¿Qué le ocurre a la precarga y a la fuerza de amarre al aplicar cargas externas?
Generalmente aplicamos el par de apriete con una llave dinamométrica en el perno o la tuerca para generar la carga de apriete requerida. Esta carga de apriete se denomina precarga. La precarga se define como la tensión creada en un elemento de fijación cuando éste se aprieta. Su función es prevenir el deslizamiento y la apertura de las partes de la unión. La fuerza de amarre, en respuesta a la precarga, es la fuerza que actúa sobre las partes.
Cuando actúan fuerzas externas en la junta, se debe analizar cada elemento que transmite fuerza. Se puede predecir el comportamiento de las juntas viendo su reacción ante las fuerzas externas.
Por consiguiente, el cálculo de una unión atornillada simple se basa en el comportamiento elástico de la junta en el eje del perno. Esta zona tiene un efecto considerable en la deformación y la carga del perno.
Durante el montaje de la junta, se produce una precarga FM, que crea una fuerza de amarre FK entre las partes. El factor de rigidez debe definirse previamente. Esto es, cúanta carga se requiere para estirar 1 mm del material.
A continuación, una carga de trabajo axial FA, introducida a través de las piezas sujetas y que actúa sobre el perno, se transmite a través de la zona de amarre y del perno. La proporción de la carga de trabajo que actúa sobre el perno, además de la precarga, se denomina carga del perno FSA. El valor FPA representa la reducción de la precarga debido a una carga de trabajo externa. La proporción de esta distribución depende del comportamiento elástico de la junta.
La fuerza y el desplazamiento que se producen en la junta se puede ilustrar mediante el diagrama de la unión. En consecuencia, el anterior diagrama se mostrará de esta forma:La fórmula anterior se puede verificar con el siguiente ejemplo
Paso 1: La unión atornillada se aprieta a 5 kN. No se aplica ninguna carga externa.
Paso 2: Se aplican cargas estáticas externas (4 kN) aunque inferiores a la precarga. La precarga inicial ahora se convierte en la precarga residual. La carga del perno se calcula en 5,4 kN pero la fuerza de amarre se reduce a 1,4 kN.
Paso 3: Se aplican cargas externas adicionales, superiores a la precarga inicial. Ya que la carga externa es muy superior a la precarga, las piezas se separan y la carga en el perno aumenta hasta 10 kN. (100 % de cargas externas)
En conclusión, el comportamiento elástico de cada componente se revisó cuando se generaron fuerzas axiales en la junta. Además, existen otros factores externos a tener en cuenta para una predicción precisa de la precarga requerida, como los esfuerzos cortantes, la temperatura, la vibración y las cargas dinámicas. Para más información, no dude en contactar con su oficina de Nord-Lock Group más cercana.