Tipos de arandelas de seguridad: guía práctica de selección y uso

Qué significa “tipos de arandelas de seguridad” en montajes reales

la frase tipos de arandelas de seguridad Cubre múltiples diseños que resisten el aflojamiento de diferentes maneras. Algunos añaden fuerza de resorte (arandelas de resorte), otros aumentan la fricción (arandelas dentadas/dentadas) y algunos crean un efecto de cuña mecánica (pares de cuña-bloqueo). Elegir el tipo incorrecto puede convertir una junta “bloqueada” en una junta que aún se afloja bajo vibración, ciclo térmico o incrustación.

Un enfoque práctico es hacer coincidir el mecanismo de bloqueo de la lavadora con el modo de falla esperado:

• Aflojamiento por vibración (deslizamiento transversal) → considere arandelas de bloqueo en cuña o soluciones comprobadas de torque predominante.
• Torque bajo, chapa delgada, conexión eléctrica → considere arandelas dentadas (estrella).
• Necesita un comportamiento controlado del resorte (mantener la fuerza durante los cambios térmicos) → considere Belleville (resorte de disco) o arandelas onduladas.
• Retención mecánica positiva (crítica para la seguridad) → considere arandelas de lengüeta o placas de bloqueo.

Arandelas de seguridad divididas (arandelas de resorte helicoidales)

Las arandelas de seguridad partidas son el conocido "anillo cortado y retorcido". Están destinados a agregar un pequeño efecto de resorte y crear mordida en el borde. En la práctica, su rendimiento de bloqueo depende en gran medida de la rigidez de la articulación, la dureza de la superficie y si la articulación experimenta movimiento transversal.

Dónde encajan mejor las arandelas de seguridad divididas

• Vibración de uso general, baja a moderada, donde la práctica/especificación histórica lo requiera.
• Conjuntos donde la superficie de contacto es lo suficientemente dura como para resistir el aplanamiento temprano de la arandela.

Precauciones prácticas

Bajo cargas de sujeción más altas, muchas arandelas divididas aplanar rápidamente , comportándose como una arandela simple y al mismo tiempo agregando variabilidad al par-tensión debido al cambio de fricción. Si su problema de diseño es un verdadero aflojamiento por vibración, trate las arandelas partidas como “no su primera opción”, a menos que los datos de prueba o las especificaciones del cliente las respalden.

Las especificaciones comunes incluyen DIN 127 y estándares heredados similares, pero muchas industrias prefieren alternativas para juntas con vibraciones críticas.

Arandelas de seguridad dentadas (estrella): internas, externas y combinadas

Las arandelas de seguridad dentadas utilizan “dientes” dentados para aumentar la fricción y morder las superficies. Se utilizan ampliamente en ensamblajes eléctricos y mecánicos ligeros porque los dientes pueden atravesar óxidos/pintura y mejorar la continuidad eléctrica al tiempo que resisten la rotación.

Diente interno vs diente externo

• Diente externo : mayor radio efectivo para una mejor resistencia a la rotación; puede dañar las superficies visibles.
• Diente interno : dientes dentro del diámetro interior; mejor para restricciones estrictas de diámetro exterior y una apariencia exterior más limpia.
• Combinación (interna/externa): mordida más agresiva, pero también más riesgo de daño superficial.

Ejemplo de mejor uso

Una aplicación común es conectar un terminal de tierra a un chasis. La arandela de dientes se coloca de manera que los dientes entren en contacto con el metal base conductor. Si el chasis está pintado, los dientes pueden atravesar el revestimiento, mejorando el contacto. En este escenario, el beneficio de “bloqueo” proviene en gran medida de mayor fricción y mordida superficial , no acción de resorte.

Arandelas de cuña (arandelas de leva emparejadas)

Las arandelas de seguridad en forma de cuña se utilizan como un par combinado con levas en el interior y dentados radiales en el exterior. Las levas tienen un ángulo de cuña diseñado para que cualquier rotación de aflojamiento deba subir por las rampas de la leva, lo que aumenta la longitud de la abrazadera y resiste el retroceso.

Cuándo elegir el bloqueo de cuña

• Alta vibración o cizallamiento dinámico donde puede ocurrir deslizamiento transversal.
• Juntas críticas para la seguridad o el tiempo de actividad donde el aflojamiento en el campo es costoso.
• Aplicaciones en las que se pueden aceptar marcas dentadas en la superficie (o utilizar superficies de rodamiento endurecidas compatibles).

Nota práctica clave

Estas arandelas dependen del emparejamiento y orientación correctos. Instálelos como un conjunto acoplado (las levas una frente a la otra). Un error de campo común es dividir el par en múltiples articulaciones, lo que anula el mecanismo de cuña.

Si su requisito es "resistir el aflojamiento por vibración", con frecuencia se seleccionan diseños de bloqueo de cuña porque el efecto de bloqueo no se basa simplemente en la fricción; es un resistencia geométrica al retroceso .

Arandelas Belleville (resorte de disco)

Las arandelas Belleville son resortes de disco cónicos. Se eligen menos por su “mordida antirrotación” y más por mantener la fuerza de sujeción cuando hay asentamiento, ciclos térmicos, fluencia de la junta o expansión diferencial. Se pueden apilar en serie/paralelo para ajustar la desviación y la carga.

Lo que resuelven bien

• Mantener la precarga durante el empotramiento/fluencia (por ejemplo, polímeros, juntas, interfaces de aluminio blando).
• Ciclos térmicos donde la longitud de la articulación cambia con la temperatura.
• Diseños en los que se requiere una tasa de resorte definida (comportamiento de sujeción controlado).

Ejemplo numérico simple (contexto de precarga)

Supongamos que un perno M10 con propiedad de clase 8.8 tiene un esfuerzo de prueba cercano a 580MPa . Utilizando un objetivo de ingeniería típico de aproximadamente 70% de prueba para precarga y un área de tensión de tracción cerca 58mm² , una precarga aproximada es:

Precarga ≈ 0,7 × 580 MPa × 58 mm² ≈ 23,5 kN .

Se puede seleccionar una arandela Belleville de modo que el asentamiento esperado de la junta (por ejemplo, una pequeña pérdida de altura de la pila) dé como resultado sólo un cambio modesto de precarga, mejorando la retención en comparación con una pila rígida.

Arandelas onduladas y arandelas elásticas curvas

Las arandelas onduladas (multiondas) y las arandelas elásticas curvas (ondas simples/curvas) proporcionan fuerzas de resorte más ligeras y más deflexión que muchas arandelas helicoidales divididas. Se utilizan comúnmente para reducir el ruido, controlar el juego axial y compensar la acumulación de tolerancias en ensamblajes de servicio liviano.

Aplicaciones que mejor se adaptan

• Precarga del rodamiento en mecanismos de baja carga (cuando lo especifique el diseño del rodamiento/mecanismo).
• Control de ruido/traqueteo para paneles y soportes de luz.
• Ensamblajes que necesitan cumplimiento sin mordidas agresivas en la superficie.

Limitaciones

Por lo general, estos no son la primera opción para el aflojamiento por vibraciones severas. Su valor es principalmente comportamiento controlado del resorte , no geometría antirrotación.

Arandelas de lengüeta y placas de bloqueo (bloqueo mecánico positivo)

Las arandelas con lengüeta y las placas de bloqueo utilizan una lengüeta doblada que bloquea físicamente la rotación de la tuerca/perno al enganchar una parte plana, una ranura o una característica en el sujetador y una característica estacionaria en el conjunto. Este es un concepto de “bloqueo positivo” en lugar de un concepto de fricción/resorte.

donde tienen sentido

• Juntas críticas para la seguridad con requisitos de inspección (confirmación visual del compromiso de la pestaña).
• Equipos giratorios donde los estándares históricos exigen un bloqueo positivo.
• Aplicaciones donde las mordidas superficiales o los dentados no son deseables.

Precauciones prácticas

Doblar pestañas es una forma de deformación plástica; muchos diseños se tratan como de un solo uso o de reutilización limitada según la especificación. Asegúrese de que el material y el grosor de la arandela de la pestaña coincidan con el torque y la geometría plana para que la pestaña no se agriete ni se relaje.

Tabla comparativa: selección entre tipos de arandelas de seguridad comunes

Utilice la siguiente tabla como filtro rápido. Luego valide las condiciones de su junta (nivel de vibración, dureza/recubrimientos de la superficie, temperatura y si puede tolerar el marcado de la superficie).

Cómo elegir la arandela de seguridad adecuada (lista de verificación para tomar decisiones)

Utilice esta lista de verificación para seleccionar rápidamente la opción correcta y luego valídela con pruebas o calificación previa cuando la junta sea de misión crítica.

Pasos de selección

1. Defina el factor de aflojamiento: vibración, ciclos térmicos, incrustación o problemas de reapriete del operador.
2. Confirme el estado de la superficie: pintada, enchapada, anodizada, aluminio blando, acero endurecido o compuestos.
3. Decida si el marcado de la superficie es aceptable: los dientes/dentados a menudo dejan daños visibles.
4. Evalúe la capacidad de servicio: ¿se eliminará con frecuencia? En caso afirmativo, prefiera soluciones con un comportamiento de reutilización consistente.
5. Para juntas con vibraciones críticas, priorice soluciones con rendimiento comprobado bajo carga transversal (a menudo estrategias de bloqueo de cuña o torsión predominante) en lugar de depender de arandelas divididas.

Una regla general sólida: el bloqueo comienza con la fuerza de sujeción . Si la junta no está suficientemente apretada, ninguna arandela evitará de manera confiable que se afloje.

Consejos de instalación y errores comunes

Muchas “fallas de las arandelas de seguridad” son en realidad fallas en el proceso de ensamblaje. Los puntos siguientes previenen los problemas de campo más comunes.

Mejores prácticas

• Coloque la arandela de seguridad directamente debajo del elemento giratorio (generalmente la tuerca), a menos que su especificación requiera lo contrario.
• Evite apilar múltiples elementos de "bloqueo" que peleen entre sí (por ejemplo, arandela de dientes más par de bloqueo de cuña) a menos que estén validados mediante una prueba.
• Si utiliza arandelas de dientes en superficies recubiertas, asegúrese de que los dientes realmente entren en contacto con el metal base donde se requiere mordida eléctrica o por fricción.
• Para pares de bloqueo de cuña, mantenga el par unido y confirme que las levas miren hacia adentro (levas a levas).

Errores que reducen la eficacia del bloqueo

• Usar una arandela de seguridad para “arreglar” el torque incorrecto o una superficie de junta aceitosa/contaminada.
• Usar una arandela tipo resorte cuando la rigidez de la junta es tan alta que la arandela contribuye con una deflexión insignificante.
• Elegir una arandela de diámetro exterior/diámetro interior que no se asiente correctamente, lo que provoca una carga excéntrica y una fuerza de sujeción inconsistente.

Cuándo no usar una arandela de seguridad

A veces la respuesta correcta es "sin arandela de seguridad". Si necesita una precarga controlada y un rendimiento repetible, otras estrategias pueden superar a las lavadoras:

• Utilice tuercas de torsión predominante, tuercas de seguridad totalmente metálicas o adhesivos de bloqueo de roscas cuando sea apropiado para el medio ambiente.
• Utilice arandelas planas endurecidas para proteger las superficies y mantener una fricción constante cuando la repetibilidad de torsión a tensión sea importante.
• Si la vibración es severa, considere rediseñar la junta (aumentar la longitud de la abrazadera, agregar clavijas/llaves de corte, mejorar el área de apoyo) además de los herrajes de bloqueo.

El resultado más confiable proviene de seleccionar entre los tipos de arandelas de seguridad basado en la física de las juntas: fuerza de sujeción, riesgo de deslizamiento, condición de la superficie y entorno de servicio.