ejemplo

1. Gabriel Hernández
c.i:20923577
EJEMPLO DE CALCULO DE TORNILLO DE POTENCIA
en este ejemplo de cálculo de tornillo se va a tratar de calcular la carga (F) que puede
levantar verticalmente un tornillo de potencia, al que se le aplica un par de torsión en su
extremo inferior de T= 400 lb·pulg.
Según se muestra en el esquema adjunto, la tuerca tiene su movimiento restringido
mediante guías y se encuentra cargada por la fuerza (F), que representa la carga a elevar.
Como datos de partida se tiene que el tornillo posee un diámetro exterior (de) de 2", siendo
el tornillo de rosca simple ACME, de 1 filete por pulgada (paso del tornillo, p= 1").

2. También como dato de partida del tornillo, se tiene que el coeficiente de rozamiento de la
rosca (µ) es de 0,15 (µ=0,15).
El tornillo se encuentra apoyado y sujeto en su extremo inferior por un cojinete de bolas,
cuyo rozamiento se puede considerar despreciable a efectos de cálculos en este ejemplo.
La expresión vista en el apartado anterior 2.1 que proporciona el par torsional (T) necesario
para elevar una carga de valor (F) para un tornillo de rosca ACME, y sin collarín, resultaba
ser la siguiente:
T =
F · dm
·
p + π · μ · dm · secθ
2 π · dm - μ · p · secθ
Para este ejemplo, el par torsional que se le aplica al tornillo es conocido y de valor T=
400 lb·pulg, siendo el valor (F) de la carga a elevar el parámetro a calcular.
Para la rosca especificada, la profundidad del fileteado de la rosca puede ser extraído de
tablas, según medidas normalizadas para rosca ACME, cuyo valor es de 0,09".
Por otro lado, el radio exterior del tornillo se tiene que es: re = de/2 = 2"/2 = 1"
Por lo tanto, el radio medio de la rosca valdrá: rm = re - profundidadrosca = 1" - 0,09" =
0,91"
Y su diámetro medio, dm = 2·rm = 2·0,91" = 1,82"
El ángulo de la hélice de rosca se calcula según la expresión ya vista en el apartado 2.1:
tg(α) =
p
2 · π · rm
que sustituyendo valores resulta,
tg(α) = 1

3. 2 · π · 0,91
tg(α)=0,175; α= 9,92º → θ= 14,5º para rosca ACME
Aplicando la expresión anterior del par y sustituyendo valores, resulta:
400 =
F · 1,82
·
1 + π · 0,15 · 1,82 · sec(14,5)
2 π · 1,82 - 0,15 · 1 · sec(14,5)
Y despejando (F) de la expresión anterior, se obtiene finalmente el valor de la carga que
se puede elevar con el tornillo del ejemplo, que resulta ser:
F = 1296 lb
A continuación se adjuntan algunos de los parámetros que servirán para definir las
características de un tornillo de potencia:
α : ángulo de hélice
λ : ángulo de avance
p : paso o avance del tornillo
dm : diámetro medio del tornillo (también denominado diámetro primitivo)
F : suma de todas las fuerzas axiales que actúan sobre el tornillo (representa la carga a
elevar o descender)
P : fuerza necesaria a aplicar al tornillo para vencer la fuerza de rozamiento y hacer
ascender/descender la carga por el plano inclinado de la rosca del tornillo.