SEM 0326 EleMaq II. Elementos de fixação mecânica: Visão Geral

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Baltazar Viveiros Farinha
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1 SEM 0326 EleMaq II Elementos de fixação mecânica: Visão Geral Profa. Zilda de C. Silveira São Carlos, Agosto de Estrutura do curso ELEMAQ (SEM 0241) Projeto introdução Revisão de resistência dos materiais Materiais Fadiga Eixos União eixo-cubo União eixo-eixo Mancais COMPLEMAQ I (SEM 0326) União por parafusos União por solda Molas elásticas Juntas adesivas* COMPLEMAQ II (SEM 0327) Transmissões Pares de rolamento por Correia por corrente por engrenagens por atrito Projeto de um redutor de engrenagem 1

eixo-cubo União eixo-eixo Mancais COMPLEMAQ I (SEM 0326) União por parafusos União por solda Molas elásticas Juntas adesivas*

2 - A utilização massiva de elementos de fixação fornece um quadro superficial, que pode se resumir a uma simples escolha desses elementos: - Condução à sérios problemas de projeto: respondendo à cerca de 50% de falhas potenciais/funcionais de projetos automobilísticos. *Aproximadamente 2,5 milhões de uniões em um Boeing 747 dados de 1978). O sucesso ou falha (potencial ou funcional) pode depender da seleção do tipo e das propriedades, das uniões mecânicas em um projeto. - Raramente, em engenharia (mecânica, mecatrônica, aeronáutica, elétrica, agrícola) é feito o projeto de uma peça única. - Componentes e montagens são unidas, através de elementos mecânicos. Há uma variedade desses objetos de união, sendo as formas mais comuns de união: - Parafusadas, soldadas, rebitadas, coladas,... Análise x Tomada de Decisão 2

O sucesso ou falha (potencial ou funcional) pode depender da seleção do tipo e das propriedades, das uniões mecânicas em um projeto.

Parafusos obturadores; Parafusos de potência (movimento).

3 - As uniões parafusadas (rosqueadas) podem ser obtidas por meio de: Parafusos de fixação; Parafusos com pré-tensão; Parafusos obturadores; Parafusos de potência (movimento)

4 Figura 1 Tipos básicos de elementos de fixação rosqueados. Figura 2 Alguns tipos comuns de cabeças de parafusos. 4

5 - As uniões (não-rosqueadas) são representadas por: Rebites estruturais (uniões rebitadas): utilizados em projetos de aviões, equipamentos de transporte e outros componentes que requerem uniões com resistência relativamente alta. - Utilizadas inicialmente, em construção de prédios, aquecedores, pontes e navios (com substituição de uniões soldadas, devido à segurança de projeto exigida). Soldas, uniões coladas/juntas adesivas. 5

6 e objetivos - Elementos de fixação podem ser projetados, para dispositivos simples de baixo custo: - Facilidade de desmontagem: manutenção e substituição de componentes devem ser consideradas; - A dificuldade de desmontagem pode ser um requisito necessário, quando à resistência ao vandalismo! - Requisitos cada vez mais comuns: facilidade de desmontagem, para o descarte e a substituição de componentes e materiais. mais leves, de fabricação e uso mais baratos, menos susceptíveis à corrosão, que suportem vibrações: desafio constante ao engenheiro. 2. Objetivo do curso Projeto e Seleção de elementos de fixação mecânica Cargas e Tensões atuantes 6

- Requisitos cada vez mais comuns: facilidade de desmontagem, para o descarte e a substituição de componentes e materiais.

7 1.1 Projeto de Engenharia INCERTEZAS São muitas as incertezas em projetos de máquinas, é sempre necessário calcular um ou mais coeficientes de segurança para estimar a probabilidade de falha. Há também normas especificas, de legislatura ou aceitos de forma geral. O Coeficiente de segurança ou fator de segurança (N), sempre adimensional, é tipicamente a razão entre duas quantidades de mesma unidade: resistência/tensão atuante; esforço crítico/esforço aplicado; velocidade crítica/velocidade de operação. N= max(f1,f2,f3) F1 incertezas sobre propriedades dos materiais F2 condições ambientais de uso F3 modelos analíticos de forças e tensões Exemplos: Aeronaves comerciais: N 1,2-1,5 (devido a necessidade de peso baixo, sofisticados ensaios analíticos) Aeronaves militares: N<1,1 (tripulação usa pára-quedas) Mísseis: N=1 (não tem tripulante) Escada rolante: N=14 (em um Estado americano) Suporte de elevadores F*=2 Suporte de maquinas leve F 1,2 Suporte de maquinas de movimento alternado F 1,5 Fontes: NORTON, R.L. Projeto de Máquinas, 2.ed. Bookman, Porto Alegre, 2004.; SHIGLEY, J.E., Projeto de engenharia mecânica, Ed. Bookman, 7ed, 2005 Bibliografia Juvinall, R.C.; Marshek, K. M. Projeto de componentes de máquinas. Editora LTC, Krutz, G.W.; Schueller, J.K.; Claar, P.W. Machine Design: for mobile and industrial applications. 2 Edition. SAE International Niemann, G. Elementos de Máquinas, vols. I, II e III, Editora Edgard Blucher, Norton, R.L. Machine Design: An integrated approach. 2.ed. Bookman, Porto Alegre, Shigley, J. E. Projeto de Engenharia Mecânica, 7.ed. Bookman, Porto Alegre,

O Coeficiente de segurança ou fator de segurança (N), sempre adimensional, é tipicamente a razão entre duas quantidades de mesma unidade: resistência/tensão atuante; esforço crítico/esforço aplicado;

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