a Aortamiento de las artes unidas (b P Pi A i (

17 Señalamos en (a y en (b el unto A a la altura de la tensión iniial Pi y unimos ambos diagramas hasta haer oinidir los untos A en ( Por lo general las artes unidas son más rígidas que el tornillo, or lo tanto > Durante el ariete la arga sobre el tornillo y sobre las artes a unir es la misma y vale Pi, que es la arga iniial de ariete Suongamos ahora que se alia la arga de trabajo externa Pe (aliada en las suerfiies externas, esta rovoa una dilataión extra en el tornillo y la deformaión de las artes unidas deree en el mismo valor P M Pt Pi A B H D P Pe Po O i G C La arga sobre el tornillo se inrementa en un valor P mientras que la arga sobre las artes unidas disminuye un valor mayor (si estas son más rígidas que el tornillo, omo se muestra en la figura Para deformaiones elástias, la dilataión del tornillo ontinúa a lo largo de la línea OM y la ontraión deree a lo largo de AC El tornillo estará en el unto M uando la dilataión de las artes unidas se hae ero en C En este unto, la dilataión total del tornillo está reresentada or la distania OC, y la arga total sobre el tornillo es CM=Po, arga límite ara la ual el reajuste no sirve y la junta erdió estanqueidad (Pi=0 Puesto que los triángulos OGA y OCM son semejantes: P 0 P i i i Una unión atornillada uede onsiderarse omo un resorte y su deformaión en funión de la onstante elástia es:

18 P i i ara el tornillo b P i ara las artes unidas Luego: P 0 Pi b En estas exresiones, Po es la arga exterior que tendría la unión en el unto en que erdió estanqueidad uando el tornillo ha sido aretado un valor Pi, o si Po es una arga máxima exterior dada, Pi es la arga mínima de retensado que debe utilizarse P i P0 b Prátiamente, Po debe ser,2 a 2 vees más grande que Pe, que es la arga exterior atuante Haiendo Po=Pe, se tiene: P i Pe,2 2 b Deendiendo de los valores b y el valor de Pi uede ser más equeño o más grande que la arga atuante Pe Si la rigidez de las artes unidas es muho mayor que la del tornillo, el término entre aréntesis tiende a uno, y Pi mínima tiende a Pe A medida que la rigidez el tornillo b aumenta on reseto a, el término entre aréntesis se hae ada vez menor y Pi mín se hae muy equeña Generalmente el tornillo es menos rígido que las uniones atornilladas Vamos a determinar ahora el valor de P, que es una arga sulementaria al retensionado y es un valor imortante ya que da la amlitud de la arga dinámia, y es resonsable de que, durante el trabajo, se exeda la arga de retensionado del tornillo (que es el menos rígido Según el gráfio anterior, al aliar la arga exterior obteníamos la arga total Pt sobre el tornillo, indiada or el unto B El inremento de arga del tornillo or enima de Pi es P Nótese que todas las artes son elástias y ualquier arga exterior inrementa la arga sobre el tornillo y desarga las artes unidas Ahora: P b P e P

19 P ( Pe P b b P Pe b b P Pe b P Pe b b Entones la arga total sobre el tornillo es: P t Pi P Pi Pe b b Si la rigidez de las artes a unir ( no uede determinarse on ierta exatitud es aonsejable, omo riterio onservativo, usar el término entre aréntesis igual a la unidad (es equivalente a deir que toda la arga va sobre el tornillo, o sea: P t P i P e Cuando la arga Pe varía, también lo hará Pt de auerdo a la euaión anterior Analizando diha euaión vemos que si b es muy grande on reseto a, la arga Pt tiende a (Pi+Pe Si al ontrario b << resulta que Pt tiende a Pi, or lo tanto la arga Pt estará siemre entre Pi y Pi+Pe (on tal de que la unión no ierda estanqueidad Esto uede interretarse gráfiamente: Pt Pt Pi Pe Pi Pe

20 Resumiendo: Si una vez obtenida la tensión iniial Pi se añade la arga de serviio Pe tendremos los tornillos aun más argados (hasta Pmáx y las artes unidas desargadas (hasta el Pi orresondiente El equilibrio de las fuerzas viene dado ahora or Pmáx = Pe+Pi Al esar la arga de trabajo Pe se obtiene otra vez el estado iniial, on Pi omo arga omún ara el tornillo y las artes unidas (B (C (A En el gráfio de arga - deformaión se one de manifiesto que al variar la arga de trabajo desde ero hasta Pe (área rayada en (B el esfuerzo de los tornillos varía sólo en P=Pmáx-Pi uando la unión está retensada on Pi Si en ambio falta la arga iniial, resulta entones un P onsiderablemente mayor (A, que es igual a Pe Además el gráfio (B muestra en ontraosiión al (C que on menor relaión i /, es deir on tornillos oo elástios o on juntas muy elástias resulta un P mayor De la variaión de P deende el eligro de rotura or fatiga de los tornillos Una tensión iniial (Pi sufiiente y una gran relaión i /, son or tanto, una buena roteión ontra rotura or fatiga Determinaión de las onstantes elástias: La relaión i / o b / varía según la deformaión elástia del tornillo y artes unidas, aroximadamente entre y 6 y lo mejor es determinarla exerimentalmente En el aso simlifiado donde el uero (tornillo que es sometido a traión mantenga onstante la seión efiaz Ab, la longitud efiaz l b y el módulo de elastiidad Eb y del mismo modo el uero omrimido las onstantes A, l y E, se tiene:

21 b b b b l E A ara el tornillo l E A ara las artes unidas Si las artes unidas están omuestas or dos o más alases de material (or ejemlo: una junta de obre entre haas de aero, la onstante elástia del onjunto es : 3 2 Donde, 2 y 3 son las onstantes elástias de ada omonente

22 Clasifiaión de tornillos: Los tornillos ueden enontrarse bajo diferentes nomenlaturas: AN: Army Navy NAS: National Aerosae Standard (estos tornillos son estruturales MS: Military Standard seguidas or un número de arte (500,50, que deben busarse en atálogo ara ser identifiados, letras y dígitos indian la omosiión del material, longitud y esesor Por ejemlo: AN50B-46-7 AN: Air Fore-Navy standard 50: fillister-head, rosa fina B: brass (brone 46: diámetro 4/6 ulgadas 7: largo 7/6 ulgadas La letra D en lugar de la B india que el material es aluminio 207, la letra C designaría aero inoxidable Una A antes de la letra que india el material señala que la abeza está erforada ara utilizar able de seguridad Un ejemlo ara los NAS: NAS44-DH-22 NAS: National Airraft Standard 44: estilo de abeza, diámetro y rosa (/4-28, torque interno (abeza tio Allen DH: drilled head (abeza erforada 22: longitud del tornillo en 6avos de ulgada Los tornillos ueden dividirse en tres gruos básios: tornillos estruturales, de máquina y autorosantes Tornillos estruturales: son usados ara aliaiones estruturales similares a las de los bulones estruturales y los remahes Son onstruidos on materiales de gran resistenia a la traión y son distinguidos de los bulones úniamente or la forma de su abeza Entre ellos se enuentran los NAS 502, NAS 503, AN 509, NAS 220 a NAS 227 y NAS 583 a NAS 590 Tornillos de máquina: están disonibles en uatro tios básios de abeza: - Flat head (abeza lana: usados en hollos embutidos uando se desea una suerfiie lisa AN 505, AN 50, AN 507, NAS 200, NAS 54, NAS 57 y NAS Rounded head (abeza redonda: son ara roósitos generales en aliaiones no estruturales AN 55 y AN Fillister (abeza ilíndria: son de roósito general y usados omo seguros en aliaiones meánias ligeras, usualmente son erforados ara utilizar able de seguridad AN 500 a AN 503, AN 690 a AN 6924, AN 6962 a AN 6990, AN 7002 a AN 7030 y AN 7042 a AN Soet head (abeza de enhufe: están diseñados ara introduirse dentro de agujeros taladrados bajo nivel de suerfiie Tienen abeza hexagonal y son usados uando se requiere gran resistenia, ensambles omatos o suerfiies limias

23 Tornillos autorosantes: estos tornillos generan su roia rosa de aolamiento uando se introduen en agujeros ligeramente más hios que su diámetro Los tornillos autorosantes de máquina (AN 504 y AN 530 son usados ara agregar artes menores no estruturales Los tornillos autorosantes ara haa son utilizados en aliaiones iegas ara la resentaión temoraria de haas revia al remahado o ara el ensamble definitivo de haas no estruturales PRECAUCION: ESTOS TORNILLOS NUNCA DEBEN SER USADOS COMO REEMPLAZO DE TORNILLOS ESTÁNDAR, TUERCAS, BULONES O REMACHES EN CUALQUIER ESTRUCTURA AERONAUTICA Eseifiaiones ara el diseño ueden enontrarse en la norma MIL-HDBK-5 o en la USAF- NAVY TO-A-8/NAVAIR 0-A-8, strutural hardware Clasifiaión de bulones: Cada bulón está eho ara una aliaión artiular, y esto es de artiular imortania a la hora de remlazarlos Se ueden enontrar eseifiaiones de diseño en la MIL-HDBK-5 o en la USAF-NAVY TO-A-8/NAVAIR 0-A-8, strutural hardware Identifiaión: Los bulones aeronáutios ueden identifiarse or el ódigo marado en la abeza Este generalmente denota el material, si es un bulón AN standard o si está onstruido ara un roósito eseial, y en algunos asos india el fabriante Bulones de aero AN standard: son marados on un guión alto o asteriso, los que son de aero resistente a la orrosión son marados on un solo guión alto y los que son de aleaiones de aluminio (AN son marados on dos guiones altos Bulones ara roósitos eseiales: son normalmente inseionados or métodos de artíulas magnétias Las maras tíias inluyen SPEC (usualmente tratamientos de alta temeratura ara aumentar resistenia y durabilidad, y estamado en la abeza un número de arte de una emresa de manufatura aeronáutia Los bulones sin maras son de baja resistenia, los de tolerania errada NAS son marados on un triángulo elevado o aartado del resto Las maras del material ara los NAS son las mismas que ara los AN exeto or su ubiaión Los bulones que requieren inseión or artíulas magnétias son identifiados or medio de un barniz de olor o maras en la abeza de un tio distintivo Informaión adiional uede obtenerse or medio del número de arte

24 Estas son maras tíias que ueden enontrarse en la abeza de un bulón: En aliaiones aeronáutias odemos enontrar diversos tios de bulones, omo ser: Bulones aeronáutios estándar de abeza hexagonal: omrenden desde los AN3 a los AN20 Son estruturales y son usados en aliaiones generales on argas de traión o orte Los bulones de aero más equeños que el No 0-32 y los de aluminio on menos de /4 de ulgada de diámetro, no deben ser usados en estruturas rimarias No se deben usar bulones de aluminio en aliaiones que requieran remoiones o inseiones freuentes Bulones de abeza hexagonal erforada: omrenden desde los AN73 a los AN8 Son similares a los standard ero la abeza es más alta ara reibir able de seguridad Pueden ser reemlazados los de rosa fina or los MS20073 y los de rosa gruesa or los MS20074 Bulones de máquina hay una gran variedad de ellos que abaran desde los AN000 hasta los AN08200 on diferenias entre ellos que ueden verse en los atálogos Son similares a los anteriores exeto or tener la abeza y la esiga erforadas, además algunas series son resistentes a la orrosión

25 Bulones de tolerania errada: son usados en aliaiones en donde la unión está sujeta a severas argas reversibles y vibraión A ausa de la interferenia del ajuste, deben ser introduidos on la ayuda de equeños goles Entre ellos se enuentran los AN73 a AN86, NAS333 a NAS340, NAS653 a NAS658, NAS663 a NAS668 y los NAS673 a NAS678, uyas araterístias se enuentran en atálogo Bulones de torque interno: desde los NAS 44 hasta 58 y NAS 72 hasta76 son bulones de alta resistenia usados rinialmente en aliaiones de traión Utilizan una arandela on un tratamiento térmio eseial (NAS43C bajo la abeza, ara revenir el ontato entre el filo del agujero y la base de la abeza, también se oloa una arandela de tratamiento térmio eseial antes de la tuera Son interambiables on los MS20004 a MS20024, en la misma onfiguraión de rosa y largo de la esiga no rosada Bulones de torque externo de 2 untos: abaran desde los NAS624 a los NAS644 Estos bulones son usados en aliaiones de alta traión y en aliaiones de alta soliitaión a la fatiga Los MS 9033 hasta los MS9039 son bulones de maquina resistentes al alor, los MS9088 a los MS9084 son similares a los anteriores ero tienen la abeza erforada, son similares a los NAS ero están fabriados de diferentes aleaiones de aero, y sus esigadas tienen grandes toleranias Bulones de tolerania errada de trabajo al orte: los NAS464 están diseñados ara aliaiones donde las tensiones son úniamente de orte Estos bulones tienen una rosa más orta que los bulones diseñados ara traión Los serie NAS6200 están disonibles en dos diferentes diámetros sueriores a la medida del agujero, ara soluionar roblemas en agujeros agrandados Pueden edirse on una X o Y desués de la longitud, ara designar la sobremedida de la orión de esiga del tornillo Bulones levis: AN2 hasta AN36 Estos bulones son solamente utilizados en aliaiones sujetas a tensiones de orte, y freuentemente se utilizan omo ins meánios en sistemas de ontrol Bulones de ojo:an42 a AN49 Estos bulones son usados uando se alian argas de traión externas La abeza de estos bulones están diseñados ara alojar distintos disositivos, or ejemlo: guardaabos

26 En la siguiente tabla se enuentran los valores reomendados de torque en libras or ulgada ara diferentes bulones: Clasifiaión de tueras: Las tueras aeronáutias están disonibles en una variedad de formas, medidas y materiales Los tios de tueras usados en estruturas aeronáutias inluyen tueras astillo, tueras ortadas, tueras lanas, tueras mariosa, et Las tueras aeronáutias ueden lasifiarse en dos grandes gruos generales: tueras autofrenantes y tueras no autofrenantes Las no autofrenantes deben asegurarse or algún medio externo, omo havetas y alambre de seguridad Las autofrenantes ontienen al seguro omo una arte integral de la tuera Son fabriadas on aero al arbono admiado, aluminio 2024 anodizado y aero inoxidable Tueras autofrenantes: existen dos tios de ellas, las que son totalmente metálias y las de fibra o nylon Se debe tener uidado on su uso, no deben oloarse en elementos sometidos a rotaión ni turbinas, ni deben oloarse en artes que se deban desmontar on freuenia Metálias: el inserto metálio uede estar rosado en el interior y exterior, o uede tener un orte donde enaja la arte de arrastre El inserto es ónio en su arte externa y al aretar la tuera se

27 ajusta ontra ella, deendiendo el seguro de la resilienia de los dos metales Son utilizadas en aliaiones de alta temeratura Collar de fibra o nylon: son onstruidas on un inserto no rosado asegurado en un lugar fijo El inserto de fibra o nylon rovee la aión de frenado orque este tiene un diámetro más equeño que la tuera Este tio de tueras no debe ser instalado en lugares en donde la temeratura no sobrease los 250ºF Plaa autofrenante: son roduidas en una gran variedad de formas y materiales, rearadas ara soldar o remahar en artes del avión donde no se tenga aeso Tueras no autofrenantes: entre ellas se enuentran las tueras astillo, astillo ortadas, mariosas y otras Se utilizan on tornillos hexagonales de esiga erforada, bulones levis y otros que están sujetos a argas de traión Sus formas están adeuadas ara reibir havetas o alambre de seguridad Un desarrollo más amlio sobre los distintos tios de tueras, identifiaión y ódigos se uede onsultar el "Airframe and owerlant mehanis General Handboo", editado or la FAA Métodos de seguridad: Se deben oloar elementos de seguridad ara evitar que las tueras tornillo y bulones trabajen or efeto de la vibraión Los métodos más usados ara asegurar artes de aeronaves son: able de seguridad, havetas, arandelas frenantes y tueras eseiales Alambre de seguridad: es el método más ositivo y satisfatorio ara asegurar abezas de tornillo, tueras y extremos de ables, los uales no ueden ser asegurados or algún otro método rátio En este método se rodue la unión de dos o más unidades de tal manera que la tendenia de una a erderse es ontrarrestada or la tensión del able Distintos métodos son exuestos en la siguiente figura

28 Chavetas: se usan on tueras astillo, la haveta debe entrar en el agujero on muy oo juego Las siguientes son las reglas generales a aliar ara utilizar este medio de seguridad: - La rolongaión doblada más allá del fin del bulón no se debe extender más allá que un diámetro del mismo - La rolongaión doblada haia abajo no debe desansar sobre la arandela - Si se utiliza el método oional mostrado en la siguiente figura, las rolongaiones no se deben extender fuera del radio de la tuera - Todas las rolongaiones deben doblarse on un radio razonable

29 En las siguientes tablas se ven araterístias de las rosas normalizadas y de las rosas on erfil métrio DIN 3