En nuestra producción industrial, los pernos se rompen con frecuencia, entonces, ¿por qué se rompen los pernos? Hoy en día, se analiza principalmente desde cuatro aspectos.
De hecho, la mayoría de las roturas de pernos se deben a la holgura, y se rompen precisamente por eso. Dado que la situación de aflojamiento y rotura de un perno es prácticamente la misma que la de una fractura por fatiga, al final siempre podemos encontrar la causa en la resistencia a la fatiga. En realidad, la resistencia a la fatiga es tan grande que resulta inimaginable, y los pernos no necesitan tener resistencia a la fatiga en absoluto durante su uso.
En primer lugar, la fractura del perno no se debe a la resistencia a la tracción del mismo:
Tomemos como ejemplo un perno M20×80 de grado 8.8 de alta resistencia. Su peso es de tan solo 0,2 kg, mientras que su carga de tracción mínima es de 20 t, lo que equivale a 100 000 veces su propio peso. Generalmente, solo se utiliza para fijar piezas de 20 kg y apenas se aprovecha una milésima parte de su capacidad máxima. Incluso bajo la acción de otras fuerzas en el equipo, es imposible que se rompa un perno que supere mil veces el peso de los componentes, por lo que la resistencia a la tracción de la fijación roscada es suficiente y es imposible que el perno se dañe por falta de resistencia.
En segundo lugar, la fractura del perno no se debe a la resistencia a la fatiga del mismo:
En el experimento de aflojamiento por vibración transversal, el sujetador solo se puede aflojar cien veces, pero en el experimento de resistencia a la fatiga necesita vibrar un millón de veces repetidamente. En otras palabras, el sujetador roscado se afloja cuando utiliza una diezmilésima parte de su resistencia a la fatiga, y nosotros solo utilizamos una diezmilésima parte de su gran capacidad, por lo que el aflojamiento del sujetador roscado no se debe a la resistencia a la fatiga del perno.
En tercer lugar, la verdadera razón del daño en los sujetadores roscados es la holgura:
Tras aflojarse el sujetador, se genera una enorme energía cinética mv², que actúa directamente sobre el sujetador y el equipo, dañando el sujetador. Una vez dañado el sujetador, el equipo no puede funcionar correctamente, lo que provoca daños adicionales en el equipo.
La rosca del elemento de fijación sometido a fuerza axial se destruye y el perno se suelta.
En el caso de elementos de fijación sometidos a fuerza radial, el perno se corta y el orificio del perno se vuelve ovalado.
Cuarto, elegir el método de bloqueo de roscas con un excelente efecto de bloqueo es fundamental para resolver el problema:
Tomemos como ejemplo un martillo hidráulico. El martillo hidráulico GT80 pesa 1,663 toneladas y sus pernos laterales son 7 juegos de pernos M42 de clase 10.9. La fuerza de tracción de cada perno es de 110 toneladas, y la fuerza de pretensado se calcula como la mitad de la fuerza de tracción, alcanzando entre trescientas y cuatrocientas toneladas. Sin embargo, el perno se romperá, por lo que ahora se está preparando para cambiarlo por un perno M48. La razón fundamental es que el bloqueo del perno no resuelve el problema.
Cuando se rompe un perno, es fácil concluir que su resistencia es insuficiente, por lo que la mayoría opta por aumentar el diámetro del perno. Este método incrementa la fuerza de pretensado y, por consiguiente, la fuerza de fricción. Además, mejora su capacidad para evitar que se afloje. Sin embargo, este método es poco profesional, requiere una gran inversión y ofrece escasos beneficios.
En resumen, el tornillo dice: "Si no lo aflojas, se romperá".
Fecha de publicación: 29 de noviembre de 2022
