Calculadora de ajuste por interferencia: ajuste a presión y por contracción entre eje y cubo

Cómo funciona

p = δ ÷ { d × [ (1/E_cubo)((D² + d²)/(D² − d²) + ν_cubo) + (1/E_eje)((d² + dᵢ²)/(d² − dᵢ²) − ν_eje) ] } · esfuerzo tangencial en el cubo = p × (D² + d²)/(D² − d²) · fuerza de prensado = µ × p × π × d × L · par = F × d ÷ 2 · ΔT = (δ + holgura) ÷ (α × d)

En un ajuste por interferencia el eje es un poco más grande que el agujero del cubo (la maza), y al montarlos la presión elástica los vuelve una sola pieza: el cubo se estira y el eje se comprime. Las ecuaciones de Lamé para cilindros de pared gruesa convierten esa diferencia de diámetros en una presión de contacto que depende de la rigidez y la geometría de ambas piezas; con la misma interferencia, un cubo delgado o de aluminio genera mucha menos presión que uno robusto de acero. Esa presión, multiplicada por el área de contacto y la fricción, da la fuerza necesaria para prensar y, al multiplicarla por el radio, el par que la unión transmite sin patinar. El borde del agujero del cubo es la zona más cargada (tracción tangencial más compresión radial), por eso los ajustes fuertes se revisan contra el límite elástico con el criterio de von Mises. En el ajuste por contracción se calienta el cubo o se enfría el eje hasta que el agujero se abre más que la interferencia; así las piezas entran sin fuerza ni rayones, y la fricción efectiva suele ser mayor.

Ejemplo resuelto

Un eje de acero de 40 mm entra en un cubo de acero de 80 mm de diámetro exterior y 50 mm de largo, con 45 µm de interferencia diametral y µ = 0.15. La presión de contacto es de 87.3 MPa y el esfuerzo tangencial en el agujero del cubo es de +146 MPa (von Mises 204 MPa, factor de seguridad 1.72 con un límite elástico de 350 MPa). Prensarlo requiere unos 82.3 kN sobre 62.8 cm² de contacto y la unión transmite cerca de 1,646 N·m solo por fricción. Para montarlo en caliente, hay que calentar el cubo unos 182 °C por encima del eje.

Preguntas frecuentes