Un planificador de mantenimiento de un accionamiento de transportador vibratorio planteó recientemente una pregunta que surge en casi todas las plantas pesadas: cada perno M10 del soporte ya lleva una arandela partida, entonces, ¿por qué la junta todavía se afloja cada seis semanas? La respuesta honesta separa los dos trabajos que la gente espera de las arandelas de resorte helicoidales. Como componentes elásticos y de bajo costo, ofrecen ventajas reales y mensurables: aceptación de tolerancia, contacto vivo a través del desgaste y el movimiento térmico, y distribución de carga en caras blandas. Como dispositivos de bloqueo, las pruebas de vibración han demostrado repetidamente que no impiden que una tuerca gire y se afloje.
Esa distinción es tan importante comercialmente como técnicamente. Las arandelas divididas cuestan unos centavos, se envían en todos los tamaños desde M2 en adelante y se ajustan a los rangos imperiales DIN 127 y ASME, por lo que permanecerán en todos los catálogos. La habilidad es saber qué ventaja necesita realmente su articulación y cuándo un dispositivo diferente debería realizar el trabajo de bloqueo.
Una arandela de resorte helicoidal es un anillo dividido de acero para resortes de sección cuadrada formado en una suave hélice, de modo que al apretar un perno se comprime de la misma manera que se comprimiría un resorte helicoidal muy corto y muy rígido.
Definición: Una arandela de resorte helicoidal (arandela de seguridad dividida) es un anillo formado helicoidalmente con una sección transversal cuadrada y extremos desplazados, estandarizado en tamaños métricos como DIN 127 y en tamaños imperiales según ASME B18.21.1. Bajo precarga, se aplana contra las superficies de apoyo y almacena la deflexión elástica: la única propiedad a la que se remonta toda ventaja genuina.
Se hacen dos afirmaciones tradicionales al respecto. El primero, que los extremos partidos bloquean el conjunto contra la rotación, falla en las pruebas de vibración instrumentada. La segunda, que la tasa de resorte de la arandela hace que una unión sea más resistente a la relajación, es sólo una verdad a medias: una arandela dividida M8 normalmente se aplana a unos pocos kilonewtons, mientras que un perno M8 de clase de propiedad 8.8 tiene una precarga de alrededor de 20 kN. Más allá del aplanamiento, la pieza se comporta como una arandela simple, por lo que el efecto de resorte desaparece exactamente donde más lo necesita una unión muy cargada.
Las ventajas que vale la pena comprar son la baja elasticidad de la carga, la compensación del juego axial, la distribución de la carga respetuosa con la superficie, la disponibilidad universal y un coste casi nulo. Algunas cifras explican por qué la pieza ha sobrevivido a más de un siglo de servicio:
Nota de campo: En las auditorías de fallas de juntas flojas, la arandela partida rara vez es la causa principal. Por lo general, es una especificación de síntoma, agregada por alguien que esperaba una acción de bloqueo que la pieza nunca pudo realizar.
Bajo vibración transversal, las arandelas de resorte helicoidales han fallado repetidamente en evitar el aflojamiento automático, y varias series de pruebas muestran que la tasa de aflojamiento aumenta en lugar de disminuir.
El trabajo de Gerhard Junker de 1969 estableció el mecanismo que los ingenieros aún citan hoy. Cuando las cargas transversales crean un deslizamiento relativo entre las roscas coincidentes y las superficies de apoyo, los planos inclinados de la rosca hacen girar la tuerca hacia atrás, incluso en una unión completamente precargada. Una arandela dividida aplanada no hace nada para detener esa rotación, y su contacto excéntrico y oscilante del borde puede agregar micromovimiento que acelera la pérdida de precarga. Las pruebas comparativas de sujetadores M8 con una tuerca plana muestran el patrón característico a continuación.
Una versión del argumento de la tasa de resorte sobrevive a las pruebas. Una modesta elasticidad adicional en la articulación reduce la pérdida de precarga causada por el incrustamiento y la relajación, el lento aplanamiento permanente de las superficies bajo carga. Es por eso que algunas instalaciones colocan una arandela plana debajo de la arandela dividida: la arandela plana estabiliza la superficie de apoyo mientras la junta gana un poco de elasticidad. El beneficio se manifiesta en las articulaciones que se relajan lentamente, nunca en las que vibran.
Si construye ese emparejamiento, la arandela plana debe ser la más dura y suave en contacto con la cara de la junta:
Arandela plana estándar para distribución de carga Un disco plano de tamaño preciso que distribuye la fuerza de sujeción y protege las superficies de las articulaciones. Aquí encaja la guía de emparejamiento como la arandela más dura y suave colocada contra la cara de la junta. Ver producto → Especifique arandelas de resorte helicoidales cuando necesite una recogida elástica económica en una junta no crítica y de baja vibración, y elija un dispositivo diferente en el momento en que la pérdida de rotación se convierta en una cuestión de seguridad o tiempo de inactividad.
Para un programa de reabastecimiento métrico estándar, una gama DIN 127 cubre la mayoría de los tamaños de plantas:
Arandela de resorte métrica DIN 127 Una arandela helicoidal dividida para pernos métricos que proporciona una absorción elástica bajo vibración y ciclos térmicos, adecuada para un programa de reabastecimiento métrico estándar en tamaños de plantas comunes. Ver producto → Compre según la designación estándar, la combinación de materiales y la disciplina de emparejamiento, no según las afirmaciones de bloqueo. La siguiente comparación compara las arandelas de resorte helicoidales con las alternativas que comparan la mayoría de los equipos de compras:
| Opción | Resistencia a las vibraciones | recogida elástica | Costo por puesto | Más adecuado para |
| Arandela elástica helicoidal (DIN 127) | No demostrado en pruebas. | Bueno con cargas bajas | muy bajo | Uniones estáticas que necesitan ajuste de tolerancia |
| Arandela de seguridad dentada | Limitado, dependiente de la superficie | Ninguno | Bajo | Trabajos livianos y puesta a tierra eléctrica |
| Contratuerca de inserción de nailon | Bueno dentro de su rango de temperatura. | Ninguno | moderado | Sujetadores reutilizables expuestos a vibraciones |
| Arandela plana con precarga verificada | La precarga hace el trabajo | Ninguno | Bajo | Todo lo que es crítico para la carga |
Las arandelas de seguridad atacan el problema mordiendo en lugar de flexionando: nuestra comparación de arandelas de seguridad dentadas externas e internas explica cuándo esa compensación tiene sentido.
La combinación de materiales es la segunda palanca. En entornos costeros, químicos o de lavado, especifique una combinación pernos y arandelas de acero inoxidable Programe para que la pieza más barata de la pila no sea la primera en corroerse.
Cuatro reglas de emparejamiento cubren la mayoría de los ensamblajes:
Los equipos heredados de América del Norte todavía indican tamaños imperiales, y mezclar piezas en pulgadas y métricas en un conjunto invita a errores de tolerancia. Al adquirir ambos sistemas de un solo exportador, el modelo utilizado por especialistas como Zhejiang Chance & Union Import and Export Co., Ltd. mantiene listas de piezas breves y especificaciones consistentes:
Arandela de resorte imperial para sujetadores en pulgadas Una arandela de seguridad dividida hecha para UNC/UNF y otros pernos de la serie en pulgadas, que permite que los equipos heredados obtengan arandelas imperiales y métricas de un solo proveedor para mantener las especificaciones consistentes. Ver producto → No. Las pruebas de vibración tipo Junker desde 1969 muestran que no detienen el aflojamiento por rotación, y algunas series registran un aflojamiento más rápido que una tuerca simple sola. Trátelos como piezas elásticas y confíe en la precarga, el hardware de torsión predominante o el bloqueo positivo contra la vibración.
Tres cosas: aprovechar el juego lateral del desgaste o la tolerancia, agregar un poco de recorrido elástico en uniones de baja carga y distribuir la carga cuando se combina con una arandela plana, todo a un costo muy bajo en tamaños métricos e imperiales.
Sí en la mayoría de las asambleas. La arandela plana protege la cara de la junta de los bordes partidos y crea una superficie de apoyo estable; la arandela elástica se encuentra entre la arandela plana y la cabeza del perno o la tuerca.
DIN 127 es el estándar métrico común con tamaños desde aproximadamente M2 en adelante, y ASME B18.21.1 cubre las arandelas de seguridad con resorte helicoidales imperiales. Ambos están disponibles en acero para muelles galvanizado y en acero inoxidable.
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