Tensión de Pernos y Tuercas

Tensión de Pernos y Tuercas

Posted by John Driver on Feb 16th, 2017

Para examinar la tensión de los pernos y ruedas, realizaremos un experimento que prueba la tensión alcanzada en los pernos del aro, dadas las cantidades específicas de torque. Esto demostrará cómo la fricción afecta en la tensión alcanzada en los pernos del aro, y las consecuencias dramáticas causadas por el incremento de esa fricción.

Con la ayuda del medidor de torque-tensión Skidmore-Willhelm, vamos a monitorear la tensión alcanzada en los pernos del aro con cantidades distintas de torque. Para asegurar que está aplicando una cantidad de torque precisa, utilizaremos la llave de torque neumática RAD-180

Utilizando un perno y tuerca nuevos:

INTENTOTORQUE (FT/LBS)TENSION ALCANZADA (FT/LBS)
150020,000
260028,000
370031,000

En este punto, queremos ver cuál será la tensión si continuamos utilizando el mismo perno y tuerca, pero disminuimos la cantidad de torque aplicado (de regreso a los 500 ft/lbs originales. Si los resultados muestran una tensión menor a la que se alcanzó originalmente, podremos ver cuánto más torque se requiere para alcanzar una tensión de 28 000 ft/lbs (como se muestra en la tabla anterior, esto se alcanzó originalmente con 600 ft/lbs de torque).

Resultados

ATTEMPTTORQUE (FT/LBS)TENSION ALCANZADA (FT/LBS)
450017,000
580028,000

Con cada aplicación sucesiva de los pernos del aro, la cantidad de tensión disminuye. Para alcanzar la misma cantidad de tensión que se alcanzó en el tercer intento, necesitamos aplicar 33% más torque. Realizamos dos aplicaciones más, a 500 ft/lbs de presión, y la tensión siguió disminuyendo (15 000 y 14 000).

Observaciones

La tuerca degastó un poco el área superficial del objeto con el que hizo contacto; sin embargo, tanto la tuerca como el perno permanecieron en muy buenas condiciones. En relación con el apretado de pernos, John Bickford menciona en su libro An Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints que normalmente, cerca del 10% de este trabajo de entrada termina como energía potencial acumulada en el muelle de uniones y pernos. El resto se pierde de muchas formas. La mayoría como calor, gracias a las limitaciones de fricción entre la tuerca y superficie de unión y entre hilos macho y hembra.

Especificaciones estándar de torque

La siguiente tabla de especificaciones de torque se aplica a materiales estándar de pernos, tuercas y espárragos, basada en las clasificaciones de pernos de acero S.A.E.

Valores de torque máximos recomendados + o – 5%

S.A.E. GRADO 5 S.A.E. J429 GRADO 8
 TORQUE (FT/LBS) TORQUE (FT/LBS)
SecoLubricado SecoLubricado
3/4 – 10260200 380280
3/4 – 16300220 420310
7/8 – 9430320 600450
7/8 – 14470350 670500
1 – 8640480 910680
1 – 14720540 1,020760
11/8 – 7795610 1,285990
11/8 – 12890685 1,4401,110
11/4 – 71,120860 1,8201,400
11/4 – 121,240995 2,0101,550
13/8 – 61,4701,130 2,3801,830
13/8 – 121,6701,290 2,7102,085
11/2 – 122,1901,690 3,5552,730
13/4 – 53,0752,370 4,9803,840

IMPORTANTE: Si los materiales difieren a los mencionados en el estándar S.A.E., refiérase a la siguiente tabla de conversión:

TIPOS DE ACERORANGO DE DUREZA ROCKWELLVALORES DE TORQUE APLICABLES
Carbono medio simple 
(e.g., S.A.E. 1035, 1038, 1045)
ROCKWELL «C» 19-30GRADO 5
Aleación de carbono simple 
(e.g., S.A.E. 4140, 8642, 5147)
ROCKWELL «C» 32-38GRADO 8

Los valores de torque que se mencionaron se ofrecen solo como guía. Las especificaciones de torque, especialmente para uniones críticas, deberían ser determinadas bajo condiciones de montaje reales, debido a muchas variables involucradas que podrían dificultar la predicción y afectar la relación entre torque y tensión.