DIBUJO INDUSTRIAL IV REMACHES. INTRODUCCION Loselementosdemáquinastalescomocomoroblones,chavetas,poleas, resortes, engranajes, etc. son partes constitutivas.

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1 DIBUJO INDUSTRIAL IV REMACHES

2 INTRODUCCION Loselementosdemáquinastalescomocomoroblones,chavetas,poleas, resortes, engranajes, etc. son partes constitutivas de distintos mecanismos, que cumplen distintas funciones enéste último, ya sea de unión entre las piezas,de soportedeórganosórganosen movimiento,de transmisióndel movimiento, etc. Portalmotivo estánexpuestosasolicitacionesdedistintaíndole, principalmente deformaciones, mecánicas,comocomoesfuerzos,choques,rozamientos, etc.,por loquedebencumplir estas condistintosrequisitos lograr el tanto ser técnicosalosefectosdesoportarexigenciasy comportamiento lo más eficiente del mecanismo. Deben por lo calculados mecánica. deacuerdoaprincipiosteóricosyexperimentalesdela

3 INTRODUCCION Los mismos deben tener suficiente resistencia y duración funcionando con el menor desgaste y reparación posibles y cumplir su finalidad mínimo de fabricación y mantenimiento. con el costo Pueden agruparse los mismos como elementos “activos”, que que transmiten movimiento (poleas, ruedas dentadas, etc.) y son aquellos “pasivos” los que tienen como misión soportar, sujetar o guiar los anteriores (roblones, cuñas, tornillos, etc.) En esta unidad analizaremos distintos elementos de unión, que por su importancia, merecen un estudio.

4 1. ORGANOS DE UNION Se deben distinguir dos tipos de uniones, las fijas o permanentes que para ser retiradasdebenserdestruidas, nosiendoposibleposibleusarlasnuevamente,ylas desmontables o no permanentes, que pueden ser retiradas nuevamente. sindeterioroyusadas UNIONES FIJAS O PERMANENTES Se tienen dos tipos de uniones fijas: 1) roblones y remaches. 2) soldaduras. UNIONES DESMONTABLES O NO PERMANENTES El tornillo y las uniones atornilladas y los sujetadores roscados, son el tipo de un móvil o no permanente mas común.

5 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS VENTAJAS DE LOS REMACHES SOBRES LOS TORNILLOS Las razones para escoger remaches en vez de sujetadores roscados siguientes: son las 1. 2. 3. 4. Las uniones remachadas no se aflojan por vibraciones. Son baratos, especialmente en el tiempo de ensamble. Son ligeros. Se pueden ensamblar desde ambos lados.

6 TEMA1.UNIONES REMACHADAS Se los utilizan generalmente para unir chapas, planchuelas, perfiles, etc. En el remache se pueden distinguirse las siguientes partes: el cuerpo o vástago de longitud l y diámetro d el cual se expande hasta un diámetro d 1 luego del remachado y que es el que se utiliza para el cálculo de la resistencia del remache, la cabeza propia de diámetro D y altura K, generada con un radio R en los de cabeza esférica, presentando en la unión con el vástago un radio r para evitar la concentración de tensiones en las aristas agudas, y la cabeza estampada o de cierre.

7 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS La forma y tamaño del remache dependen de las características de la unión, recibiendo distintas denominaciones según el tipo de cabeza propia que posea. Así, en las construcciones metálicas (puentes, torres, edificios, etc.) se tienen (a) remaches de cabeza redonda, (b) remaches de cabeza perdida y (c) remaches de cabeza gota de cebo.

8 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS En las construcciones mecánicas (calderas, máquinas, etc.), en las cuales el tamaño de los remaches por lo general no sobrepasan los 13 mm de diámetro d del vástago, se tienen (a) remaches de cabeza redonda, (b) remaches de cabeza perdida, (c) remaches de cabeza troncocónica y (d) remaches de cabeza chata.

9 TEMA 1. UNIONESREMACHADAS El largo del vástago depende del espesor aremachar,estandonormalizadoel mismo de acuerdo al tipo de cabeza. Generalmente estelargoesigualigualal espesor de las chapas más 1,5d 1. Parala ejecucióndelremachadose ya practicanpreviamentelosagujeros seaapunzónotaladroyluego, calentando previamente el remache se lo introduce a presión remachándose con unaremachadoraoestampadorael extremo del vástago, estampando de esa forma la cabeza de cierre.

10 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS

11 Según el destino del remachado se lo puede clasificar en: 1)Remaches para calderas de vapor: debe resistir elevadas presiones y temperaturas y ofrecer al mismo tiempo hermeticidad. Remaches para recipientes herméticos y sometidos a grandes presiones: deben asegurar su cierre hermético y la resistencia mecánica del mismo. Remaches para construcciones metálicas y mecánicas: deben resistir la acción de grandes cargas o momentos de fuerzas considerables. El Roblonado cuando se practica entre dos perfiles o chapas solapadas se denomina roblonado por recubrimiento o solape (a) y cuando se utilizan chapas o planchuelas adicionales se denomina roblonado a cubrejuntas, pudiendo ser a simple (b) o doble (c) cubrejuntas. 2) 3)

12 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS FORMASDEFALLA ENUNIONESREMACHADAS b) Falla por cortec) Falla por tensiónd) Aplastamiento compresión porpor a) Falla por flexión

13 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS FORMASDEFALLA ENUNIONESREMACHADAS Rotuta por Tracción de las chapas Rotuta por aplastamiento o flexión en el remache Rotuta por desgarramiento de las chapas

14 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS FORMASDE FALLA EN UNIONES REMACHADAS Flexión primaria en la junta Flexiónsecundariaen lajunta Flexión en el perno

15 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS RESISTENCIA DEL REMACHE ALCORTE SIMPLE Siactúala fuerzaP segúnindicaindicala figura, sobre cada plancha de espesores S y S 1 (pudiendo ser S = S 1 ) cada una de ellas, la sección del remache entre las dos chapas está sometida al corte. El área A de la sección que soporta este esfuerzo expresión: de corteestádadaporla �2�2 ∗ = 4 del siendod eldiámetroremache remachado.

16 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS RESISTENCIA DEL REMACHE AL CORTE SIMPLE Si es τ adm el esfuerzo unitario admisible al corte del material delremache,elesfuerzoP queel remache puede soportar es: = ∗ = ∗ ��� despejando A, de la ecuación de la diapositiva anterior; �2�2 ∗ =∗ ��� ����� 4 Por lo tanto, conociendo el esfuerzo unitario admisible al corte delmaterialdel remache yel esfuerzo máximo al que puede ser sometido, se lo pude dimensionar, es decir, conocer el diámetro que debe tener el mismo para soportar la carga a la que estará expuesto.

17 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS RESISTENCIA DEL REMACHE AL CORTE SIMPLE Despejando de la ecuación anterior d se tiene: 4 P d =d = π * τ adm El esfuerzo unitario al corte τ que podrá soportar el roblón deberá ser menor queel admisible a fin de asegurar su resistencia: τ < τ adm Si fueran z roblones, la fuerza que deberá soportar cada uno de ellos será: π * d 2 P = z *P = z * * τ adm 4 y despejando d de la: 4 P d = z * π * τ adm

18 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS RESISTENCIA DEL REMACHE AL CORTE SIMPLE Además se debe tener en cuenta la sección de debilitamiento de la chapa, a fin de calcular el ancho mínimo necesario de la misma, según muestra la figura, causada por el agujereado que se le practicó para el remachado.

19 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS RESISTENCIA DEL REMACHE AL CORTE SIMPLE El área de la superficie de la pieza que ofrece resistencia a la rotura de la misma, teniendo en cuenta su espesor S o S 1, tomándose el menor espesor por ser la condición más desfavorable, y su ancho (b – d 1 ), ya que se descuenta del ancho total b el diámetro d 1 del agujero, lo que debilita la pieza, es: A´ = ( b - d 1 )S Siendo A’ la sección debilitada de la pieza. Si es σ adm la resistencia unitaria admisible a la tracción de la pieza, para la fuerza P actuando sobre cada plancha, se deberá cumplir la siguiente condición para que presenten la resistencia necesaria al mismo: P ≤σ adm ( b * d * S )( b * d * S )

20 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS RESISTENCIA DEL REMACHE AL CORTE SIMPLE Para un número z de remaches, la ecuación anterior se transforma en P ≤σ≤σ adm (b * z * d ) * S Cuando se tiene más de un remache de diámetro d 1, si se denomina paso a la distancia entre centros pueden centros de los agujeros en la pieza indicándoselo por t, si es S el espesor de la misma, se distinguir dos secciones en las chapas a roblonar, una es la sección total A entre de agujeros para un ancho igual al paso t, y la otraeslaseccióndebilitadaA’que surge de restar al paso t el diámetro d1. La sección total A para el paso t está dada por la expresión: A = t * SA = t * S y la sección debilitada A’ dada por la expresión: A’= (t –d) * S

21 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS RESISTENCIA DEL REMACHE AL CORTE SIMPLE Efectuando el cociente entre el área de la sección rendimiento de la unión, denominado coeficiente de indicándoselo con la notación v debilitada A’ y el total A se obtiene el debilitamiento o módulo de resistencia, t - dt - d sección debilitada A' ( t - d )* S v =v === sección total At * St * St

22 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS RESISTENCIA DEL REMACHE AL CORTE SIMPLE En el remachado se deben respetar ciertas dimensiones mínimas a los efectos de lograr la resistencia y comportamiento adecuado de las chapas y roblones, como son las distancias del agujero a los bordes, la cantidad z de roblones que se consideran por paso t, algunas de las cuales se indican en la figura A los efectos de facilitar los cálculos existen tablas, como las que presenta el Manual Constructor de Máquinas de H. Dubbel, que dan los valores de P1 en función de v, diámetro d1 y según la disposición del roblonado y el tipo de esfuerzos y condiciones a del del los cuales estará expuesta la pieza. Se distingue especialmente el roblonado para calderas atendiendo a la variación que presentan las dimensiones del vástago de los roblones al estar sometidos a solicitaciones por variaciones térmicas además de las mecánicas.

23 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS VERIFICACIONDEL APLASTAMIENTO El vástago del remache presiona contra las paredes de las chapas deformándose o causando la deformación de éstas, ovalándose los agujeros hasta que se raja la pared y se destruye la unión. La presión se supone se ejerce en forma uniforme sobrelasección delplano diametral de la chapa la que está dada por la expresión: A = d1 * SA = d1 * S

24 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS VERIFICACION DEL APLASTAMIENTO Donde es A la sección de aplastamiento. Si es σ la tensión unitaria de compresión a la que está sometido el roblón P que soportan está dada por la expresión: y la chapa, la fuerza P = σ * d 1 * S Si fueran z roblones los que soportan el esfuerzo P : P = z * σ * d 1 * S

25 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS VERIFICACION DEL APLASTAMIENTO En este caso el roblón produce el desgarramiento de las chapas a lo largo de las superficies laterales A’ paralelas a las generatrices de los extremos del diámetro d 1 del mismo. A’ = S * I A = A’ = 2 * S * I

26 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS VERIFICACION DEL APLASTAMIENTO Si es τ c el esfuerzo unitario al corte al cual está sometida la chapa, la fuerza P será: P = 2 * S * I * τ c Debiendo verificarse que sea: τ c ≤ τ adm

27 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS CUBREJUNTAS La metodología de cálculo es similar a lo visto para remaches por solape. Se debe tener en cuenta que el remache en la doble cubrejuntas, al ser sometida las chapas por la fuerza P, presenta dos secciones que resisten el corte, soportando cada una la fuerza P/2, al igual que las cubrejuntas. Debido a las condicionesfavorables de esfuerzo de la chapa en la primera fila de remaches se utilizan cubrejuntas desiguales, lo que además expone a la misma, a menor peligro de rotura en los borde calafateados con respecto a la doble cubrejuntas iguales.

28 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS FORMULAS DE CALCULO DE REMACHE El cálculo de remache se realiza por lo general con fórmulas semi-empíricas que tienen en cuenta la gran experiencia existente al respecto y que han sido recopiladas en tablas o manuales lo que facilita la selección del roblonado a ejecutar y asegura su resultado. Suponemos D y longitud diámetro de del espesor un recipiente hermético de diámetro l sometido a una presión interior p. El los roblones se determina en función de la chapa. El esfuerzo al que se someterán los roblones se contrarresta en parte por la resistencia al deslizamiento que existe entre las chapas por efecto del rozamiento.

29 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS JUNTAS REMACHADAS CARGADAS AXIALMENTE Cuando la línea de acción de la carga pasa a través del centroide del grupo de remaches la carga se distribuye proporcionalmente, se dice que la junta remachada esta cargada AXIALMENTE, como se muestra en la figura.

30 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS JUNTAS REMACHADAS CARGADAS EXCENTRICAMENTE Cuando la línea de acción de la carga no pasa a través del centroide del grupo de remaches y por lo tanto la carga no se distribuye proporcionalmente, se dice que la junta remachada esta cargada excéntricamente, como se muestra en la figura.

31 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS JUNTAS REMACHADAS CARGADAS EXCENTRICAMENTE El efecto es que se genera un cortante primario directo debido a la carga, y un cortante secundario debido a la excentricidad de la carga.

32 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS EJEMPLO 1. JUNTA CARGADA AXIALMENTE Dos placas de 15x1/2 pulgadas están unidas por medio de una junta traslapada. Los remaches que se usaran son de 7/8 de diámetro y los esfuerzos de trabajo son los siguientes: corte 13500 lb/in 2, aplastamiento, 27000 lb/in 2, tensión 18000 lb/in 2, Diseñar la junta.

33 TEMA 1. UNIONESREMACHADAS EJEMPLO 2. Una junta a tope, cuya configuración de remaches se muestra en la figura va a ser utilizada para construir un recipiente hervidor circular de acero. El diámetro del recipiente es de 5 pies y es capaz de resistir una presión interna de p = 500 lb/in 2 Determinar el espesor de las placas principales y la eficiencia de la junta. Los diámetro remaches remaches son de 7/8 plg de ylosagujeros delos están taladrados a 15/16plg de diámetro. Los esfuerzos de trabajo son los siguientes; tensión 20000 lb/in 2, 16000 lb/in 2 cortecorte,aplastamiento 20000 lb/in 2, para corte simple y 28000 para corte doble.

34 TEMA 1. UNIONES REMACHADAS EJEMPLO 3. CARGA EXCENTRICA Una placa de un soporte en una unión mediante remaches tiene 25 mm de espesor. Los remaches tiene el mismo tamaño. La carga sobre el soporte es de 50kN, el espaciado de los remaches es C = 100mm, el brazo de carga e = 400mm. Si el esfuerzo cortante permisible es 65MPa y el esfuerzo de aplastamiento es de 120 MPa. Determine el tamaño de los remaches que se usaran en la unión.