01 EU mejora la distribución de carga entre hilos
Cuando se utiliza la tuerca estándar, la distribución de la carga axial no es consistente.
Como se ilustra en la Figura 1(a), la carga en la primera rosca es mayor en la superficie de soporte de la tuerca y luego disminuye.
El análisis teórico y la experimentación han demostrado que cuantas más vueltas hay, más pronunciada se vuelve la distribución desigual de la carga. Después de la octava a décima vuelta, la rosca está prácticamente libre de carga.
Como resultado, una tuerca más gruesa y con más vueltas no aumenta la resistencia de la conexión.
Si se utiliza la tuerca tensora de la Figura 1(b), la sección de montaje cónica del vástago de la tuerca y el perno sufre una deformación por tracción, lo que ayuda a reducir la diferencia en el momento del perno entre el vástago de la tuerca y el perno y hace que la distribución de la carga sea más consistente.
La Figura 1 (c) muestra una tuerca anular, cuya función es similar a la de una tuerca de montaje.
02 Reducir o reducir el estrés adicional
Debido a prácticas deficientes de diseño, producción o instalación, los pernos pueden experimentar tensiones de flexión adicionales (como se muestra en la Figura 2), lo que afecta significativamente su resistencia a la fatiga y debe evitarse.
Por ejemplo, cuando se instalan tornillos en superficies rugosas como piezas fundidas o forjadas, a menudo se emplean estructuras como protuberancias o asientos avellanados para proporcionar superficies de apoyo planas después del corte (como se ilustra en la Figura 3).
03 R Reducir la concentración de estrés
La raíz de la rosca y la unión entre la cabeza del tornillo y el vástago son puntos de concentración de tensiones propensos a fracturarse.
La concentración de tensiones en la raíz de la rosca tiene un impacto significativo en la resistencia a la fatiga del tornillo.
La concentración de tensión se puede reducir aumentando el radio del filete en la raíz de la rosca, agregando un filete en el área de transición de la cabeza del tornillo (como se muestra en la Figura 4(a)), o cortando una ranura de descarga (como se ilustra en las Figuras 4 (La )). b) y 4(c)).
04 R reducir la amplitud del voltaje
Cuando la tensión máxima en un perno permanece constante, cuanto mayor es la resistencia a la fatiga, menor es la amplitud de la tensión.
Con la misma carga de trabajo y precarga residual, reducir la rigidez del perno o aumentar la rigidez de las piezas conectadas puede reducir la amplitud de la tensión (como se muestra en la Figura 5), pero requiere aumentar la precarga.
Las formas de disminuir la rigidez del tornillo incluyen: extender la longitud del tornillo de manera adecuada, reducir parcialmente el diámetro del tornillo o crear una estructura hueca como un tornillo flexible.
Un componente elástico (como se ilustra en la Figura 6) instalado debajo de la tuerca también puede servir como perno flexible.
Un tornillo flexible tiene una alta capacidad de deformación, una fuerte absorción de energía y es adecuado para hacer frente a impactos y vibraciones.
Para aumentar la rigidez del sistema conectado, no se recomienda utilizar una junta de baja rigidez. En su lugar, es preferible utilizar un anillo de sellado para la conexión de sellado, como se ilustra en la Figura 7.
05 Mejoro el proceso de fabricación
El proceso de producción afecta significativamente la resistencia a la fatiga de los pernos, especialmente en el caso de pernos de acero de alta resistencia.
Cuando se lamina la rosca, el efecto del endurecimiento por trabajo en frío da como resultado una tensión de compresión residual en la capa superficial, la estructura metálica se optimiza y la resistencia a la fatiga del tornillo es mayor que la del torneado.
Métodos como la carbonitruración, la nitruración y el granallado pueden mejorar la resistencia a la fatiga de los pernos.
