El cáncamo es una herramienta fundamental en el ámbito de la elevación de cargas, ya que proporciona un punto de sujeción seguro. Sin embargo, para asegurarnos de que el cáncamo sea capaz de soportar el peso de la carga que se va a levantar, es necesario calcular adecuadamente su diámetro. En este artículo, descubriremos el proceso para determinar el tamaño correcto del cáncamo y garantizar así una operación de elevación exitosa. Ya sea que trabajes en la construcción, la industria portuaria, o simplemente estés interesado en este tema, ¡sigue leyendo para conocer más!
Un cáncamo, como se muestra en la imagen siguiente, se utiliza para levantar y transportar maquinaria pesada. Consta de un anillo de sección circular en la cabeza y roscado en la parte inferior para atornillarlo en un orificio roscado en la parte superior de la máquina. Pero, ¿cómo se elige el tamaño de cáncamo adecuado para su aplicación? ¿Cómo calcular el diámetro del cáncamo en función de la carga?
Hemos hablado de las tensiones en los pernos roscados en el artículo anterior. Ahora esto nos ayudará a calcular el diámetro del cáncamo requerido para levantar la carga que necesitamos levantar. Y también nos ayuda a elegir el tamaño del cáncamo.
Tensión de tracción en el cáncamo.
Normalmente hemos visto estos cáncamos al levantar una máquina para transportarla o remolcar un coche con otro vehículo utilizando la argolla de remolque. En todas estas aplicaciones, la parte roscada del cáncamo está sujeta a tensión de tracción debido a la fuerza externa.
Sabemos que la carga que se puede aplicar al perno se calcula mediante el producto de la tensión permitida y el área de la sección transversal.
PAG = Esfuerzo de tracción permitido × área de la sección transversal del perno
Decimos
σt = Tensión de tracción admisible para el material del cáncamo
DC = núcleo o diámetro del núcleo de la rosca
norte = número de tornillos
Podemos escribirlo como
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Si conocemos de la relación anterior la magnitud de la carga y la tensión de tracción admisible del material del cáncamo, se obtiene el diámetro del núcleo (DC) del cáncamo se puede determinar.
¿Cuáles son los parámetros de diseño del cáncamo?
A través de muchos experimentos y pruebas realizadas por ingenieros, los ingenieros han estandarizado las relaciones dimensionales para el diseño de cáncamos. Todas estas dimensiones dependen del diámetro nominal del tornillo, que se puede determinar utilizando las dimensiones de diseño estándar de la tabla de roscas de tornillo que se enumera a continuación.
A continuación se muestra el diagrama esquemático de las dimensiones del diseño de cáncamos.
A partir de las dimensiones anteriores podemos diseñar un cáncamo que se adapte a la carga específica que se va a levantar. También necesitamos la tensión de tracción admisible del material del cáncamo.
Ahora tomemos un ejemplo de cómo podemos resolver un problema de muestra para calcular el diámetro del cáncamo y los demás parámetros del cáncamo.
Tarea de muestra para determinar el tamaño y los parámetros de diseño de los cáncamos
Se debe utilizar un cáncamo para levantar una carga de 60 kN. Determine el diámetro nominal del tornillo si la tensión de tracción no debe exceder los 100 MPa. Adopte hilos gruesos.
Respuesta:
datos dados
Una carga de elevación estática P = 60kN = 60×103norte
Esfuerzo de tracción admisible σt = 100 N/mm2
De la relación anterior
60×103 = (π /4)×(DC)2 × 100 × 1
(DC)2 = 60000/78,55
(DC)2 = 764
DC = 27,6
Dónde DC es el diámetro del núcleo del tamaño del tornillo. Ahora podemos encontrar el diámetro nominal del tornillo en la siguiente tabla de roscas de tornillo estándar.
Para el valor 27,6 mm, el siguiente más cercano DC El valor de la tabla es 28,706. El diámetro nominal respectivo para este diámetro de núcleo D es 33 y el tamaño del tornillo es M33.
Ahora tenemos D = 33, a partir de esto podemos calcular los parámetros restantes del cáncamo. La siguiente imagen muestra todos los parámetros de diseño estándar calculados para el cáncamo.
Problemas de practica
1. Se debe utilizar un cáncamo para levantar una carga de 30 kN. Determine el diámetro nominal del tornillo si la tensión de tracción no debe exceder los 100 MPa. Suponga hilos gruesos de las tablas siguientes.
2. Se deben utilizar cuatro cáncamos para levantar una carga de 280 kN. Determine el diámetro nominal de los tornillos si la tensión de tracción no debe exceder los 100 MPa. Suponga hilos gruesos de las tablas siguientes.
3. Se va a levantar una máquina con una carga de 2534 kN mediante cáncamos atornillados a un marco rectangular. Si necesitamos calcular cuántos cáncamos se necesitan y de qué tamaño es el cáncamo. La tensión de tracción no debe exceder los 90 MPa. Suponga hilos gruesos de las tablas siguientes.
Resuelve estos y comparte las respuestas con nosotros en la sección de comentarios a continuación. Te ayudare.
Dimensiones estándar de roscas para tornillos y tuercas.
Según IS: 4218 (Parte III) 1976 (confirmado en 1996)
Serie de hilo grueso
| Designación | Paso mm | Diámetro principal o nominal para tuerca y tornillo (d = D) mm |
Diámetro efectivo o del círculo primitivo para tuerca y tornillo (es decirPAG) milímetros |
Diámetro pequeño o de núcleo (es decir,C) para tornillos en mm |
Diámetro pequeño o de núcleo (es decir,C) para madre en mm |
Profundidad del hilo para tornillos -mm |
Rango de tensión mm2 |
| M 0,4 | 0.1 | 0.400 | 0.335 | 0,277 | 0,292 | 0.061 | 0,074 |
| M 0,6 | 0,15 | 0.600 | 0.503 | 0.416 | 0.438 | 0,092 | 0,166 |
| M 0,8 | 0,2 | 0.800 | 0.670 | 0.555 | 0.584 | 0.123 | 0,295 |
| M1 | 0,25 | 1.000 | 0,38 | 0,693 | 0,729 | 0.153 | 0.460 |
| M12 | 0,25 | 1.200 | 1.038 | 0.893 | 0,929 | 0,158 | 0,732 |
| M1.4 | 0.3 | 1.400 | 1.205 | 1.032 | 1.075 | 0,184 | 0.983 |
| M 1,6 | 0,35 | 1.600 | 1.373 | 1.171 | 1.221 | 0.215 | 1.27 |
| M1.8 | 0,35 | 1.800 | 1873 | 1.371 | 1.421 | 0.215 | 1,70 |
| M2 | 0,4 | 2.000 | 1.740 | 1.509 | 1.567 | 0.245 | 2.07 |
| M22 | 0,45 | 2.200 | 1.908 | 1.648 | 1.713 | 0.276 | 2.48 |
| M25 | 0,45 | 2.500 | 2,208 | 1.948 | 2.013 | 0.276 | 3.39 |
| M3 | 0,5 | 3.000 | 2.675 | 2,387 | 2,459 | 0.307 | 5.03 |
| M35 | 0,6 | 3.500 | 3,110 | 2,764 | 2.850 | 0.368 | 6.78 |
| M4 | 0,7 | 4.000 | 3.545 | 3.141 | 3.242 | 0,429 | 8.78 |
| M4.5 | 0,75 | 4.500 | 4.013 | 3580 | 3.688 | 0.460 | 11.3 |
| M5 | 0,8 | 5.000 | 4.480 | 4,019 | 4.134 | 0,491 | 14.2 |
| M6 | 1 | 6.000 | 5350 | 4.773 | 4,918 | 0.613 | 20.1 |
| M7 | 1 | 7.000 | 6.350 | 5.773 | 5,918 | 0.613 | 28,9 |
| M8 | 1.25 | 8.000 | 7.188 | 6.466 | 6.647 | 0,767 | 36,6 |
| M10 | 1.5 | 10.000 | 9.026 | 8.160 | 8.876 | 0.920 | 58.3 |
| M12 | 1,75 | 12.000 | 10.863 | 9.858 | 10,106 | 1.074 | 84.0 |
| M14 | 2 | 14.000 | 12,701 | 11.546 | 11.835 | 1.227 | 115 |
| M16 | 2 | 16.000 | 14.701 | 13.546 | 13.835 | 1.227 | 157 |
| M18 | 2.5 | 18.000 | 16.376 | 14.933 | 15.294 | 1.534 | 192 |
| M20 | 2.5 | 20.000 | 18.376 | 16.933 | 17.294 | 1.534 | 245 |
| M22 | 2.5 | 22.000 | 20.376 | 18.933 | 19,294 | 1.534 | 303 |
| M24 | 3 | 24.000 | 22.051 | 20.320 | 20.752 | 1.840 | 353 |
| M27 | 3 | 27.000 | 25.051 | 23.320 | 23.752 | 1.840 | 459 |
| M30 | 3.5 | 30.000 | 27.727 | 25.706 | 26,211 | 2,147 | 561 |
| M33 | 3.5 | 33.000 | 30.727 | 28.706 | 29,211 | 2,147 | 694 |
| M36 | 4 | 36.000 | 33.402 | 31.093 | 31.670 | 2.454 | 817 |
| M39 | 4 | 39.000 | 36.402 | 34.093 | 34.670 | 2.454 | 976 |
| M42 | 4.5 | 42.000 | 39.077 | 36.416 | 37.129 | 2.760 | 1104 |
| M45 | 4.5 | 45.000 | 42.077 | 39.416 | 40.129 | 2.760 | 1300 |
| M48 | 5 | 48.000 | 44.752 | 41.795 | 42.587 | 3.067 | 1465 |
| M52 | 5 | 52.000 | 48.752 | 45.795 | 46.587 | 3.067 | 1755 |
| M56 | 5.5 | 56.000 | 52.428 | 49.177 | 50.046 | 3.067 | 2022 |
| M60 | 5.5 | 60.000 | 56.428 | 53.177 | 54.046 | 3.374 | 2360 |
Serie de hilo fino
| Designación | Paso mm | Diámetro principal o nominal para tuerca y tornillo (d = D) mm |
Diámetro efectivo o del círculo primitivo para tuerca y tornillo (es decirPAG) milímetros |
Diámetro pequeño o de núcleo (es decir,C) para tornillos en mm |
Diámetro pequeño o de núcleo (es decir,C) para madre en mm |
Profundidad del hilo para tornillos -mm |
Rango de tensión mm2 |
| M 0,4 | 0.1 | 0.400 | 0.335 | 0,277 | 0,292 | 0.061 | 0,074 |
| M 0,6 | 0,15 | 0.600 | 0.503 | 0.416 | 0.438 | 0,092 | 0,166 |
| M 0,8 | 0,2 | 0.800 | 0.670 | 0.555 | 0.584 | 0.123 | 0,295 |
| M1 | 0,25 | 1.000 | 0,838 | 0,693 | 0,729 | 0.153 | 0.460 |
| M1.2 | 0,25 | 1.200 | 1.038 | 0.893 | 0,929 | 0,158 | 0,732 |
| M1.4 | 0.3 | 1.400 | 1.205 | 1.032 | 1.075 | 0,184 | 0.983 |
| M 1,6 | 0,35 | 1.600 | 1.373 | 1.171 | 1.221 | 0.215 | 1.27 |
| M1.8 | 0,35 | 1.800 | 1.573 | 1.371 | 1.421 | 0.215 | 1,70 |
| M2 | 0,4 | 2.000 | 1.740 | 1.509 | 1.567 | 0.245 | 2.07 |
| M2.2 | 0,45 | 2.200 | 1.908 | 1.648 | 1.713 | 0.276 | 2.48 |
| M2.5 | 0,45 | 2.500 | 2,208 | 1.948 | 2.013 | 0.276 | 3.39 |
| M3 | 0,5 | 3.000 | 2.675 | 2,387 | 2,459 | 0.307 | 5.03 |
| M3.5 | 0,6 | 3.500 | 3,110 | 2,764 | 2.850 | 0.368 | 6.78 |
| M4 | 0,7 | 4.000 | 3.545 | 3.141 | 3.242 | 0,429 | 8.78 |
| M4.5 | 0,75 | 4.500 | 4.013 | 3.580 | 3.688 | 0.460 | 11.3 |
| EM | 0,8 | 5.000 | 4.480 | 4,019 | 4.134 | 0,491 | 14.2 |
| M6 | 1 | 6.000 | 5.350 | 4.773 | 4,918 | 0.613 | 20.1 |
Diploma
Hemos analizado cómo calcular el diámetro del cáncamo en función de la carga dada y la tensión de tracción permitida. Además, los parámetros de diseño para cáncamos se analizan mediante problemas de ejemplo. Háganos saber lo que piensa en la sección de comentarios a continuación.
Cómo elegir el tamaño correcto de un perno de ojo para su aplicación
Un perno de ojo de izaje, como se muestra en la siguiente imagen, se utiliza para levantar y transportar máquinas pesadas. Consiste en un anillo de sección circular en la cabeza y está provisto de roscas en la parte inferior para atornillarse dentro de un agujero roscado en la parte superior de la máquina. Pero, ¿cómo elegir el tamaño correcto del perno de ojo para su aplicación? ¿Cómo calcular el diámetro del perno de ojo en función de la carga?
Estrés de tracción en el perno de ojo
Típicamente, hemos visto estos pernos de ojo utilizados para levantar máquinas para transportarlas o para remolcar un auto con otro vehículo utilizando el gancho de remolque. En todas estas aplicaciones, la porción roscada del perno de ojo experimentará un estrés de tracción debido a la fuerza externa.
Sabemos que la carga que se puede aplicar al perno se calcula mediante el producto del estrés de tracción permisible y el área de sección transversal:
P = Estrés de tracción permisible × Área de sección transversal del perno
Sea σt = Estrés de tracción permisible para el material del perno de ojo, dc = Diámetro raíz o núcleo de la rosca, n = número de pernos
Podemos escribirlo como:
P = σt × (π / 4) × (dc)² × n
A partir de la relación anterior, si conocemos la carga y el estrés de tracción permisible del material del perno de ojo, se puede determinar el diámetro del núcleo (dc) del perno de ojo.
Parámetros de diseño del perno de ojo
Con base en numerosos experimentos y pruebas realizadas por ingenieros, se han estandarizado las dimensiones de diseño del perno de ojo. Todas estas dimensiones dependen del diámetro nominal del perno, que se puede identificar en la tabla de dimensiones de diseño estándar de las roscas de tornillos mencionada a continuación.
A continuación se muestra un diagrama esquemático de las dimensiones de diseño del perno de ojo:
- Diámetro nominal del perno: determinado a partir del diámetro del núcleo (dc) del perno de ojo
- Diámetro mayor efectivo del perno: calculado a partir del diámetro nominal
- Diámetro menor o núcleo del perno: determinado a partir del diámetro nominal
- Profundidad de la rosca del perno: calculada a partir del diámetro nominal
- Área de esfuerzo del perno: determinada a partir del diámetro nominal
Ahora tomemos un ejemplo de cómo resolver un problema de cálculo del diámetro del perno de ojo y los otros parámetros de diseño.
Ejemplo de problema para encontrar el tamaño del perno de ojo y los parámetros de diseño del perno de ojo
Se va a utilizar un perno de ojo para levantar una carga de 60 kN. Encuentra el diámetro nominal del perno, si el estrés de tracción no debe superar los 100 MPa. Supongamos roscas gruesas.
Datos proporcionados:
- Carga estática de levantamiento P = 60 kN = 60 x 10³ N
- Estrés de tracción permisible σt = 100 N/mm²
A partir de la relación anterior:
60 x 10³ = (π / 4) x (dc)² x 100 x 1
(dc)² = 60000 / 78.55
(dc)² ≈ 764
dc ≈ 27.6
Donde dc es el diámetro del núcleo del perno. Ahora podemos obtener el diámetro nominal del perno a partir de la tabla de dimensiones de diseño estándar de las roscas de tornillos.
Para el valor de 27.6 mm, el valor más cercano de dc en la tabla es 28.706. El diámetro nominal correspondiente a este diámetro del núcleo d es 33 y el tamaño del perno es M33.
Con d = 33, podemos calcular los demás parámetros del perno de ojo. La siguiente imagen muestra todos los parámetros de diseño estándar calculados para el perno de ojo.
Problemas de práctica
- Se va a utilizar un perno de ojo para levantar una carga de 30 kN. Encuentra el diámetro nominal del perno, si el estrés de tracción no debe superar los 100 MPa. Supongamos roscas gruesas.
- Se van a utilizar cuatro pernos de ojo para levantar una carga de 280 kN. Encuentra el diámetro nominal de los pernos, si el estrés de tracción no debe superar los 100 MPa. Supongamos roscas gruesas.
- Se va a levantar una máquina de carga de 2534 kN con ayuda de pernos de ojo atornillados en un marco rectangular. Cuando necesitemos determinar cuántos pernos de ojo se necesitan y cuál es el tamaño del perno de ojo. El estrés de tracción no debe superar los 90 MPa. Supongamos roscas gruesas.
Resuelve estos problemas y déjanos las respuestas en la sección de comentarios a continuación. Te ayudaré.