LISTA DE EXERCÍCIOS ÁREA 1. Disciplina: Elementos de Máquina Semestre: 2016/01

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Yago Tavares Rosa
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1 LISTA DE EXERCÍCIOS ÁREA 1 Disciplina: Elementos de Máquina Semestre: 2016/01 Prof: Diego R. Alba 1. Duas chapas de aço 1018 laminado à frio de 1 por 4 são unidas por meio de sobreposição de duas chapas de união de aço 1018 laminados à frio de ½ por 4, usando quatro rebites de cabeça redonda de 20 mm de diâmetro, como representado na Figura 1. A junta esta submetida a carregamentos de tração e compressão. Para um coeficiente de segurança f=1,5, estime: Propriedades do Rebite: Aço SAE 1040 τ = 300MPa σ = 500 MPa a) Tamanho do furo. b) Comprimento útil do rebite. c) A carga F que pode ser suportada pela junta.

A Figura 4 ilustra a conexão de uma cabeça de um cilindro a um vaso de pressão usando 10 parafusos de porca e um lacre (vedação) de gaxeta confinada.

2 2. Para o içamento da lancha da Figura 2 são utilizadas cinta de carga e 18 manilhas com pino de fixação por porca e cupilha. Sabendo que o peso da lancha é de aproximadamente 5 toneladas dimensione o diâmetro do pino da manilha. 3. A Figura 4 ilustra a conexão de uma cabeça de um cilindro a um vaso de pressão usando 10 parafusos de porca e um lacre (vedação) de gaxeta confinada. As dimensões são as seguintes: A = 20, B = 25, C = 100, D = 150, E = 200 e F = 300 (todas em milímetros). O cilindro é utilizado para armazenar gás a uma pressão estática de 6MPa. Parafusos ISO classe 8.8, com diâmetro de 12mm foram escolhidos. Isso provê um espaçamento aceitável entre os parafusos. Qual o fator de segurança f desta união?

3 4. A figura mostra um bloco de mancal de ferro fundido que deve ser parafusado com porca em uma viga de teto de aço (E=210 GPa) e suportar a carga gravitacional. Os parafusos utilizados são M20 ISO 8.8 de rosca grossa. Os flanges da viga onde será realizada a fixação tem 20mm de espessura, e a dimensão A, mostrada na figura possui 20mm também. O módulo de elasticidade do mancal é de 135 GPa. a) Encontre o torque de encaixe requerido para os fixadores se a junta é permanente. b) Determine o fator de segurança do projeto se a carga aplicada no eixo do mancal for de 15 kn. 5. A armação de aço com a cabeça para baixo, mostrada na figura, deve ser parafusada com porca em vigas de aço, no teto de uma sala de máquinas, mediante a utilização de parafusos ISO classe 8.8. Essa armação deve suportar uma carga de 40 kn, como ilustrado. O agarramento total do parafuso é de 48 m, o que inclui a espessura da viga de aço, o pé da armação e as arruelas de aço utilizadas. Os parafusos são M20 x 2,5. a) Qual o torque de aperto deve ser utilizado se esta união for desmontada com freqüência? b) Que porção da carga externa é absorvida pelos parafusos e porcas? E pelos membros da junta? c) Qual o fator de segurança f do projeto da união?

4 6. Se a pressão do Problema 3 for cíclica entre 0 a 6MPa, identifique no gráfico de σ a x σ m o ponto desta união e se ela suportará o carregamento cíclico através do critério de Goodman. 7. A tubulação da figura possui abaixo possui um flange para fazer a ligação entre dois elementos. Esta união permanente é realizada através de 12 parafusos distribuídos equidistantemente em círculo de 200mm. Devido à localização desta tubulação os esforços presentes no flange são fletores. É considerado que um momento de 1500 N.m é aplicado no flange. Verifique se o parafuso mais solicitado da união suporte a carga imposta pelo momento fletor. Considerar parafuso M14 classe ISO 8.8 Espessura de cada uma das chapas do flange de ½ 8. Se o momento do Problema anterior for cíclica entre 200 a 1500 N.m, identifique no gráfico de σ a x σ m o ponto do parafuso em questão e se ele suportará o carregamento cíclico através do critério de Goodman. 9. Uma viga é feita fixando-se através de pinos duas barras de aço AISI 1018 laminado à frio, com uma união sobreposta, como mostrado na figura. Os dois pinos utilizados possuem diâmetro de 15 mm e são fabricados em aço ABNT SAE 1040 com τ = 300MPa. Ignorando qualquer torção, determine o fator de segurança da união. PINO 12mm

5 10. A seção da junção selada mostrada na figura é carregada por uma força P = 25kN. O módulo de elasticidade dos membros feitos em ferro fundido é E = 110 GPa. Todos parafusos foram cuidadosamente pré-carregados com uma força F i = 130 kn. M20 x 2,5 classe ISO 8.8 a) Encontre k b e k m. b) Verifique se o dimensionamento do parafuso está correto. Qual o fator de segurança f do projeto? c) Considerando uma força cíclica de 10 a 25 kn, utilize o critério de Goodman para analisar se o parafuso suportará o carregamento em fadiga.

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