Uniões moveis são aquelas que se caracterizam pela possibilidade de separar as peças previamente unidas sem danificar o conjunto.

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1 Universidade Federal do Paraná Curso de Engenharia Industrial Madeireira ELEMENTOS ORGÂNICOS DE MÁQUINAS I AT-096 M.Sc. Alan Sulato de Andrade alansulato@ufpr.br 1

2 Uniões moveis são aquelas que se caracterizam pela possibilidade de separar as peças previamente unidas sem danificar o conjunto. União de dois elementos A B Tentativa de separação A B Junção de peças por rebite 2

3 Junção de peças por parafusos, porca e arruela. Os elementos que são mais utilizados e que merecem destaque são: Rebite, Parafusos, porcas, arruelas, cavilhas, contrapinos, anéis e chavetas. 3

4 A união por rebites é um dos primeiros sistemas de união mecânica de materiais metálicos utilizado pela industria de manufatura. Processo de execução simples, barato e que resulta em peças extremamente resistentes são características desse tipo de procedimento. A escolha adequada do rebite se dará pela análise dos seguintes fatores: Material do qual é feito; Tipo construtivo: Maciço ou oco; o tipo de sua cabeça; Suas dimensões: o diâmetro do seu corpo; o seu comprimento útil. 4

5 Os rebites podem ser maciços ou ocos: Rebites maciços e ocos Cortesia N.P.N -. Maciços: Rebite maciço 5

6 Rebites ocos: Rebite oco Principais tipos: 6

7 Principais tipos: Tipos de processo de Rebitagem: Processo Manual, Processo Mecânico. Martelo Pneumático, Rebitadeiras Hidráulicas, Rebitadeiras Pneumáticas. 7

8 Tipos de processo de Rebitagem: Processo Manual Utilizado para rebitar em locais de difícil acesso ou peças pequenas. Processo Mecânico Permite rebitamento mais resistente e contínuo. Instalação: Golpeamento manual ou automático 8

9 Tipos de processo de Rebitagem Processo a Quente: Na rebitagem a quente o rebite é aquecido por fornos a gás, elétricos ou maçarico. O rebite é martelado à mão ou à máquina até adquirir o formato. Os fornos possibilitam um controle da temperatura necessária para aquecer o rebite. Já o maçarico apresenta a vantagem de permitir o deslocamento da fonte de calor. A rebitagem a quente é indicada para rebites com diâmetro superior a 6,35 mm. Aplicada, especialmente, em rebites de aço. 9

10 Tipos de processo de Rebitagem Processo a Frio: A rebitagem a frio é feita por martelamento, sem utilizar qualquer fonte de calor. Indicada para rebites com diâmetro de até 6,3 mm, se o trabalho for à mão, e de 10 mm, se for à máquina. Usa-se na rebitagem a frio rebites de aço, alumínio etc. Instalação: Processo a quente e a frio 10

11 Tipos de ligação: Podemos classificar as ligações por rebites de três formas distintas: Ligações Resistentes, Ligações Estanques, Ligações Resistentes e Estanques. Ligações Resistentes: O objetivo é conseguir que as duas peças ligadas transmitam os esforços e lhes resistam como se fossem uma única, ex: nas estruturas metálicas de edifícios, pontes etc. 11

12 Pontes mais antigas utilizam rebites como elementos de união Ligações Estanques: Quando se pretende que as juntas da ligação impeçam a passagem de gases ou líquidos, ex: depósitos de gases. 12

13 Depósitos de gás e combustíveis mais antigas utilizam rebites como elementos de união Ligações Resistentes e Estanques: Quando se pretende que tenham simultaneamente as características dos dois tipos anteriores. ex: construção naval, caldeiras, etc. 13

14 Caldeiras mais antigas utilizam rebites como elementos de união Materiais empregados para construção de Rebites: Os rebites devem ser construídos com material resistente e dúctil. Os materiais mais utilizados nos rebites são o aço, cobre, alumínio e latão. 14

15 Tipos de ligação: A B C A - superposição, B - cobertura simples e C - cobertura dupla Os rebites podem ser empregados em uniões com elevada resistência para estruturas de aço; junções estanques de elevada resistência para caldeiraria; junções estanques em recipientes de pequena altura como: chaminés, tubos de descarga e tubulações sujeitas à baixas pressões; junções de responsabilidade de chapas de revestimento: aviões, navios ou equipamentos. 15

16 Vantagens e desvantagens: As junções rebitadas são mais simples e baratas que as soldadas; Possibilitam um controle de qualidade mais simples que as soldadas; As junções rebitadas são mais pesadas e seu campo de aplicação não é tão vasto quanto o das junções por solda; Acarretam uma redução da resistência do material da ordem de 13 a 42%, devido à redução de área pela furacão para os rebites, contra uma redução de 10 a 40% para as junções soldadas; Solicitações e dimensionamento de junções rebitadas: Quando uma força de tração é aplicada na junção de um par de chapas unidas por rebites ocorre uma força de atrito até que ocorra o deslizamento entre as duas chapas; após o deslizamento, ocorre o contato entre a superfície cilíndrica do furo e a haste do rebite solicitando: o rebite por cisalhamento e compressão; o furo que aloja o rebite por compressão. Esses esforços pode levar a união a apresentar diversos tipos de falhas. 16

17 Solicitações e dimensionamento de junções rebitadas: Solicitação Falhas em uniões rebitadas: 17

18 Cisalhamento dos rebites: O fator cisalhamento nos rebites previne o corte das seções dos rebites entre duas chapas. Estas seriam as seções chamadas de seções de corte ou seções resistentes. Considerando: n - número de rebites que resiste à carga P m - número de seções resistentes por rebite. d - diâmetro dos rebites Cisalhamento dos rebites: A força P é resistida por "n" rebites com "m" seções resistentes cada um. Então a área resistente total nos casos de uma ligação rebitada é: 18

19 Cisalhamento dos rebites: Sendo τ reb a tensão admissível ao cisalhamento do material do rebite, a tensão tangencial desenvolvida não pode ultrapassar a admitida. A condição de segurança para o cisalhamento nos rebites expressa de uma forma analítica seria: Compressão nas paredes dos furos: A força exercida nas chapas, e estando a ligação em equilíbrio estático, cria uma zona comprimida entre as paredes dos furos dos rebites e o próprio rebite. Esta compressão pode ser tão grande a ponto de esmagar as paredes dos furos e colocar em risco toda a ligação rebitada. Deve-se portanto descartar esta possibilidade. 19

20 Compressão nas paredes dos furos: Sejam duas chapas ligadas entre si por um rebite de diâmetro "d",conforme figura: Compressão nas paredes dos furos: Observam-se zonas comprimidas nas duas chapas devido à ação do rebite sobre elas, sendo na vista de cima, representada a ação do rebite na chapa superior. À fim de facilitar-se o cálculo destas compressões substitui-se a área semi cilíndrica, da parede do furo, por sua projeção, que seria uma área equivalente ou simplificada ficando: 20

21 Compressão nas paredes dos furos: Compressão nas paredes dos furos: Como nos casos de ligações rebitadas existem n rebites, podemos generalizar a expressão: 21

22 Compressão nas paredes dos furos: Sendo σ chapa a tensão de compressão admissível para o material da chapa ou dos cobre juntas, então para que o projeto funcione com segurança, a condição expressa analiticamente ficaria: As tensões de compressão não se distribuem de maneira exatamente uniforme, entretanto assim se admite. Tração nas chapas enfraquecidas: Quando se perfura as chapas para a colocação de rebites elas são enfraquecidas em sua seção transversal. Quanto maior for o número de furos em uma mesma seção transversal, mais enfraquecida ficará a chapa nesta seção, pois sua área resistente à tração fica reduzida. 22

23 Tração nas chapas enfraquecidas: Antes da furação a seção transversal da chapa que resistia à tração era: Tração nas chapas enfraquecidas: Supondo que se façam dois furos em uma mesma seção transversal de chapa para a colocação de rebites. A nova área resistente será: 23

24 Tração nas chapas enfraquecidas: A nova tensão de tração desenvolvida será: Tração nas chapas enfraquecidas: Para generalizar criamos uma grandeza, n 1 que reapresenta o número de rebites colocados em uma mesma seção transversal. 24

25 Tração nas chapas enfraquecidas: A condição de segurança expressa analiticamente será: Onde σ T representa a tensão de tração admissível para o material das chapas ou coberturas Considerações práticas: Material. Os materiais para a confecção de rebites são normalizados; De um modo geral, os rebites que são utilizados na fabricação de estruturas de aço, de reservatórios e na caldeiraria, utilizamse de aço mais tenaz; Os componentes básicos dos materiais dos rebites e da chapas devem ser idênticos a fim de evitar dilatações térmicas diferentes e o surgimento de pilhas galvânicas, que provoca respectivamente afrouxamento das uniões e corrosão; Desta forma, no processo de rebitagem de chapas de alumínio usa-se rebites de alumínio, de chapas de aço rebites de aço; 25

26 Considerações práticas: Nas estruturas de aço: Não devem ocorrer maiores deformações das chapas nem escoamentos das junções rebitadas; Os valores experimentais das tensões dos rebites se encontram tabelados em normas; Nas construções de caldeiras: Não devem ser ultrapassados os limites de deslizamento entre as chapas; Os valores das tensões são também tabelados; Para solicitações dinâmicas: Não se devem ultrapassar o limite de deslizamento da junção rebitada nem o de resistência permanente da chapa; Considerações práticas: Superfície da chapa rebitada: Quanto mais áspera for a superfície da chapa rebitada tanto maiores serão a resistência ao deslizamento e o limite de resistência permanente. Experiência mostra que chapas de aço pintadas com zarcão apresentaram uma resistência ao deslocamento 50% inferior àquelas que foram limpas com gasolina; Nas junções rebitadas de chapas sobrepostas: Essas junções são solicitadas também por flexão pois sofrem efeitos do momento fletor; As forças aplicadas às chapas sobrepostas não agem integralmente para gerar o momento fletor, sendo parte da força transmitida de uma chapa a outra; 26

27 Considerações práticas: Nas junções rebitadas: Quando se utiliza um par de laias de junção, a resistência ao deslizamento é menor pois, se as espessuras das duas chapas não forem exatamente iguais, se aplicará menor pressão à chapa de menor espessura; Havendo várias fileiras sucessivas de rebites: O limite de deslizamento é atingido nas fileiras externas antes de o ser na internas, de modo que, para três fileiras de rebites, tensão dever ser reduzido; Considerações práticas: Comprimento do rebite: Quanto maior a soma das espessuras das chapas rebitadas uma a outra, tanto maior o comprimento das hastes dos rebites utilizados e, portanto, tanto maiores as respectivas contrações de resfriamento, o que resulta em maior resistência ao deslizamento; Execução: A rebitagem feita à máquina apresenta um limite de deslizamento maior e mais uniforme entre as chapas rebitadas que o obtido na rebitagem feita à mão; Entre as propriedades dos dois tipos de rebitagem acima citados se situam as propriedades da rebitagem feita com martelo de ar comprimido. 27

28 Considerações práticas: Montagem: Deve-se iniciar a instalação dos rebites internos e partir para a direções periféricas. União por parafusos consiste num tipo de união móvel mais prática que a união por rebites, sendo sua montagem e desmontagem extremamente simples. 28

29 Utilizado nos mais diversos campos: Campos de aplicação Na antiguidade, o matemático grego Archytas de Tarentum ( AC.) foi responsável pela invenção do parafuso. No 1 século AC., os parafusos de madeira foram usados em todo o mundo Mediterrâneo em dispositivos como prensas de óleo e de vinho. Os parafusos de metal só apareceram na Europa a partir do ano de

30 O britânico Henry Maudslay patenteou o parafuso de fenda em 1797; um dispositivo similar foi patenteado por David Wilkinson nos Estados Unidos no ano seguinte. Na atualidade o parafuso está presente em praticamente todos os aparelhos e estruturas construídos pelo homem. Porém os parafusos são utilizados tanto para manter elementos unidos, como no caso de parafusos de fixação, quanto para mover cargas, como no caso dos chamados parafusos de potência, ou parafusos de avanço. 30

31 Parafusos usados para fixação podem ser arranjados para resistir a cargas de tração, de cisalhamento, ou ambas. Desta forma, uma questão importante é levantada, e se referente ao fato que estes elementos precisam se manter juntos e apertados. Há diversas características que devem ser analisadas antes de responder essa questão como: Quais as características de um bom material para parafusos e porcas e porque? Materiais resistentes (aço, ferro fundido, outros metais). Materiais inoxidáveis entre outros. 31

32 Os parafusos são feitos em uma larga gama de materiais, com muitas variedades de aço que são talvez os mais comuns. Onde é necessário resistência ao tempo e a corrosão, o aço inoxidável, o titânio, o bronze são os materiais mais utilizados. Alguns tipos de plástico, tais como o nylon ou Teflon, podem ser aplicados para uma sustentação que requer uma força moderada e grande resistência à corrosão ou isolação elétrica. Mesmo a porcelana e o vidro podem ser moldados. Há diversas características que devem ser analisadas antes de responder essa questão como: Aperta-se indefinidamente um parafuso é adequado? (Nunca apertar indefinidamente, a tensão gerada pode ser superior a tensão admissível do material que é construído o elemento) 32

33 Devemos lembrar que um parafuso é construído tendo como base um material, e este apresenta uma tensão admissível para cada tipo de solicitação. Cabe aos engenheiros ter informações suficientes sobre os materiais e respeitar os limites de segurança para um correto dimensionamento da união. Os fabricantes de parafusos apresentam diversas informações como a tensão mínima de escoamento, o limite de resistência entre outros informações relevantes. 33

34 Há diversas características que devem ser analisadas antes de responder essa questão como: Qual o aperto máximo de um parafuso? Deve ser o suficiente para fixar os elementos, normalmente se utiliza uma chave de torque reguladora) Em função de se conhecer as dimensões do elemento e sua tensão admissível, pode-se estimar qual a força a ser aplicada para não comprometer a integridade deste. Outro ponto que deve ser observado seria os elementos que serão unidos, pois em uma situação hipotética, a carga gerada no ato de aperto poderia danificar os elementos. Zonas de deformação 34

35 Um torque de 1 kgf.m é o resultado de uma força de 1 kgf (quilograma-força) aplicado na extremidade de uma alavanca de 1 metro. Se a alavanca ou chave fixa tiver apenas 10 cm, para obter o mesmo torque você necessita aplicar uma força de 10 kgf. Quanto maior o torque de aperto, maior a força axial ou força de aperto do parafuso. Essa proporcionalidade varia, no entanto, em função da força de atrito existente entre os filetes das roscas. T=F.d Para aplicações críticas de elevada tensã/força, onde os parafusos de baixa qualidade podem falhar, tendo por resultado danos ou ferimento. Os parafusos SAE, um teste padrão distintivo do funcionamento é imprimido nas cabeças para permitir a inspeção e o validação da força do parafuso. Tais parafusos inferiores são um perigo à vida e à propriedade quando usados em aviões, automóveis, caminhões pesados, e aplicações críticas similares. 35

36 Padrões de rosca e definições: O elemento comum entre os vários fixadores é a rosca. Em termos gerais, a rosca é uma hélice que faz com que o parafuso avance sobre o material ou porca quando rotacionado. As roscas podem ser externas (parafusos atarrachantes) ou internas (porcas ou furos rosqueados) A B A B 36

37 Padrões de rosca e definições: As formas de roscas originalmente eram diferentes para cada um dos países fabricantes, porém, após a Segunda Guerra Mundial, foram padronizadas na Inglaterra, Canadá e nos Estados Unidos no que é conhecido hoje como Unified National Standard (UNS). Na Europa, o padrão é definido pela ISO. Ambas possuem essencialmente a mesma forma, porem não são intercambiáveis. 37

38 Padrões de rosca e definições: Sendo os parafusos normalizados, estes apresentam uma nomenclatura própria: passo (pitch): representa a distância entre pontos correspondentes de filetes adjacentes, medidos paralelamente ao eixo da rosca o diâmetro maior ou nominal (major), médio (mean) e menor ou da raiz (minor), representam o maior diâmetro, a média entre o diâmetro maior e o da raiz, e o menor diâmetro, respectivamente; Padrões de rosca e definições: Sendo os parafusos normalizados, estes apresentam uma nomenclatura própria: o diâmetro médio também é conhecido como diâmetro primitivo. a raiz (root) e a crista (crest) correspondem ao ponto mais baixo e o mais alto do filete da rosca, respectivamente; o ângulo da rosca (thread angle) é o angulo formado entre duas faces da rosca. (60º ISO e UNS) 38

39 Padrões de rosca e definições: d dp dr Padrões de rosca e definições: o avanço (l), é a distância que a porca avança paralelamente ao eixo da rosca quando é girada uma volta, rosca simples (ou de uma entrada): o avanço é igual ao passo; roscas de múltiplas entradas: possuem mais de um filete cortado um ao lado do outro; têm avanço proporcionais ao passo e ao número de entradas. 39

40 Padrões de rosca e definições: Padrões de rosca e definições: As geometrias das roscas apresentam três padrões principais, sendo elas: Padrão unificado: apresenta um ângulo da rosca de 60º e apresenta suas dimensões em polegadas (EUA e Inglaterra) e milímetros para o resto do mundo; possuí padronização própria. 40

41 Padrões de rosca e definições: rosca quadrada e rosca Acme: são utilizados em roscas de potência; cada aplicação é um caso especial; não há uma necessidade de padronização. Padrões de rosca e definições: ISO e UNS 41

42 Padrões de rosca e definições: Rosca quadrada Padrões de rosca e definições: Rosca ACME 42

43 Padrões de rosca e definições: São padronizadas em função dos diâmetros nominais e do passo ou número de filetes de cada rosca; Na literatura especializada há tabelas que apresentam o diâmetro padronizado e o passo para as roscas; Quando se especifica parafusos para um sistema, deve-se ficar restrito a estas roscas. Padrões de rosca e definições: A especificação das roscas unificadas (EUA e a Inglaterra) é feita pelo diâmetro nominal, o número de filetes por polegada a série e a classe: UNC (passo grosso), UNF (passo fino) e UNEF (passo ultrafino) Classe 1 (tolerância mais larga comercial), 2 (tolerância estreita) e 3 (precisão). 1/4-20 UNF-1 43

44 Padrões de rosca e definições: Para o sistema métrico, especifica-se as roscas pelo diâmetro nominal e o passo em milímetros: M12x1,75 44

45 Outros padrões O padrão unificado não é o único, mas é o mais utilizado. Outros padrões que merecem ser citados são: Whitworth: esse era o padrão utilizado nos EUA e na Inglaterra antes da adoção do padrão unificado; o que difere este padrão do unificado é o fato do ângulo da rosca ser de 55 ao invés dos 60. Outros padrões NPT: a rosca NPT possui a mesma inclinação do sistema unificado, diferindo por possuir uma inclinação de 1º47'27" na direção axial da rosca; a rosca NPT é considerada uma rosca cônica o que a torna recomendável para: tubulações de ar comprimido, gás. vapor, água e similares. A sua especificação é feita de forma similar a do padrão unificado utilizado nos EUA e Inglaterra. 45

46 Tensão de tração Se um parafuso ou uma barra rosqueada é submetida a uma carga de tração pura, é de se esperar que a sua resistência seja limitada pela área do seu diâmetro menor (dr). F F F F Tensão de tração A tensão devida a uma carga de tração F é definida como: σt = F At 46

47 Tensão de Cisalhamento A F B Tensão de Cisalhamento A tensão devida a uma carga cisalhante F é definida como: σc = F At 47

48 Área sob tração Assim área sob tração At é definida como: At π. dr = 4 2 Principais falhas: Cortesia - Curso de Engenharia Civil da FEAR - UPF 48

49 Seqüência de aperto: Deve-se respeitar uma seqüência lógica para o aperto da união sendo esta realizada em uma chapa ou em uma determinada tampa DE POTÊNCIA O parafuso de potência é um dispositivo utilizado em máquinas para transformar o movimento angular e movimento linear e, usualmente, para transmitir potência. Estes parafusos são usualmente utilizados em tornos, prensas, macacos entre outras aplicações. Aplicando-se um torque à extremidade do parafuso, movimentando-se a outra extremidade que realiza trabalho; 49

50 DE POTÊNCIA DE POTÊNCIA Análise de força e torque em parafusos de potência Uma rosca de parafuso é essencialmente um plano inclinado enrolado ao redor de um cilindro de forma a criar uma hélice. Se desenrolássemos uma volta da hélice, esta pareceria como um plano inclinado. 50

51 DE POTÊNCIA Análise de força e torque em parafusos de potência A próxima figura apresenta uma parafuso de potência com: rosca quadrada; uma entrada; características geométricas: - diâmetro médio dm, passo p e ângulo de hélice λ; carregado por uma força axial de compressão F. DE POTÊNCIA 51

52 DE POTÊNCIA Análise de força e torque em parafusos de potência Para o caso de levantamento do peso, as forças nas direções x e y: ΣFx=0 e ΣFy=0 DE POTÊNCIA Análise de força e torque em parafusos de potência A força atrito é claro sempre se opõe ao movimento ( µ - coef. de atrito) Assim: 52

53 DE POTÊNCIA Análise de força e torque em parafusos de potência Torque em função de λ: Torque em função de l s s DE POTÊNCIA Análise de força e torque em parafusos de potência Torque requerido para girar o colar: c Onde: dc é o diâmetro médio do colar, µc é o coeficiente de atrito no rolamento 53

54 DE POTÊNCIA Análise de força e torque em parafusos de potência A mesma análise pode ser feita para o caso de abaixar a carga. Os sinais das forças aplicada e do atrito mudam. DE POTÊNCIA Análise de força e torque em parafusos de potência O torque para a baixar a carga é: d 54

55 DE POTÊNCIA Análise de força e torque em parafusos de potência Deseja-se encontrar o torque necessário para levantar e abaixar a carga. Deve-se então analisar as forças atuantes na porca, podendo estas ser mostradas como um diagrama de corpo livre. DE POTÊNCIA 55

56 DE POTÊNCIA Análise de força e torque em parafusos de potência Desta forma o torque total para levantar a carga: Tts= + s c DE POTÊNCIA Análise de força e torque em parafusos de potência Desta forma o torque total para abaixar a carga: Ttd= + d c 56

57 DE POTÊNCIA Parafusos auto-retentor Quando o avanço é suficientemente grande ou o atrito suficientemente pequeno, a carga abaixa sem o emprego de qualquer força externa. Em tais casos, o torque T é negativo ou nulo. Quando se obtém um torque positivo dessa equação, diz-se que o parafuso é auto-retentor. DE POTÊNCIA Parafusos auto-retentor A condição de auto-retenção definida como: l µ cosα πdp µ tan λ cosα Quando a rosca for do tipo quadradaα=0º, cos α=1 l µ πdp µ tan λ 57

58 DE POTÊNCIA Eficiência dos parafusos Pode-se determinar a relação entre o torque necessário para movimentar a carga caso não houvesse atrito (To) e o torque necessário quando há atrito; Desta forma, a eficiência para se levantar a carga pode ser escrita como: DE POTÊNCIA Observações finais Todas as equações precedentes foram obtidas para o caso de se considerar roscas quadradas: as cargas normais aos flancos são paralelas ao eixo do parafuso; No caso da rosca Acme ou da unificada, isso não é verdade devido ao ângulo da rosca 2α; Se o ângulo de hélice for muito pequeno, sua inclinação poderá ser desprezado e somente o efeito do ângulo da rosca deverá ser considerado; O efeito do ângulo a é aumentar a força de atrito por ação da cunha dos filetes; 58

59 Tipos de parafusos Há diversas formas de se classificar os parafusos. Aqui se ficará restrito a classificação segundo a forma do corpo e tipo de cabeça. Tipos de parafusos Em relação à forma corpo, um parafuso pode ser: 59

60 Tipos de parafusos Em relação as cabeças, os parafusos podem ser classificados das mais diversas formas: 60

61 61

62 Normalização do parafusos sextavado 62

63 Normalização do parafusos sextavado internos Roscas soberbas Este tipo de rosca é uma rosca cônica de auto fixação e é muito utilizado para fixação de madeiras e, com auxílio de buchas plásticas, para a fixação de elementos em bases de alvenaria. 63

64 Roscas soberbas Tensões nos filetes Uma vez determinada à força transmitida pelo parafuso de rosca quadrada, pode-se determinar a tensão que atua no filete da rosca. Há principalmente dois tipos de solicitações agindo nos filetes das roscas; cisalhamento e compressão. 64

65 Tensões nos filetes Cada carga aluará numa área específica do parafuso; A área para o cisalhamento será a área do perímetro da rosca; A área para a compressão será a área transversal da rosca; Tensões nos filetes Tensão de Cisalhamento Supondo que a carga seja uniformemente distribuída sobre a altura h da porca e que os filetes da rosca do parafuso falharão no diâmetro menor, a tensão média de cisalhamento nos filetes da rosca será: 65

66 Tensões nos filetes Tensão de Cisalhamento Se os filetes falharem no diâmetro maior, a tensão será: Tensões nos filetes Tensão de Cisalhamento Para a determinação das tensões médias considerouse que os filetes distribuem a carga igualmente. Em muitos casos essa suposição pode acarretar erros grosseiros e fatores de segurança fortes (maiores que 2) devem ser usados durante o projeto. 66

67 Tensões nos filetes Tensão de compressão A tensão de compressão na rosca será: Tensões nos filetes Tensão de compressão Este também é uma tensão média, pelo fato da força ter sido considerada uniformemente distribuída sobre a face dos filetes. Realmente, pode haver alguma flexão na rosca, o que faz com que, também neste caso, se empregue um fator de segurança elevado. 67

68 PORCAS Tipos de porcas O perfil da rosca varia de acordo com o tipo de aplicação que se deseja; As porcas usadas para fixação geralmente têm roscas com perfil triangular; As porcas para transmissão de movimentos têm roscas com perfis quadrados, trapezoidais, redondos e dentes de serra. PORCAS Tipos de porcas 68

69 PORCAS Tipos de porcas As cabeças das porcas podem se apresentar nos mais variados tipos, tanto para aperto manual quanto para apertos com ferramentas. Usualmente as porcas manuais possuem um dispositivo para aplicar o Iorque de aperto necessário com as mãos (borboletas, recartilhados, ets). As para aperto com ferramenta, o formato da cabeça é o requerido para fazer o encaixe com a ferramenta (sextavados, fendas, etc). PORCAS Tipos de porcas 69

70 PORCAS Tipos de porcas PORCAS Tipos de porcas 70

71 ARRUELAS As arruelas têm a finalidade de promover uma prétensão nos parafusos mais uniforme, evitando assim que os parafusos se afrouxem; Usualmente um sistema de fixação por parafuso possuem três componentes principais, o parafuso propriamente dito, uma porca e uma arruela ARRUELAS Arruela lisa Além de distribuir igualmente o aperto, a arruela lisa tem, também, tem a função de melhorar os aspectos do conjunto; A arruela lisa por não ter elemento de trava, é utilizada em uniões de máquinas que sofrem pequenas vibrações. 71

72 ARRUELAS Arruela lisa ARRUELAS Arruela de pressão A arruela de pressão é utilizada na montagem de conjuntos mecânicos, submetidos a grandes esforços e grandes vibrações. A arruela de pressão funciona, também, como elemento de trava, evitando o afrouxamento do parafuso e da porca. É, ainda, muito empregada em equipamentos que sofrem variações de temperatura (automóveis, prensas etc.) 72

73 ARRUELAS Arruela de pressão ARRUELAS Arruela dentada Muito empregada em equipamentos sujeitos a grandes vibrações, mas com pequenos esforços, como, eletrodomésticos, painéis automotivos, equipamentos de refrigeração etc. O travamento se dá entre o conjunto parafuso/porca. Os dentes inclinados das arruelas formam uma mola quando são pressionados e se encravam na cabeça do parafuso. 73

74 ARRUELAS Arruela dentada ARRUELAS Arruela serrilhada A arruela serrilhada tem as mesmas funções da arruela dentada, mas suportam esforços maiores; É usada nos mesmos tipos de trabalho que a arruela dentada. 74

75 ARRUELAS Arruela serrilhada ARRUELAS Arruela ondulada A arruela ondulada não tem cantos vivos. É indicada para superfícies pintadas, evitando danificação do acabamento; É adequada para equipamentos que possuem acabamento externo constituído de chapas finas. 75

76 ARRUELAS Arruela ondulada ARRUELAS Outros tipos 76

77 ARRUELAS Outros tipos CAVILHAS Uma cavilha pode ter dupla finalidade, a de transferir torque e a de prevenir o movimento axial relativo entre as peças que se encaixam. Esse movimento também pode ser impedido usando-se pressão ou montagem forçada, parafusos ou anéis de retenção. 77

78 CAVILHAS CONTRAPINO 78

79 CHAVETAS Normalmente chavetas, anéis de retenção e cavilhas são utilizadas para fixar elementos como engrenagens ou polias, de modo que se possa transferir Iorque entre eles; CHAVETAS 79

80 CHAVETAS ANÉIS DE RETENÇÃO, CHAVETAS E CAVILHAS Chavetas O tamanho da chaveta é de um quarto do diâmetro da árvore. O comprimento da chaveta é ajustado em função do comprimento do cubo e a resistência requerida; Algumas vezes, é necessário usar duas chavetas para se obter a resistência exigida. 80

81 ANÉIS DE RETENÇÃO, CHAVETAS E CAVILHAS Chavetas Na determinação da resistência da chaveta, considerase que as forças se distribuem uniformemente ao longo do comprimento; Esta suposição, provavelmente, não é verdadeira uma vez que a rigidez da árvore, usualmente, é menor que a do cubo, causando grandes forças em uma das extremidades da chaveta e pequena na outra. ANÉIS DE RETENÇÃO, CHAVETAS E CAVILHAS Chavetas As chavetas são classificadas de acordo com a sua forma: chavetas de cunha; chavetas paralelas; chavetas de disco. 81

82 CHAVETAS Chavetas CHAVETAS 82

83 ANÉIS 83