Explicado: Por qué se aflojan los tornillos y cómo lo evita la precarga

Razones de los tornillos flojos

1. Apriete insuficiente

Los tornillos que no se aprietan o no se aprietan correctamente están inherentemente bajo fuerza de preapriete.

Si vuelven a aflojarse, la articulación no tendrá suficiente sujeción fuerza para fijar todas las piezas juntas.

Esto puede provocar un deslizamiento lateral entre las dos piezas, y el tornillo se verá sometido a un desgaste innecesario. tensión de cizallamientolo que puede llevar a fractura del perno.

2. Vibración

La prueba de conexión atornillada bajo vibración muestra que muchos pequeños movimientos "transversales" hacen que las dos partes de la conexión se muevan entre sí, y la cabeza del tornillo o la tuerca y la parte conectada también se moverán.

Estos movimientos repetidos contrarrestarán la fricción entre el perno y la pieza conectada.

Finalmente, la vibración hará que la rosca del tornillo "gire y se afloje", y la junta perderá la fuerza de sujeción.

3. Incrustación

El ingeniero que diseña y desarrolla la tensión del perno se permite un periodo de rodaje, que provocará una cierta pérdida de fuerza de preapriete.

Durante este periodo, el apriete del tornillo se relajará.

Esta relajación está causada por la incrustación entre la cabeza del tornillo y/o la tuerca, la rosca y la superficie de unión de la pieza conectada, y puede producirse tanto en materiales blandos (como los materiales compuestos) como en metal duro pulido.

Si la junta no está correctamente diseñada, o si el perno no alcanza la tensión especificada al principio, la inserción de la junta puede provocar una pérdida de fuerza de apriete sin alcanzar la fuerza de apriete mínima requerida.

Hay microdesniveles entre las superficies articulares.

Tras el apriete, bajo la fuerza de preapriete del perno, la protuberancia se colapsará y se producirá una deformación plástica permanente, lo que reducirá la longitud de apriete del perno y, finalmente, provocará la reducción de la fuerza de preapriete del perno.

4. Fluencia y dilatación térmica de las juntas

Muchas juntas atornilladas incluyen una junta fina y blanda entre la cabeza del tornillo y la superficie de la junta para sellarla y evitar fugas de gases o líquidos.

La propia lavadora también actúa como un resorte...rebotando bajo la presión del perno y la cara de la junta.

Con el tiempo, especialmente al acercarse a altas temperaturas o productos químicos corrosivos, la junta puede "deslizarse", lo que significa que pierde elasticidad, con la consiguiente pérdida de fuerza de sujeción.

Si los materiales de los tornillos y las juntas son diferentes, la diferencia de temperatura causada por el rápido cambio ambiental o el proceso del ciclo industrial es demasiado grande, lo que provocará una rápida expansión o contracción de materiales para tornillosy puede aflojar los tornillos.

5. Impacto

Las cargas dinámicas o alternantes procedentes de maquinaria, generadores, turbinas eólicas, etc., pueden provocar un impacto mecánico -la fuerza de impacto aplicada al perno o a la junta- que haga que el perno se deslice entre sí.

Al igual que las vibraciones, este deslizamiento acabará aflojando el tornillo.

Ni siquiera el impacto suele tener en cuenta una carga tan grande a la hora de diseñar la conexión de la junta.

¿Qué es la precarga?

Términos con múltiples significados en el proyecto.

Una es la tensión (carga) generada cuando el tornillo se aprieta inicialmente.

Cuando el perno se extiende, la parte situada entre el perno y la tuerca se comprime, aumentando así la denominada carga de apriete hasta que finaliza el proceso de apriete.

Peligros de los tornillos sueltos

1. Fugas en la brida

2. El rotor del ventilador está separado de la sala de máquinas

3. Vibración caída de los pernos de conexión del motor del barco

Los pernos de conexión de vibración del motor del barco se desprendieron y rodaron con el barco, causando más daños al equipo.

En las uniones atornilladas, al apretar la tuerca, el tornillo se alarga, como si tiráramos de un muelle.

Esta tensión, o tracción, producirá fuerzas de sujeción opuestas, que fijarán firmemente entre sí las dos partes del conector.

Si el perno está flojo, se reducirá la fuerza de sujeción.

Los pernos sueltos no son sólo un dolor de cabeza. Si la junta no se vuelve a apretar rápidamente, puede empezar a perder líquido o gas, el perno puede romperse, el equipo puede resultar dañado o puede producirse un accidente catastrófico.

Carril atornillado

Resumen

"La mejor manera de evitar que se afloje es asegurarse de que la fuerza de apriete previa es suficiente, y la junta no tendrá problemas como deslizamientos y aperturas".

Del análisis anterior se desprende que existen tres motivos de aflojamiento debido a una precarga insuficiente o reducida.

Por lo tanto, es necesario controlar especialmente la precarga de los pernos para controlar el riesgo de aflojamiento.

Mientras la fuerza de preapriete sea suficiente para cumplir los requisitos, y mientras la longitud de apriete no sea demasiado corta (como 1k ≥ 3d), incluso si hay una cierta carga de vibración, el perno generalmente no se aflojará solo.

Una combinación de un buen diseño de la unión atornillada, un desarrollo adecuado de la fuerza de apriete y unos dispositivos de bloqueo de pernos apropiados puede asegurar de forma fiable las uniones atornilladas para hacer frente a muchos de los problemas de aflojamiento que se presentan aquí.

Una buena unión atornillada se diseñará con tornillos y tuercas del tamaño y tipo adecuados, y se especificará la tensión óptima para lograr la fuerza de apriete necesaria para mantener la integridad de la unión.

En la aplicación, una fuerza de apriete adecuada requiere que la tensión (pretensión) en cada perno alcance el nivel correcto y se mantenga en ese nivel durante toda su vida útil.

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Shane
Autor

Shane

Fundador de MachineMFG

Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.

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