HERRAMIENTA DE DISEÑO PRELIMINAR DE INGENIERÍA SYZ · ESTIMACIÓN BASADA EN REFERENCIAS
Calculadora de precarga y par de apriete de pernos
Estime la precarga de apriete objetivo y el par de apriete necesario para alcanzarla, utilizando la relación estándar par-tensión (factor de tuerca).
PRECARGA DE SUJECIONES · RELACIÓN PAR-TENSIÓN
Calculadora de precarga y par de apriete de pernos
Estima la precarga de apriete objetivo y el par de apriete necesario para alcanzarla, utilizando la relación estándar par-tensión (factor de tuerca).
UNF
Resistencia de prueba (SAE J429)
% de la carga de prueba
El 75 % es un objetivo habitual para uniones atornilladas reutilizables (no permanentes).
Condición de lubricación
Par de apriete
85.0 ft-lbf
At = 0.1600 in² · Preload F = 10,197 lbf
✔
Las relaciones par-tensión presentan una dispersión de ±25–30 % incluso con K fijo: considere este valor un punto de partida, no una precarga garantizada.
Modelo de ingeniería (método par-tensión / factor de tuerca)
Referencia estándar La fórmula del área resistente a tracción sigue la ASME B1.1 (verificada con valores publicados, p. ej. 0.1600 in² para 1/2″-20 UNF). La SAE J429 define las resistencias de prueba de los grados 2/5/8. La relación par-tensión (factor de tuerca K) es una aproximación de ingeniería ampliamente utilizada, no una ley física exacta: la fricción real varía significativamente según el estado de la superficie, el recubrimiento y la lubricación.
Método de cálculo
At = π/4·(D−0.9743/n)² · F = At × Proof × % · T = K × F × D
Supuestos y limitaciones
- El factor de tuerca K es una aproximación gruesa: la dispersión real de par a precarga se cita habitualmente en ±25–30 %, incluso con K bien controlado. Para uniones críticas para la seguridad o sensibles a la fatiga, considere verificar la precarga midiendo el alargamiento del perno o por ultrasonidos en lugar de solo el par.
- Supone un apriete estático y único: no modela la relajación, la pérdida por asentamiento ni la fatiga de la unión a lo largo de ciclos repetidos.
- Las resistencias de prueba de los grados son valores nominales publicados por la SAE J429: confírmelos siempre con el certificado de su sujeción específica.
DATOS DE REFERENCIA ESTÁTICA
Referencia: precarga y par por tamaño de rosca (Grado 5, 75 % de prueba, K=0.20)
Valores precalculados con la fórmula exacta usada arriba — útiles como consulta rápida sin volver a introducir los datos.
| Tamaño de rosca | At (in²) | Precarga F (lbf) | Par |
|---|---|---|---|
| 3/8″-24 UNF | 0.0878 | 5,597 lbf | 420.0 in-lbf (35.0 ft-lbf) |
| 1/2″-20 UNF (valor predeterminado de la calculadora) | 0.1600 | 10,197 lbf | 1,019.7 in-lbf (85.0 ft-lbf) |
| 5/8″-18 UNF | 0.2560 | 16,317 lbf | 2,039.7 in-lbf (170.0 ft-lbf) |
| 3/4″-16 UNF | 0.3730 | 23,777 lbf | 3,566.5 in-lbf (297.2 ft-lbf) |
EJEMPLO RESUELTO
Par de apriete para un perno de horquilla 1/2″-20 Grado 5
Un perno 1/2″-20 UNF Grado 5 aprieta un soporte de cabeza de bieleta. Objetivo: 75 % de la carga de prueba, montaje estándar ligeramente aceitado (K=0.20).
- Área resistente a tracción At = π/4×(0.5−0.9743/20)² ≈ 0.1600 in² (coincide exactamente con el valor publicado de la ASME B1.1).
- Precarga F = 0.1600 × 85,000 psi × 0.75 ≈ 10,197 lbf.
- Par de apriete T = 0.20 × 10,197 × 0.5 ≈ 1,020 in-lbf ≈ 85 ft-lbf — coincide con los valores habitualmente publicados en las tablas de pares para esta combinación exacta de tamaño/grado.
- Recuerde la dispersión real de ±25–30 % del par a la precarga: para una unión crítica para la seguridad, considere verificar la precarga midiendo el alargamiento del perno en lugar de usar solo la llave dinamométrica.
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