ELEMENTOS DE MECÂNICA

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1 ELEMENTOS DE MECÂNICA

2 SUMÁRIO 1 ELEMENTOS DE FIXAÇÃO Rebite Pinos Cavilhas Contrapino ou Cupilha Arruelas Anéis Elásticos Chavetas Parafusos Roscas Porcas ELEMENTOS ELÁSTICOS Molas Principais tipos de molas ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Polias e correias Engrenagens Corrente e engrenagem Roscas de Transmissão ELEMENTOS DE APOIO Buchas Guias Mancais de rolamento LUBRIFICAÇÃO Classificação dos óleos quanto à origem Características dos óleos lubrificantes Graxas Lubrificantes sólidos Aditivos PRINCIPAIS TIPOS E USO DE FERRAMENTAS Chave Fixa Chave Estrela Chave Combinada Chaves de Bater Chave Soquete Chave Allen Chave de Fenda Chave Fenda Phillips Chave Para Canos e Tubos Chave de Boca Ajustável Alicate Universal Alicate de Pressão Alicates Para Anéis de Segmento Interno e Externo Torquímetro Parafusadeiras Recomendações Gerais MONTAGEM DE CONJUNTOS MECÂNICOS Recomendações Para a Montagem Tipos de Juntas Seqüência de Aperto de Juntas Sistema de Controle de Conjuntos Críticos PROCEDENDO SEM CONTAMINAR EM CONJUNTOS HIDRÁULICOS Identificando itens hidráulicos Inspecionando sem contaminar Montando sem contaminar Abastecendo sem contaminar Recuperando sem contaminar TORQUE Introdução Objetivo da Força de Fixação Juntas Torque... 61

3 1 ELEMENTOS DE FIXAÇÃO Na mecânica é muito comum a necessidade de unir peças como chapas, perfis e barras. Qualquer construção por mais simples que seja, exige união de peças entre si. Entretanto na mecânica as peças a serem unidas, exigem elementos próprios de união que são denominados elementos de fixação. Numa classificação geral, os elementos de fixação mais usados em mecânica são: rebites, pinos, cavilhas, parafusos, porcas, arruelas, chavetas etc. Estudaremos cada um desses elementos de fixação para conhecer suas características, o material de que são feitos, suas aplicações, representações, simbologia e alguns cálculos necessários para o seu emprego. A união de peças feita pelos elementos de fixação pode ser de dois tipos: móvel ou permanente. No tipo de união móvel, os elementos de fixação podem ser colocados ou retirados do conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas. É o caso, de uniões feitas com parafusos, porcas e arruelas. No tipo de união permanente, os elementos de fixação, uma vez instalados, não podem ser retirados sem que fiquem inutilizados. É o caso, por exemplo, de uniões feitas com rebites e soldas. Tanto os elementos de fixação móvel como os elementos de fixação permanente devem ser usados com muita habilidade e cuidados porque são, geralmente, os componentes mais frágeis da máquina. Assim, para projetar um conjunto mecânico é preciso escolher o elemento de fixação adequado ao tipo de peças a serem unidas ou fixadas. Se, por exemplo, unirmos peças robustas com elementos de fixação fracos e mal planejados, o conjunto apresentará falhas e poderá ficar inutilizado. Ocorrerá, portanto, desperdício de tempo, de materiais e de recursos financeiros. Ainda é importante planejar e escolher corretamente os elementos de fixação a serem usados para evitar concentração de tensão nas peças fixadas. Essas tensões causam rupturas nas peças por fadiga do material. Fadiga de material significa queda de resistência ou enfraquecimento do material devido a tensões e constantes esforços.

4 TIPOS DE ELEMENTOS DE FIXAÇÃO 1.1 Rebite O rebite é formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça. Normalmente é fabricado em aço, alumínio, cobre ou latão. É usado para fixação permanente de duas ou mais peças. Os processos de rebitagem podem ser manuais ou mecânicos, a frio ou a quente. Tipos de rebites e sua utilização A fabricação de rebites é padronizada, ou seja, segue normas técnicas que indicam medidas da cabeça, do corpo e do comprimento útil dos rebites. A tabela a seguir mostra os tipos de rebites mais comuns, com suas características, dimensões e utilização. Largamente utilizados devido a resistência que oferecem. Empregado em uniões que não admitem saliências. Empregado em uniões que admitem pequenas saliências. Existem também rebites com nomes especiais: 4 Usado nas uniões de chapas com espessura máxima de 7mm.

5 Rebite pop Especificações dos rebites Para adquirir rebites adequados para um determinado trabalho, é necessário que se conheça as seguintes especificações: Material de fabricação; Tipo de cabeça; Diâmetro do corpo ( d ); Comprimento útil ( L ). Cálculo do comprimento útil do rebite Para este cálculo se utiliza a seguinte fórmula: L = y. d + S Onde: L = comprimento útil do rebite; y = de acordo c/ o formato da cabeça; d = diâmetro do rebite; S = soma das espessuras das chapas. cabeça redonda e cilíndrica cabeça escareada L = 1,5. d + S L = 1. d + S 5

6 Exercícios: 1. Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça redonda com 3,17 mm para rebitar duas chapas, uma com 2 mm de espessura e a outra com 3 mm. 2. Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça escareada com 4,76 mm para rebitar duas chapas, uma com 3 mm de espessura e a outra com 7 mm de espessura. 1.2 Pinos Tem a finalidade de alinhar ou fixar os elementos de máquinas, permitindo uniões mecânicas, ou seja, uniões em que se juntam duas ou mais peças, estabelecendo, assim, conexão entre elas. Para cada função, temos tipos de pinos diferentes. A tabela abaixo mostra os tipos e a função dos mesmos. TIPO FUNÇÃO 1. Pino cônico Ação de centragem. 2. Pino cônico com haste roscada A ação de retirada do pino de furos cegos é facilitada por um simples aperto da porca. 3. Pino cilíndrico Requer um furo de tolerâncias rigorosas e é utilizado quando são aplicadas as forças cortantes. 4. Pino elástico ou pino tubular partido Apresenta elevada resistência ao corte e pode ser assentado em furos, com variação de diâmetro considerável. 5. Pino de guia Serve para alinhar elementos de máquinas. A distância entre os pinos deve ser bem calculada para evitar o risco de ruptura. Para especificar os pinos deve-se levar em conta seu diâmetro nominal, seu comprimento e função do pino, indicado pela respectiva norma. Ex: pino cônico 10 x 60 DIN 1. 6

7 1.3 Cavilhas É uma peça cilíndrica, fabricada em aço, cuja superfície externa recebe três entalhes que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos entalhes determinam os tipos de cavilha. Sua fixação é feita diretamente no furo aberto por broca, dispensando-se o acabamento e a precisão do furo alargado. A cavilha une peças que não são articuladas entre si. Tabela de classificação de cavilhas segundo tipos, normas utilização. Tipo NORMA UTILIZAÇÃO KS 1 DIN 1471 Fixação e junção. KS 2 DIN 1472 Ajustagem e articulação. KS 3 DIN 1473 Fixação e junção em casos de aplicação de forças variáveis e simétricas, bordas de peças de ferro fundido. KS 4 DIN 1474 Encosto e ajustagem. KS 6 e 7 - Ajustagem e fixação de molas e correntes. KS 9 - Utilizando nos casos em que se tem necessidade de puxar a cavilha do furo. KS 10 - Fixação bilateral de molas de tração ou de eixos de roletes. KS 8 DIN 1475 Articulação de peças. KS 11 E 12 - Fixação de eixos de roletes e manivelas. KN 5 DIN 1476 Fixação de blindagens, chapas e dobradiças sobre metal KN 7 - Eixo de articulação de barras de estruturas, tramelas, ganchos, roletes e polias. 7

8 1.4 Contrapino ou Cupilha É um arame de seção semicircular, dobrado de modo a formar um corpo cilíndrico e uma cabeça. Sua função principal é a de travar outros elementos de máquinas como porcas e pinos. 1.5 Arruelas É um elemento circular provido de um furo central, têm a função de distribuir igualmente a força de aperto entre porca, o parafuso e as partes montadas. Em algumas situações, também funcionam como elementos de trava. Os materiais mais utilizados na fabricação das arruelas são; aço-carbono, cobre e latão. Porca sextavada Tipos de arruelas Existem vários tipos de arruela: lisa, de pressão, dentada, serrilhada, ondulada, de travamento com orelha e arruela para perfilados, sendo que cada uma tem sua utilidade. Arruela lisa distribui igualmente o aperto e melhora o aspecto do conjunto. Por não ter elemento de trava, é utilizada em órgãos de máquinas. Arruela de pressão utilizada em conjuntos mecânicos submetidos a grandes esforços e vibrações. Esta arruela funciona também como elemento de trava, evitando o afrouxamento do parafuso e da porca. É também utilizada em conjuntos que sofrem variação de temperatura. (automóveis, prensas). Arruela serrilhada - tem basicamente as mesmas funções da arruela dentada. Apenas suporta maiores esforços. 8

9 Arruela ondulada - não possui cantos vivos. É indicada, especialmente, para superfícies pintadas, evitando danificar o acabamento. Sua utilização é indicada para equipamentos que possuem acabamento externo constituído de chapas finas. Arruela de travamento com orelha utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da peça. Em seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo um dos lados chanfrados do conjunto porca/parafuso. Arruela para perfilados muito utilizada para montagens que envolvem cantoneiras ou perfis em ângulo. Devido ao seu formato de fabricação, este tipo de arruela compensa os Ângulos e deixa perfeitamente paralelas as superfícies a serem parafusadas. Outros tipos de arruelas - Os tipos de arruelas vistos até aqui, são os mais utilizados. Além destes, existem outros tipos menos utilizados. Observe as figuras abaixo. 9

10 1.6 Anéis Elásticos - são utilizados para impedir deslocamentos de eixos. Serve, também para posicionar ou limitar Peças que se deslocam sobre eixos. É fabricado de aço-mola, tem a forma de anel incompleto, que se aloja em um canal circular construído conforme normalização. Classificação conforme norma DIN Norma DIN 471 Aplicação: para eixos de diâmetro entre 4 e 1000mm.Trabalha externamente. Norma DIN 472 Aplicação: para furos com diâmetro entre 9,5 e 1000 mm. Norma DIN 6799 Aplicação: para eixos com diâmetro entre 8 e 24 mm. Trabalha externamente. 10

11 Anéis de secção circular: utilizados para pequenos esforços axiais. Tendo em vista facilitar a escolha e seleção dos anéis em função dos tipos de trabalho ou operação, existem tabelas padronizadas de anéis. 1.7 Chavetas É um elemento mecânico fabricado em aço, tem forma prismática ou cilíndrica que pode ter faces paralelas ou inclinadas, em função da grandeza do esforço e do tipo de movimento que deve transmitir. Alguns autores classificam a chaveta como elementos de fixação e outros autores, como elementos de transmissão. Na verdade, a chaveta desempenha as duas funções. Conjunto montado Classificação As chavetas se classificam em: Chavetas de cunha; Chavetas paralelas; Chavetas de disco. Chavetas de cunha As chavetas de cunha possuem esse nome porque são parecidas com uma cunha. Uma de suas faces é inclinada, para facilitar a união de peças. As chavetas de cunha classificam-se em dois grupos: Chavetas longitudinais; Chavetas transversais. Chavetas de cunha longitudinal são colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes etc. podem ser com ou sem cabeça e são de montagem e desmontagem fácil. 11

12 Sua inclinação é de 1:100 e suas medidas principais são definidas quanto a: Altura (h); Comprimento (l); Largura (b). As chavetas longitudinais podem ser de diversos tipos: Encaixadas; Meia-cana; Plana; Embutidas; Tangenciais. Chavetas transversais São utilizadas em união de peças que transmitem movimentos rotativos e retilíneos alternativos. Quando as chavetas transversais são empregadas em uniões permanentes, sua inclinação varia entre 1:25 e 1:50. se a união se submete a montagem e desmontagem freqüentes, a inclinação pode ser de 1:6 a 1:15. Chavetas paralelas ou lingüetas estas chavetas têm as faces paralelas, portanto, não tem inclinação. A transmissão do movimento é feita pelo ajuste de suas faces laterais do rasgo da chaveta. Fica uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo do elemento conduzido. As chavetas paralelas não possuem cabeça. Quanto à forma de seus extremos, eles podem ser retos ou arredondados. Podem, ainda, ter parafusos para fixarem a chaveta ao eixo. Chaveta de disco ou meia-lua (tipo Woodruff) É uma variante da chaveta paralela. Recebe esse nome porque sua forma corresponde a um segmento circular. É normalmente empregada em eixos cônicos por facilitar a montagem e se adaptar à conicidade do fundo do rasgo do 12

13 rolamento externo. Tolerâncias para chavetas o ajuste das chavetas deve ser feito em função das características do trabalho. As figuras mostram os três tipos mais comuns de ajustes e tolerâncias para chavetas e rasgos. 1.8 Parafusos Parafusos são elementos de fixação, empregados na união não permanente de conjuntos, isto é, as peças do conjunto podem ser desmontadas facilmente de acordo com a necessidade. Porém as junções por porcas e parafusos sujeitas a vibrações afrouxam e, portanto, requerem dispositivos de segurança para os seus travamentos. Exemplo de dispositivos de segurança: arruelas com travas, contraporcas, contrapinos, etc. Os parafusos se diferenciam pelo perfil do filete e pelo sistema de padronização, pelo tipo da cabeça, da haste. O tipo de acionamento está relacionado com o tipo de cabeça do parafuso. Por exemplo, um parafuso de cabeça sextavada é acionado por chave de boca ou de estria. O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico, totalmente ou parcialmente roscado. A cabeça pode apresentar vários formatos; porém, há parafusos sem cabeça. Há uma enorme variedade de parafusos que podem ser diferenciados pelo formato da cabeça, do corpo e da ponta. Essas diferenças determinadas pela função dos parafusos, permite classifica-los em quatro grandes grupos: Parafusos passantes; Parafusos não-passantes; Parafusos de pressão; Parafusos prisioneiros. Parafusos passantes esses parafusos atravessam, de lado a lado, as peças a serem unidas, passando livremente nos furos. 13

14 Dependendo do serviço, esses parafusos, além das porcas, utilizam arruelas e contra porcas como acessórios. Os parafusos passantes apresentam-se com cabeça ou sem cabeça. Parafusos não passantes são parafusos que não utilizam porcas. O papel de porca é desempenhado pelo furo roscado, feito em uma das peças a ser unida. Parafusos de pressão esses parafusos são fixados por meio de pressão. A pressão é exercida pelas pontas dos parafusos contra as peça a ser fixada. Os parafusos de pressão podem apresentar cabeça ou não. Parafusos prisioneiros são parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades, sendo recomendados nas situações que exigem montagens e desmontagens freqüentes. Em tais situações, o uso de outros tipos de parafusos acaba danificando a rosca dos furos. As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes ou sentidos opostos, isto é, uma direita e a outra esquerda. Para fixarmos o prisioneiro no furo da máquina, utilizamos uma ferramenta especial. Caso não haja esta ferramenta, improvisa-se um apoio com duas porcas travadas numa das extremidades do prisioneiro. Após a fixação do prisioneiro pela outra extremidade, retiram-se as porcas. A segunda peça é apertada mediante uma porca e arruela, aplicadas à extremidade livre do prisioneiro. O parafuso prisioneiro permanece no lugar quando as peças são desmontadas. 14

15 Segue um quadro com a ilustração dos tipos de parafusos de acordo com o tipo de cabeça e forma de aperto. 15

16 Ao unir peças com parafuso o profissional precisa levar em consideração quatro fatores de extrema importância: Profundidade do furo broqueado; Profundidade do furo roscado; Comprimento útil de penetração do parafuso; Diâmetro do furo passante. Esses quatro fatores se relacionam conforme mostram as figuras a seguir. 16

17 Características e nomenclatura dos parafusos mais utilizados na indústria Parafuso de cabeça sextavada Em desenho técnico, esse parafuso é representado da seguinte forma: b d = diâmetro do parafuso; k = altura da cabeça (0,7.d); s = medida entre as faces (1,7.d); e = distância entre os vértices (2.d); L = comprimento útil; b = comprimento da rosca; R = raio de arredondamento Aplicação em geral, esse tipo de parafuso é utilizado em uniões em que se necessita de um forte aperto da chave de boca ou estrela. este parafuso pode ser utilizado com ou sem porca, quando não utiliza porca a rosca é feita numa das peças a ser montada. cabeça Parafuso com sextavado interno (Allen) pode ser com cabeça e sem cabeça. Com cabeça cilíndrica com sextavado interno. Em desenho técnico, este tipo de parafuso é representado da seguinte forma: A = d = altura da cabeça do parafuso; e = 1,5 d = diâmetro da cabeça; t = 0,6 d = profundidade do encaixe da chave; s = 0,8 d = medida do sextavado interno; d = diâmetro do parafuso. Aplicação este tipo de parafuso é utilizado em uniões que exigem um bom aperto, em locais onde o manuseio de ferramentas é difícil devido à falta de espaço. Esses parafusos são fabricados em aços tratados termicamente para aumentar a sua resistência a torção. Sem cabeça com sextavado interno. Em desenho técnico, esse parafuso é representado na seguinte forma: d = diâmetro do parafuso; t = 0,5 d = profundidade do encaixe da chave; s 1 = 0,5 d = medida do sextavado interno. 17

18 Aplicação em geral, esse tipo de parafuso é utilizado para travar elementos de máquinas. Por ser um elemento utilizado para travar elementos de máquinas, esses parafusos são fabricados com diversos tipos de pontas, de acordo com sua utilização. As medidas dos parafusos com sextavado interno com e sem cabeça e o alojamento da cabeça, são especificados por tabelas. Essas medidas variam de acordo com o diâmetro. Parafusos de cabeça com fenda De cabeça escareada com fenda. Em desenho técnico, a representação é a seguinte: Diâmetro da cabeça do parafuso = 2 d; Largura da fenda = 0,18 d; Profundidade da fenda = 0,29 d; Medida do ângulo de escareado = 90º Aplicação são fabricados em aço carbono, aço inoxidável, cobre, latão, etc. esse tipo de parafuso é muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços e onde a cabeça do parafuso não pode exceder a superfície da peça. De cabeça redonda com fenda. A representação em desenho técnico é a seguinte: Diâmetro da cabeça do parafuso = 1,9 d; Aplicação é muito empregado em montagens que sofrem grandes esforços. Possibilita melhor acabamento na superfície. São fabricados em aço, cobre e ligas. De cabeça cilíndrica boleada com fenda Aplicação - são utilizados na fixação de elementos nos quais existe a possibilidade de se fazer um encaixe profundo para a cabeça do parafuso, e a necessidade de um bom acabamento na superfície dos componentes. Trata-se de um parafuso cuja cabeça é mais resistente do que as outras da sua classe. Podem ser fabricados em aço, cobre e ligas. 18 Raio da circunferência da cabeça = d; Largura da fenda = 0,18 d; Profundidade da fenda = 0,36 d.

19 De cabeça escareada boleada com fenda Aplicação geralmente utilizados na união de elementos cujas espessuras sejam finas e quando é necessário que a cabeça do parafuso fique embutida no elemento. Permitem um bom acabamento na superfície. São fabricados em aço, cobre e ligas. Parafusos com rosca soberba para madeira são vários os parafusos para madeira, a seguir estão representados alguns tipos. Aplicação além de poder ser atarrachado direto na madeira pode ser preso usando buchas plásticas para fixação em base de alvenaria. Quanto a escolha do tipo de cabeça a ser utilizado, levase em consideração a natureza da união a ser feita. São fabricados em aço e tratados superficialmente para evitar efeitos oxidantes de agentes naturais. 1.9.Roscas Rosca é um conjunto de filetes em torno de uma superfície cilíndrica. Todo parafuso tem rosca, com diversos tipos. Para compreender melhor a noção de parafuso e as suas funções, vamos conhecer as roscas. As roscas podem ser internas ou externas. As roscas internas encontram-se no interior das porcas. As roscas externas se localizam no corpo dos parafusos. As roscas permitem a união e desmontagem de conjuntos mecânicos como também é usada para movimentar peças. Os parafusos que fixam a morsa na base e o parafuso que movimenta a mandíbula servem como exemplo. 19

20 Sentido de direção da rosca dependendo da inclinação dos filetes em relação ao eixo do parafuso, as roscas podem ser direita e esquerda. Portanto as roscas podem ter dois sentidos: à direita ou à esquerda. Na rosca direita, o filete sobe inclinado da direita para a esquerda, conforme a figura. Na rosca esquerda, o filete sobe da esquerda para a direita, conforme a figura. Nomenclatura da rosca independente da sua aplicação, as roscas têm os mesmos elementos, variando apenas os formatos e as dimensões. P = passo em mm d = diâmetro externo d 1 = diâmetro interno d 2 = diâmetro do flanco = ângulo do filete f = fundo do filete i = ângulo da hélice c = crista D = diâmetro do fundo da porca D 1 = diâmetro do furo da porca h 1 = altura do filete da porca h = altura do filete do parafuso As roscas são classificadas pelo sistema de normalização e pelo perfil do filete. Os filetes das roscas apresentam vários perfis. Esses perfis, sempre uniformes, dão nome às roscas e condicionam sua aplicação. 20

21 Sistemas de roscas as roscas além de se classificarem pelo perfil, também se classificam pelo sistema. Os sistemas mais utilizados são: Métrico Whithworth Americana Sistema métrico rosca métrica ISO normal e rosca métrica ISO fina NBR No sistema métrico, as medidas das roscas são determinadas em milímetros. Os filetes têm forma triangular, ângulo de 60º, crista plana e raiz arredondada. A rosca métrica fina se caracteriza por ter um número maior de filetes em um determinado comprimento. Ela permite uma melhor fixação, evitando o afrouxamento do parafuso, em caso de vibrações de máquinas. Sistema whitworth normal (BSW) e whitwoth fina (BSF) No sistema whitworth, as medidas são dadas em polegadas. Nesse sistema, o filete tem a forma triangular, ângulo de 55º, crista e raiz arredondadas. O passo é determinado dividindo-se uma polegada pelo número de filetes contidos em uma polegada. 21

22 A s formulas para dimensionar as roscas whitwoth fina são as mesmas. Apenas variam os números de filetes por polegada. Neste sistema a rosca normal é caracterizada pela sigla BSW e a rosca fina pela sigla BSF. Passo de uma rosca é a distância entre dois filetes consecutivos medidos de centro a centro. Para obtermos a medida do passo de uma rosca podemos usar o pente de roscas, escala ou paquímetro. Pente de roscas são verificadores que fornecem o valor da medida do passo e do Ângulo do filete Porcas a porca é uma peça de forma prismática ou cilíndrica geralmente metálica, com um furo roscado no qual se encaixa um parafuso, ou uma barra roscada. Em conjunto com um parafuso a porca é um acessório amplamente utilizado na união de peças. As poças podem ser utilizadas tanto como elemento de fixação como de transmissão. Tipos de porca - 22

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24 2 ELEMENTOS ELÁSTICOS 2.1 Molas as molas são elementos elásticos que têm a função de suportar e aplicar forças fazendo avançar ou recuar componentes de máquinas, proporcionarem deformações, absorver choques e energia, etc. As molas têm uma vida útil. Assim, quando perderem a rigidez (pressão) ou tiverem mau aspecto, devem ser substituídas, para, entre outros fatores, não provocarem batidas entre os elementos por elas separados. 2.2 Principais tipos de molas Molas helicoidais (compressão, tração e torção); Molas de prato; Molas de lâmina (planas) Molas helicoidais são chamadas helicoidais porque o arame é enrolado em forma de hélice e podem ser feitas de barras redondas retangulares etc. a hélice pode ser a esquerda ou a direita. As molas helicoidais podem funcionar por compressão, por tração ou por torção. Mola cônica de seção circular Mola cônica de seção retangular Na figura abaixo podemos observar as partes de uma mola. H comprimento total h comprimento com espiras d diâmetro da seção do material p passo Di diâmetro interno De diâmetro esterno

25 Molas planas são fabricadas de material plano ou em fita. Os principais tipos são: Mola prato; Mola espiral; Feixe de mola. Mola prato Mola espiral 25

26 3 ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO São elementos utilizados para transferir potência e movimento para um outro sistema. Os sistemas de transmissão podem, também, variar as rotações entre dois eixos. Neste caso, o sistema de rotação é chamado variador. As maneiras de variar a rotação de um eixo podem ser: Por engrenagens; Por correias; Por corrente e engrenagem; Por atrito. 3.1 Polias e correias são elementos de máquina que transmitem movimento de rotação entre eixos. As correias podem ser contínuas ou emendadas. As polias são cilíndricas, fabricadas em diversos materiais. Podem ser fixadas aos eixos por meio de pressão, de chaveta ou de parafuso. São elementos utilizados para transferir potência e movimento para um outro sistema. Os sistemas de transmissão podem, também, variar as rotações entre dois eixos. Neste caso, o sistema de rotação é chamado variador. As maneiras de variar a rotação de um eixo podem ser: Por engrenagens; Por correias; Por corrente e engrenagem; Por atrito. O emprego da correia trapezoidal é preferível ao da correia plana porque: Praticamente não apresenta deslizamento; Permite o uso de polias bem próximas; Elimina os ruídos e os choques, típicos das correias emendadas. Existem vários perfis padronizados de correias trapezoidais. Outro tipo de correia utilizada é a correia dentada, para os casos em que não se pode ter nenhum deslizamento, como no comando de válvulas do automóvel. 26

27 Polias os tipos de polias são determinados pela forma da superfície das correias. Elas podem ser planas ou trapezoidais. As polias planas podem ter a superfície abaulada ou simplesmente plana. 27

28 3.2 Engrenagens são rodas com dentes padronizados que servem para transmissão de movimento e força entre eixos. Muitas vezes, as engrenagens são usadas para variar o número de rotações e o sentido da rotação de um eixo para outro. Partes de uma engrenagem: Tipos de engrenagem existem vários tipos de engrenagem, que são escolhidos de acordo com sua função. Engrenagens cilíndricas tem forma de cilindro e podem ter dentes retos ou helicoidais. Engrenagens cilíndricas de dentes retos - nestas os dentes são paralelos entre si e em relação ao eixo no qual a mesma esta montada. As engrenagens cilíndricas de dentes retos servem para transmitir rotação entre eixos paralelos. Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais - nestas os dentes são paralelos entre si, porém não são paralelos com relação ao eixo. Estas engrenagens são utilizadas para transmissão de rotação entre eixos paralelos e eixos que se cruzam. Engrenagens cônicas são aquelas que possuem a forma de tronco de cone. As engrenagens cônicas podem ter dentes retos ou helicoidais. Com relação ao posicionamento dos eixos elas podem transmitir rotação entre eixos concorrentes e não concorrentes. Eng. Cônica de dentes retos Eng. Cônica de dentes helicoidais Eng. Cônica hipoidal Coroa e parafuso sem fim é um caso particular de engrenagens cilíndricas com dentes helicoidais. Neste caso os eixos se cruzam em um ângulo de 90º. 28

29 Cremalheira - é uma barra provida de dentes, destinada a engrenar, uma roda dentada. Com esse sistema pode se transformar movimento de rotação em retilíneo e vice versa. 3.3 Corrente e engrenagem as correntes transmitem força e movimento que fazem com que a rotação do eixo ocorra nos sentidos horário e anti-horário. Para isso, as engrenagens devem estar num mesmo plano. Os eixos de sustentação das engrenagens ficam perpendiculares ao plano. A transmissão ocorre por meio do acoplamento dos elos da corrente com os dentes da engrenagem. A junção desses elementos gera uma pequena oscilação durante o movimento. Algumas situações determinam a utilização de dispositivos para reduzir os efeitos desta oscilação, aumentando conseqüentemente a velocidade da transmissão. 3.4 Roscas de Transmissão - esse sistema é utilizado para as mais variadas aplicações. Exemplo: deslocamento da mandíbula móvel da morsa. 29

30 As roscas de transmissão apresentam vários tipos de perfil: Rosca com perfil quadrado - Esse tipo de perfil é utilizado na construção de roscas múltiplas. As roscas múltiplas possuem duas ou mais entradas, que possibilitam maior avanço axial a cada volta completa do parafuso. Essas roscas são utilizadas em conjuntos (fuso e porca) sempre que houver necessidade de se obter mais impacto (balancim) ou grande esforço (prensa). 30

31 Rosca com perfil trapezoidal - Resiste a grandes esforços e é empregada na construção de fusos e porcas, os quais transmitem movimento a alguns componentes de máquinasferramenta como, por exemplo, torno, plaina e fresadora. O mangote é um componente do cabeçote móvel do torno, e seu deslocamento também é feito por meio de fuso e porca. A rosca sem-fim apresenta também perfil trapezoidal, e é um componente que funciona, geralmente, em conjunto com uma coroa (engrenagem helicoidal), possibilitando grande redução na relação de transmissão de movimento. Rosca com perfil misto - esta rosca é muito utilizada na construção de conjuntos fuso e porca com esferas recirculantes. Os fusos de esferas são elementos de transmissão de alta eficiência, transformando movimento de rotação em movimento linear e vice-versa, por meio de transmissão por esferas. No acionamento do avanço do carro da fresadora ferramenteira por Comando Numérico Computadorizado (CNC) é usado esse tipo de rosca, visando transferência de força com o mínimo atrito. Material de fabricação - fusos, porcas e coroas podem ser fabricados de vários materiais, conforme as necessidades e indicações. Fusos - aço-carbono ou aço-liga. Porcas e coroas - bronze ou ferro fundido. Fusos e porcas de esferas recirculares - aço-liga. 31

32 4 ELEMENTOS DE APOIO De modo geral, os elementos de apoio consistem de acessórios auxiliares para o funcionamento de máquinas. Os elementos de apoio podem ser divididos em três tipos: 1. Buchas; 2. Guias; 3. Rolamentos e mancais. 4.1 Buchas as buchas existem desde que se passou a usar transportes com rodas e eixos. Não há registros de quem inventou a roda. Supõe-se que a primeira roda tenha sido um tronco cortado em sentido transversal. O movimento de rotação entre as rodas e o eixo, ocasiona problema de atrito que, por sua vez, causa desgaste tanto do eixo como das rodas. Para evitar esse problema nas rodas modernas, passou a se colocar um anel de metal entre o eixo e a roda chamado bucha. As buchas são elementos de máquinas de forma cilíndrica ou cônica. Servem para apoiar eixos e guiar brocas e alargadores. Nos casos em que o eixo desliza dentro da bucha, deve haver lubrificação. Podem ser fabricadas de metal antifricção ou de materiais plásticos. Normalmente, a bucha deve ser fabricada com material menos duro que o material do eixo. Metal antifricção é uma liga de cobre, zinco, estanho, chumbo e antimônio. É conhecido também por metal patente ou metal branco. Também é comum encontrarmos buchas de bronze que é uma liga de cobre e estanho. Classificação as buchas podem ser classificadas quanto ao tipo de solicitação. Neste sentido, elas podem ser de fricção radial para esforços radiais, de fricção axial para esforços axiais e cônicas para esforços nos dois sentidos. Bucha de fricção radial essas buchas podem ter várias formas. As mais comuns são feitas de um corpo cilíndrico furado, sendo que o furo possibilita a entrada de lubrificantes.

33 Essas buchas são utilizadas em peças para cargas pequenas e em lugares onde a manutenção seja fácil. Em alguns casos, essas buchas são cilíndricas na parte interior e cônicas na parte externa. Os extremos são roscados e têm três rasgos longitudinais, o que permite o reajuste das buchas nas peças. Bucha de fricção axial essa bucha é usada para suportar o esforço de um eixo em posição vertical. Bucha cônica esse tipo de bucha é usado para suportar um eixo do qual se exigem esforços radiais e axiais. Quase sempre essas buchas requerem um dispositivo de fixação e, por isso, são pouco empregadas. Bucha-guia para furação e alargamento - nos dispositivos para furação, a bucha-guia orienta e possibilita auto posicionamento da ferramenta em ação na peça. Dessa forma, obtém-se a posição correta das superfícies usinadas. 33

34 4.2 Guias são elementos de máquinas utilizados para guiarem outros elementos que se movimentam e devem ter uma trajetória préestabelecida. Nessa ilustração, o trilho do Box serve como guia para a porta ter movimento de direção controlada. Tipos no caso de se desejar movimento retilíneo, geralmente são usadas guias constituídas de peças cilíndricas ou prismáticas. Essas peças deslizam dentro de outra peça com forma geométrica semelhante, conforme ilustrações. As guias podem ser abertas ou fechadas, como pode ser visto na figura abaixo. Classificação - as guias classificam-se em dois grupos: guias de deslizamento e de rolamento. Guias de deslizamento nas máquinas operatrizes são empregadas combinações de vários perfis de guias de deslizamento, conhecidos como barramento. As guias de deslizamento se apresentam nas seguintes formas: Quando uma ou mais peças se movimentam apoiadas em guias, as superfícies entram em contato por atrito. Com o passar do tempo, o movimento vai provocando desgaste das superfícies dando origem à folga no sistema, mesmo que ele seja sempre lubrificado. 34

35 Para evitar que essa folga prejudique a precisão do movimento é preciso que ela seja compensada por meio de réguas de ajuste As réguas têm perfil variado, de acordo com a dimensão da folga. Geralmente, o barramento, ou seja, conjunto de guias de deslizamento é feito com ferro fundido. Conforme a finalidade do emprego da guia, ela pode ser submetida a um tratamento para aumentar a dureza de sua superfície. Para o conjunto de guias de deslizamento a lubrificação é indispensável. Guias de rolamento as guias de rolamento geram menor atrito que as guias de deslizamento. Isto ocorre porque os elementos rolantes giram entre as guias. Os elementos rolantes podem ser esferas ou roletes, conforme as ilustrações apresentadas a seguir. Os tipos de guias ilustrados foram utilizados, inicialmente, em máquinas de medição, atualmente, são largamente empregados em máquinas de comando numérico computadorizado (CNC). Conservação de guias - para conservar as guias de deslizamento e de rolamento em bom estado, são recomendadas as seguintes medidas: Manter as guias sempre lubrificadas. Protege-las quando são expostas a um meio abrasivo. Protege-las com madeira quando forem usadas como apoio de alguma ferramenta ou objeto. Providenciar a manutenção do ajuste da régua, sempre que necessário. 4.3 Mancais de rolamento os rolamentos são constituídos de dois anéis concêntricos separados por elementos rolantes que podem ser esferas ou rolos. O objetivo de se usar mancais de rolamentos é de diminuir ao máximo os efeitos nocivos do atrito entre as superfícies dos eixos girantes e dos seus apoios. O rolamento apresenta uma vida bastante longa e grande versatilidade de aplicações. São escolhidos em função de uma carga dinâmica, na 35

36 qual são considerados diversas condições de trabalho e o tipo de rolamento. Classificação - são classificados em função dos seus elementos rolantes, sendo os principais tipos os rolamentos de esfera, rolamento de rolo e rolamento de agulha O anel externo é fixado no mancal, enquanto que o anel interno é fixado diretamente no eixo. As dimensões e características dos rolamentos são indicados nas diferentes normas técnicas e catálogos de fabricantes. Ao examinar um catálogo de rolamentos, ou uma norma específica, você encontrará informações sobre as seguintes características. D = diâmetro do anel externo; d = diâmetro do anel interno; R = raio de arredondamento; L = largura. Em geral a normalização dos rolamentos é feita a partir do diâmetro interno d, isto é, a partir do diâmetro do eixo em que o rolamento é utilizado. Para cada diâmetro são definidas três séries de rolamentos: leve, média e pesada. As séries leves são usadas para cargas pequenas. Para cargas maiores, são usadas as séries, média ou pesada. Os valores do diâmetro D e da largura L aumentam progressivamente em função dos aumentos de carga. De acordo com as forças que suportam os rolamentos podem ser: radiais, axiais e mistos. 36

37 Rolamento fixo de uma carreira de esferas é o mais comum dos rolamentos. Suportam cargas radiais e pequenas cargas axiais e é apropriado para rotações mais elevadas. Sua capacidade de ajustagem angular é limitada. É necessário um perfeito alinhamento entre o eixo e os furos da caixa. Rolamento de contato angular de uma carreira de esferas - admite cargas axiais somente em um sentido e deve sempre ser montado contra outro rolamento que possa receber a carga axial no sentido contrário. Rolamento autocompensador de esferas é um rolamento de duas carreiras de esferas com pista esférica no anel externo, o que lhe confere a propriedade de ajustagem angular, ou seja, de compensar possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo. Rolamento de rolo cilíndrico é apropriado para cargas radiais elevadas. Seus componentes são separáveis, o que facilita a montagem e desmontagem. 37

38 Rolamento autocompensador de uma carreira de rolos seu emprego é particularmente indicado para construções em que se exige uma grande capacidade para suportar carga radial e a compensação de falhas de alinhamento. Rolamento autocompensador de duas carreiras de rolos - adequado aos mais pesados serviços. Os rolos são de grande diâmetro e comprimento. Devido ao alto grau de oscilação entre rolos e pistas, existe uma distribuição uniforme da carga. Rolamento de rolos cônicos além das cargas radiais, os rolamentos de rolos cônicos também suportam cargas axiais em um sentido. Os anéis são separáveis. O anel interno e o externo podem ser montados separadamente. Como só admitem cargas axiais em um sentido, torna-se necessário montar os anéis aos pares, um contra o outro. Rolamento axial de esfera são dois tipos, de escora simples e de escora dupla, e ambos admitem elevadas cargas axiais, porém não podem ser submetidos a cargas radiais. Rolamento axial autocompensador de rolos possui grande capacidade de carga axial devido à disposição inclinada dos rolos. Também pode suportar consideráveis cargas radiais. 38

39 Rolamento de agulhas- possui uma secção transversal muito fina em comparação com os rolamentos de rolos comuns. É utilizado especialmente quando o espaço radial é limitado Cuidados com os rolamentos na montagem, entre outros, devem ser tomados os seguintes cuidados: Verificar se as dimensões de eixo e cubo estão corretas; Usar lubrificante recomendado pelo fabricante; Remover rebarbas; No caso de reaproveitamento de rolamento, deve-se lavá-lo e lubrificá-lo imediatamente; Não usar estopa na s operações de limpeza; Trabalhar em ambiente livre de pó e umidade. 39

40 5 LUBRIFICAÇÃO À lubrificação é uma operação que consiste em introduzir uma substância apropriada entre superfícies sólidas que estejam em contato entre si e que executam movimentos relativos. Essa substância normalmente é um óleo ou uma graxa que impede o contato direto entre as superfícies sólidas. Quando recobertos por um lubrificante, os pontos de atrito das superfícies sólidas fazem com que o atrito sólido seja substituído pelo atrito fluido, ou seja, em atrito entre uma superfície sólida e um fluido. Nessas condições, o desgaste entre as superfícies será bastante reduzido. Além da redução do atrito, outros objetivos são alcançados com a lubrificação, se a substância lubrificante for selecionada corretamente: Menor dissipação de energia na forma de calor; Redução de temperatura, pois o lubrificante também refrigera; Redução da corrosão; Redução de vibrações e ruídos; Redução de desgastes. Os lubrificantes podem ser gasosos como o ar; líquidos como os óleos em geral; semisólidos como as graxas e sólidos como a grafita, o talco etc. Contudo, os lubrificantes mais práticos e de uso diário são os líquidos e os semi-sólidos, isto é, os óleos e as graxas. 5.1 Classificação dos óleos quanto à origem Os óleos podem ser classificados em quatro categorias: óleos minerais, óleos vegetais, óleos animais e óleos sintéticos. Óleos minerais são substâncias obtidas a partir do petróleo e, de acordo com sua estrutura molecular, são classificados em óleos parafínicos ou óleos naftênicos. Óleos vegetais são extraídos de sementes: soja, girassol, milho, algodão, arroz, mamona, babaçu etc. Óleos animais extraídos de animais como a baleia, o cachalote, o bacalhau, a capivara etc. Óleos sintéticos são produzidos em indústrias químicas que utilizam substâncias orgânicas e inorgânicas para fabricá-los. Estas substâncias podem ser silicones, ésteres, resinas, glicerinas etc.

41 Aplicações dos óleos Os óleos animais e vegetais raramente são utilizados isoladamente como lubrificantes, por causa da sua baixa resistência a oxidação, quando comparados a outros tipos de lubrificantes. Em vista disso, eles geralmente são adicionados aos óleos minerais com a função de atuar como agentes de oleosidade. A mistura obtida apresenta características eficientes para a lubrificação, especialmente em regiões de difícil lubrificação. Os óleos vegetais têm como sua principal aplicação, o uso na alimentação humana. Os óleos sintéticos são de aplicação reduzida, em razão do seu alto custo, sendo qu3e são utilizados principalmente em casos que outros tipos de substâncias não têm atuação eficiente. Os óleos minerais são os mais utilizados nos mecanismos industriais, sendo que são obtidos em larga escala a partir do petróleo. 5.2 Características dos óleos lubrificantes Os óleos lubrificantes, antes de serem colocados à venda pelo fabricante, são submetidos a ensaios físicos padronizados que, além de controlarem a qualidade do produto, servem como parâmetros para os usuários. Os principais ensaios físicos padronizados para os óleos lubrificantes encontram-se resumidos na tabela a seguir. TIPO DE ENSAIO Viscosidade Índice de viscosidade Densidade relativa Ponto de fulgor (flash poit) Ponto de combustão Ponto de mínima fluidez Resíduos de carvão O QUE DETERMINA O ENSAIO Resistência ao escoamento oferecida pelo óleo. A viscosidade é inversamente proporcional a temperatura. O ensaio é efetuado em aparelhos denominados viscosímetros. Os viscosímetros mais utilizados são o Seibolt, o Engler, o Redwood e o Ostwald. Mostra como varia a viscosidade de um óleo conforme as variações de temperatura. Os óleos minerais parafínicos são os que apresentam menor variação da viscosidade quando varia a temperatura e, por isso, possuem índices de viscosidade mais elevados que os nasftênicos. Relação entre a densidade do óleo a 20ºC e a densidade da água a 4ºC ou a relação entre a densidade do óleo a 60º F e a densidade da água a 60ºF. Temperatura mínima a qual pode inflamar-se o vapor de óleo, no mínimo, durante 5 segundos. O ponto de fulgor é um dado importante quando se lida com óleos que trabalham em altas temperaturas. Temperatura mínima em que se sustenta a queima do óleo. Temperatura mínima em que ocorre o escoamento do óleo por gravidade. O ponto de mínima fluidez é um dado importante quando se lida com óleos que trabalham em baixas temperaturas. Resíduos sólidos que permanecem após a destilação destrutiva do óleo. 5.3 Graxas As graxas são compostos lubrificantes semi-sólidos constituídos por uma mistura de óleo, aditivos e agentes engrossadores chamados sabões metálicos, à base de alumínio, cálcio, sódio, lítio e bário. Elas são utilizadas onde o uso de óleos não é recomendado. 41

42 As graxas também passam por ensaios físicos padronizados e os principais encontram-se no quadro a seguir. TIPO DE ENSAIO Consistência Estrutura Filamentação Adesividade O QUE DETERMINA O ENSAIO Dureza relativa, resistência à penetração. Tato, aparência. Capacidade de formar fios ou filamentos. Capacidade de aderência. Ponto de fusão ou gotejo Temperatura na qual a graxa passa para o estado líquido Tipos de graxa Os tipos de graxa são classificados com base no sabão utilizado em sua fabricação. A graxa a base de alumínio: macia; quase sempre filamentosa; resistente à água; boa estabilidade estrutural quando em uso; pode trabalhar em temperaturas de até 71ºC. É utilizada em mancais de rolamento de baixa velocidade e em chassis. Graxa à base de cálcio: vaselinada; resistente á água; boa estabilidade estrutural quando em uso; deixa-se aplicar facilmente com pistola; pode trabalhar em temperaturas de até 77ºC, é aplicada em chassis e em bombas dágua. Graxa à base de sódio: geralmente fibrosa; em geral não resiste a água; boa estabilidade estrutural quando em uso. Pode trabalhar em ambientes com temperatura de até 150ºC. é aplicada em mancais de rolamentos, mancais de rodas, juntas universais etc. Graxa a base de lítio: vaselinada; boa estabilidade estrutural quando em uso; resistente à água; pode trabalhar em temperaturas de até 150ºC. é utilizada em veículos automotivos e na aviação. Graxa a base de bário: características gerais semelhantes às graxas à base de lítio. Graxa mista: é constituída por uma mistura de sabões. Assim, temos graxas mistas à base de sódio-cálcio, sódio-alumínio etc. Além dessas graxas, há graxas de múltiplas aplicações, graxas especiais e graxas sintéticas. 5.4 Lubrificantes sólidos Algumas substâncias sólidas apresentam características peculiares que permitem a sua utilização como lubrificantes, em condições especiais de serviço. Entre as características importantes dessas substâncias, merecem ser mencionadas as seguintes: Baixa resistência ao cisalhamento; Estabilidade a temperaturas elevadas; Elevado limite de elasticidade; Alto índice de transmissão de calor; Alto índice de adesividade; Ausência de impurezas abrasivas. 42

43 Embora tais características não sejam sempre atendidas por todas as substâncias sólidas utilizadas como lubrificantes, elas aparecem de maneira satisfatória nos carbonos cristalinos, como a grafita, e no bissulfeto de molibdênio, que são, por isso mesmo, aquelas mais utilizadas para tal finalidade. A grafita, após tratamentos especiais, dá origem à grafita coloidal, que pode ser utilizada na forma de pó finamente dividido ou em dispersões com água, óleos minerais e animais e alguns tipos de solventes. É crescente a utilização dos bissulfetos de molibdênio (MoS 2 ) como lubrificante. A ação do enxofre (S) existente em sua estrutura propicia uma excelente aderência da substância com a superfície metálica, e seu uso é recomendado sobre tudo para partes metálicas submetidas a condições severas de pressão e temperaturas elevadas. Pode ser usado em forma de pó dividido ou em dispersão com óleos minerais e alguns tipos de solventes. A utilização de sólidos como lubrificante é recomendada para serviços em condições especiais, sobretudo aqueles em que as partes a lubrificar estão submetidas a pressões ou temperaturas elevadas ou se encontram sob a ação de cargas intermitentes ou em meios agressivos. Os meios agressivos são comuns nas refinarias de petróleo, nas indústrias químicas e petroquímicas. 5.5 Aditivos Aditivos são substâncias que entram na formulação de óleos e graxas para conferir-lhes certas propriedades. A presença de aditivos em lubrificantes tem os seguintes objetivos: Melhorar as características de proteção contra o desgaste e de atuação em trabalhos sob condições de pressões severas; Aumentar a resistência a oxidação e corrosão; Aumentar a atividade dispersante e detergente dos lubrificantes; Aumentar a adesividade; Aumentar o índice de viscosidade. Lubrificação de mancais de deslizamento O traçado correto, dos chanfros e ranhuras de distribuição do lubrificante nos mancais de deslizamento é o fator principal para assegurar a lubrificação adequada. Os mancais de deslizamento podem ser lubrificados com óleo ou com graxa. No caso de óleo, a viscosidade é o principal fator a ser levado em consideração; no caso de graxa, a sua consistência é o fator relevante. A escolha de um óleo ou de uma graxa também depende dos seguintes fatores: Geometria do mancal: dimensão, diâmetro, folga mancal/eixo; Rotação do eixo; Carga do mancal; Temperatura de operação do mancal; Condições ambientais: temperatura, umidade, poeira e contaminantes; Método de aplicação. 43

44 Lubrificação de mancais de rolamento Os rolamentos axiais autocompensadores de rolos são lubrificados, normalmente com óleo. Todos os demais tipos de rolamento podem ser lubrificados com óleo ou com graxa. Lubrificação com graxa em mancais de fácil acesso, a caixa pode ser aberta para se renovar ou completar a graxa. Quando a caixa é bipartida, retira-se a parte superior; caixas inteiriças dispõem de tampas laterais facilmente removíveis. Como regra geral a caixa deve ser cheia apenas até um terço ou metade de seu espaço livre com uma graxa de boa qualidade, possivelmente à base de lítio. Lubrificação com óleo o nível de óleo dentro da caixa de rolamentos deve ser mantido baixo, não excedendo o centro do corpo rolante inferior. É muito conveniente o emprego de um sistema circulatório para o óleo, em alguns casos, recomenda-se o uso de lubrificação por neblina. Intervalos de lubrificação no caso de rolamentos lubrificados por banho de óleo, o período de troca de óleo depende, fundamentalmente, da temperatura de funcionamento do rolamento e da possibilidade de contaminação proveniente do ambiente. Não havendo grande possibilidade de poluição, e sendo a temperatura inferior a 50ºC, o óleo pode ser trocado apenas uma vez por ano. Para temperaturas em torno de 100ºC, este intervalo cai para 60 ou 90 dias. Lubrificação dos mancais dos motores Temperatura rotação e carga do mancal são os fatores que vão direcionar a escolha do lubrificante. Regra geral Temperaturas altas: óleo mais viscoso ou uma graxa que se mantenha consistente; Altas rotações: usar óleo mais fino; Baixas rotações: usar óleo mais viscoso. Lubrificação de engrenagens fechadas A completa separação das superfícies dos dentes das engrenagens durante o engrenamento implica na presença de uma película de óleo de espessura suficiente para que as saliências microscópicas destas superfícies não se toquem. O óleo é aplicado às engrenagens fechadas por meio de salpico ou de circulação. A seleção do óleo para engrenagens depende dos seguintes fatores; tipos de engrenagem, rotação do pinhão, grau de redução, temperatura de serviço, potência, natureza da carga, tipo de acionamento, método de aplicação e contaminação. 44

45 Lubrificação de engrenagens abertas Não é prático nem econômico encerrar alguns tipos de engrenagem numa caixa. Estas são as engrenagens abertas. As engrenagens abertas só podem ser lubrificadas intermitentemente e, muitas vezes, só a intervalos regulares, propiciando películas lubrificantes de espessuras mínimas entre os dentes, prevalecendo às condições de lubrificação limítrofe. Ao selecionar o lubrificante de engrenagens abertas, é necessário levar em consideração as seguintes condições: temperatura, método de aplicação, condições ambiental e material da engrenagem. Lubrificação de motorredutores A escolha de um íleo para lubrificar motorredutores deve ser feita considerando-se os seguintes fatores: tipos de engrenagens; rotação do motor; temperatura de operação e carga. No geral, o óleo deve ser quimicamente estável para suportar oxidações e resistir à oxidação. Lubrificação de máquinas-ferramenta Existe, atualmente, um número muito grande de máquinas ferramentas, com uma extensa variedade de tipos e modelos, dos mais rudimentares àqueles mais sofisticados, fabricados segundo as tecnologias mais avançadas. Sempre que for possível devemos ler atentamente o manual do fabricante. Para equipamentos mais antigos, e não dispondo de informações mais precisas, as seguintes indicações genéricas podem ser obedecidas: Sistema de circulação forçada óleo lubrificante de primeira linha com número de viscosidade S 215 (ASTM). Lubrificação intermitente - (oleadeira, copo conta-gotas etc.) óleo mineral puro com número de viscosidade S 315 (ASTM). Fusos de alta velocidade (acima de 3000 rpm) óleo lubrificante de primeira linha, de base parafínica, com número de viscosidade S75 (ASTM). Fusos de velocidade moderada (abaixo de 3000 rpm) óleo lubrificante de primeira linha, de base parafínica, com número de viscosidade S105 (ASTM). Guias de barramento óleos lubrificantes contendo aditivos de adesividade e inibidores de oxidação e corrosão, com número de viscosidade S 1000 (ASTM). Caixas de redução para serviços leves podem ser utilizados óleos com viscosidade S 1000 (ASTM) aditivados convenientemente com antioxidantes, antiespumantes etc. para serviços pesados, recomendam-se óleos com aditivos de extrema pressão e com número de viscosidade S 2105(ASTM). Lubrificação a graxa em todos os pontos de lubrificação à graxa pode-se utilizar um mesmo produto. Sugere-se a utilização de graxas a base de sabão de lítio de múltipla aplicação e consistência NLGI 2. 45

46 Observações: S = Saybolt; ASTM = American Society of Testing Materials (Sociedade Americana de Materiais de Teste). NLGI = National Lubricating Grease Institute (Instituto Nacional de Graxa Lubrificante). Em resumo, por mais complicada que uma máquina pareça, há apenas três elementos a lubrificar: 1. Apoios de vários tipos, tais como: mancais de deslizamento ou rolamento, guias etc. 2. Engrenagens de dentes retos, helicoidais, parafusos de rosca sem fim etc., que podem estar descobertas ou encerradas em caixas fechadas. 3. Cilindros, como os que se encontram nos compressores e em toda a espécie de motores, bombas ou outras máquinas com êmbolos. 46

47 6 PRINCIPAIS TIPOS E USO DE FERRAMENTAS Ferramentas de aperto e desaperto Em manutenção mecânica, é comum se usar ferramentas de aperto e desaperto em parafusos e porcas. Para cada tipo de parafuso e de porca, há uma chave adequada às necessidades do trabalho a ser realizado. Isto ocorre porque tanto as chaves quanto as porcas e os parafusos são fabricados dentro de normas padronizadas mundialmente. Pois bem, para assegurar o contato máximo entre as faces da porca e as faces dos mordentes das chaves de aperto e desaperto, estas deverão ser introduzidas ao fundo e perpendicularmente ao eixo do parafuso ou rosca. No caso de parafusos ou porcas com diâmetros nominais de até 16 mm, a ação de uma única mão na extremidade do cabo da chave é suficiente para o travamento necessário. Não se deve usar prolongadores para melhorar a fixação, pois essa medida poderá contribuir para a quebra da chave ou rompimento do parafuso. Uso de ferramentas Vejamos, agora, as principais ferramentas de aperto e desaperto utilizadas na manutenção mecânica envolvendo parafusos, porcas, tubos e canos. 6.1 Chave Fixa A chave fixa, também conhecida pelo nome de chave de boca fixa, é utilizada para apertar ou afrouxar porcas e parafusos de perfil quadrado ou sextavado. Pode apresentar uma ou duas bocas com medidas expressas em milímetros ou polegadas. As figuras a seguir mostram um jogo de chave fixa de duas bocas. 6.2 Chave Estrela Esta ferramenta tem o mesmo campo de aplicação da chave de boca fixa, porém diversificase em termos de modelos, cada qual para um uso específico. Por ser totalmente fechada, abraça de maneira mais segura o parafuso ou porca.

48 6.3 Chave Combinada A chave combinada também recebe o nome de chave de boca combinada. Sua aplicação envolve trabalhos com porcas e parafusos, sextavados ou quadrados. A chave combinada é extremamente prática, pois possui em uma das extremidades uma boca fixa, e na outra extremidade uma boca estrela. A vantagem desse tipo de chave é facilitar o trabalho, porque se uma das bocas não puder ser utilizada em parafusos ou porcas de difícil acesso, a outra boca poderá resolver o problema. A seguir mostramos um jogo de chaves combinadas. Chaves fixas, chaves estrela e chaves combinadas não devem ser batidas com martelos. Se martelarmos essas chaves, o risco de quebrá-las é alto. Se houver necessidade de martelar uma chave de aperto e desaperto para retirar um parafuso ou uma porca de um alojamento, deve-se usar as chamadas chaves de bater, que são apropriadas para receber impactos. 6.4 Chaves de Bater Há dois tipos de chaves de bater: a chave fixa de bater e a chave estrela debater. As chaves fixas de bater e estrela de bater são ferramentas indicadas para trabalhos pesados. Possuem em uma de suas extremidades reforço para receber impactos de martelos ou marretas, conforme seu tamanho. 6.5 Chave Soquete Dentro da linha de ferramentas mecânicas, este tipo é o mais amplo e versátil, em virtude da gama de acessórios oferecidos, que tornam a ferramenta prática. Os soquetes podem apresentar o perfil sextavado ou estriado e se adaptam facilmente em catracas, manivelas, juntas universais etc., pertencentes à categoria de acessórios. Dentro da categoria de soquetes, há os de impacto que possuem boca sextavada, oitavada, quadrada e tangencial, com ou sem ímã embutido. Esses soquetes são utilizados em parafusadeiras, em chaves de impacto elétricas ou pneumáticas, pois apresentam paredes reforçadas. Os soquetes de impacto apresentam concentricidade perfeita, o que reduz ao mínimo as vibrações provocadas pela alta rotação das máquinas onde são acoplados. Os soquetes comuns não devem ser utilizados em máquinas elétricas ou pneumáticas, pois não resistem às altas velocidades e aos esforços tangenciais provocados pelas máquinas em rotação. A chave soquete, pela sua versatilidade, permite alcançar parafusos e porcas em locais aonde outros tipos de chaves não chegam. A seguir, alguns soquetes e acessórios que, devidamente acoplados, resulta em chaves soquete. 48

49 6.6 Chave Allen A chave Allen, também conhecida pelo nome de chave hexagonal ou sextavada, é utilizada para fixar ou soltar parafusos com sextavados internos. O tipo de chave Allen mais conhecido apresenta o perfil do corpo em L, o que possibilita o efeito de alavanca durante o aperto ou desaperto de parafusos. Antes de usar uma chave Allen, deve-se verificar se o sextavado interno do parafuso encontra-se isento de tinta ou sujeira. Tinta e sujeira impedem o encaixe perfeito da chave e podem causar acidentes em quem estiver manuseando. 6.7 Chave de Fenda São chaves compostas de uma haste e cabo, sendo que numa das extremidade tem formato de bisel, para encaixar na fenda da cabeça do parafuso. 6.8 Chave Fenda Phillips A extremidade da haste, oposta ao cabo, nesse modelo de chave, tem a forma em cruz. Esse formato é ideal para os parafusos Phillips que apresentam fendas cruzadas. Há também no mercado a chave Phillips angular dupla. Existe também chave de fenda e Philips com sextavado próximo ao cabo, utilizada em mecânica para apertar e soltar parafusos grandes quando se exige o emprego de muita força. Usa-se uma chave de boca fixa, para aumentar o torque da ferramenta sem precisar de maior esforço. Tanto as chaves de fenda, Phillips quanto às chaves de fenda com sextavado não devem ser utilizadas como talhadeiras ou alavancas. 49

50 6.9 Chave Para Canos e Tubos A chave para canos é também conhecida pelos seguintes nomes: chave grifo e chave Stillson são ferramentas específicas para instalação e manutenção hidráulica. Sendo regulável, a chave para canos é uma ferramenta versátil e de fácil manuseio. A chave para tubos, também conhecida pelo nome de Heavy-Duty, é semelhante à chave para canos, porém mais pesada, presta-se a serviços pesados. Tanto a chave para canos quanto à chave para tubos não devem ser usadas para apertar ou soltar porcas Chave de Boca Ajustável Esta ferramenta tem uma aplicação universal. É muito utilizada na mecânica, em trabalhos domésticos e em serviços como montagem de torres e postes de eletrificação, e elementos de fixação roscados. As chaves de boca ajustáveis não devem receber marteladas e nem prolongador no cabo para aumentar o torque. No universo mecânico há muitas outras chaves de aperto e desaperto, e mais detalhes poderão ser encontrados nos catálogos dos fabricantes. Vejamos, agora, uma outra família de ferramentas, a dos alicates. São empregados em trabalhos mecânicos. Alicate pode ser definido como uma ferramenta de aço forjado composta de dois braços e um pino de articulação. Em uma das extremidades de cada braço existem garras, cortes e pontas que servem para segurar, cortar, dobrar, colocar e retirar peças de determinadas montagens. Existem vários modelos de alicate, cada um adequado a um tipo de trabalho Alicate Universal É o modelo mais conhecido e usado de toda família de alicates. Os tipos existentes no mercado variam principalmente no acabamento e formato da cabeça. Os braços podem ser plastificados ou não. Quanto ao acabamento, esse alicate pode ser oxidado, cromado, polido ou simplesmente lixado. 50

51 Quanto à resistência mecânica, o alicate universal pode ser temperado ou não. Quanto ao comprimento, as medidas de mercado variam de 150 mm a 255 mm. O alicate universal é utilizado para segurar, cortar e dobrar Alicate de Pressão É uma ferramenta manual destinada a segurar, puxar, dobrar e girar objetos de formatos variados. Em trabalhos leves, tem a função de uma morsa. Possui regulagem de abertura das garras e variação no tipo de mordente, segundo o fabricante Alicates Para Anéis de Segmento Interno e Externo É uma ferramenta utilizada para remover anéis de segmento, também chamados de anéis de segurança ou anéis elásticos. O uso desses alicates exige bastante atenção, pois suas pontas, ao serem introduzidas nos furos dos anéis, podem fazer com que eles escapem abruptamente, atingindo pessoas que estejam por perto. Os alicates para anéis de segmento interno e externo podem apresentar as pontas retas ou curvas Torquímetro Quando é necessário medir o aperto de um parafuso ou porca, a ferramenta indicada é o torquímetro. O uso do torquímetro evita a formação de excesso de tensões e a conseqüente deformação das peças em serviço. O torquímetro trabalha com as seguintes unidades de medidas: Newton x metro (N. m); libraforça x polegada (Lbf. in); quilograma-força x metro (kgf. m). Ao se usar o torquímetro, é importante verificar se o torque é dado em parafuso seco ou lubrificado. As figuras a seguir mostram alguns tipos de torquímetro. Os torquímetros devem ser utilizados somente para efetuar o aperto final de parafusos, sejam eles de rosca direita ou esquerda. Para encostar o parafuso ou porca, devem-se usar outras chaves. 51

52 Para obter maior exatidão na medição, é conveniente lubrificar previamente a rosca antes de se colocar e apertar o parafuso ou a porca. Os torquímetros jamais deverão ser utilizados para afrouxar, pois se a porca ou parafuso estiver danificado, o torque aplicado poderá ultrapassar o limite da chave, produzindo danos ou alterando a sua exatidão. Os torquímetros, embora robustos, possuem componentes relativamente sensíveis (ponteiro, mostrador, escala) e por isso devem ser protegidos contra choques violentos durante o uso Parafusadeiras São ferramentas destinadas a facilitar o processo de aperto, aumentando a garantia de uniformidade do mesmo. Diminuindo o esforço do montador. Tipos: Impacto Hidropneumática com ou sem Shutt Off Rotativas Angulares A Bateria Eletrônicos Parafusadeira de Impacto Ferramentas pesadas, grandes, com alto nível de ruído, de alta velocidade, porém com baixo controle no aperto, a variação do torque final pode chegar a 50%. Não se recomenda este modelo para se trabalhar em nenhum tipo de aperto devido a grande margem de erro de repetibilidade. Hidro sem Shutt Off Ferramentas mais leves de design menor para facilitar o acesso, possuem alta velocidade, são mais silenciosas, com médio controle no aperto, a variação do torque final é de 25%. Acionamento hidráulico sem desligamento. Este modelo é recomendado para conjuntos sem torque especificado, onde deve ser dado apenas o aperto, levando em consideração o tamanho do parafuso e tipo de junta. Podendo apertar até dois tamanhos diferentes de parafuso. Junta rígida e semi-flexível. Hidro Com Shutt Off Mais leves com formato menor para facilitar o acesso, de alta velocidade, mais silenciosas, com alto controle no aperto, a variação do torque final é de 15%. Acionamento hidráulico com desligamento no torque estipulado. Recomendada para conjuntos com torques especificados e não críticos e com alta repetibilidade, sendo a mesma dedicada a um determinado tamanho de parafuso. Junta rígida. Rotativas Ferramentas com formato diferenciado para facilitar o acesso, é de média velocidade, mais silenciosas, com alto controle no aperto, a variação do torque final é de 12,5%. Acionamento hidráulico com desligamento no torque estipulado. 52

53 Recomendado para conjuntos com torques especificados considerados críticos, sendo a mesma dedicada a um determinado tamanho de parafuso. Geralmente as mesmas são montadas com barra de reação para absorver a reação contrária ao aperto. LUM Ferramentas com design diferenciado para facilitar o acesso, de média velocidade, silenciosas, com alto controle no aperto, a variação do torque final é de 10%. Acionamento por unidade hidráulica com desligamento. Recomenda-se este modelo para se trabalhar em conjuntos com torques baixos e onde se tenha controle de torque. Elétricas a Bateria Ferramentas de média/alta velocidade, silenciosas, com alto controle no aperto, a variação do torque final é de 7,5%. Acionamento por motor a bateria com desligamento. Recomenda-se este modelo para se trabalhar em conjuntos com torques baixos e onde se tenha controle de torque, E também onde não se pode ficar com mangueiras de ar comprimido. Elétrica Com Controle S Ferramentas de média/alta velocidade, silenciosas, com alto controle no aperto, a variação do torque final é de 5%, possui desligamento para cada torque especificado. Recomenda-se para conjuntos críticos com rastreamento dos torques aplicados. Pode ser programada para vários torques e parafusos diferentes. Possui um painel que mostra o valor do torque aplicado. Os modelos de elétricas podem ser angulares ou hidro, sempre acompanhadas de barra de reação ou braço ponto gráfico. Engates Rápidos São responsáveis por permitir a retirada rápida de uma máquina do ponto de trabalho; São responsáveis por cerca de 40% dos problemas de manutenção devido o descuido e por conseqüência a sua quebra. Cuidados: Após o trabalho pendurar a parafusadeira na corda ou no balancim; Evitar torcer o mesmo; Evitar bater; Quando notar vazamento comunicar a manutenção. Parafusadeiras e a Ergonomia - Balancins E Braços Ponto Gráficos Ambos servem para absorver o peso da parafusadeira, são utilizados em casos em que o peso da parafusadeira ultrapasse em média os 3 KG, ou, em que o montador tenha que trabalhar com a parafusadeira acima da linha dos ombros. Também indicados para evitar que as mesmas caiam no chão ou que fiquem jogadas. Valores de Custo Aproximado das Parafusadeiras Em média estes são os valores correspondentes aos tipos. Quanto maior o controle exigido, maior o custo. Impacto R$600,00 Hidro pneumática sem shutt off R$8.000,00 53

54 Hidro pneumática com shutt off R$12.000,00 Rotativas R$16.000,00 Angulares R$16.000,00 A bateria R$2.000,00 Elétricas R$60.000, Recomendações Gerais As características originais das ferramentas devem ser mantidas, por isso não devem ser aquecidas, limadas ou esmerilhadas. Se um mecânico de manutenção necessitar de uma ferramenta que tenha uma espessura mais fina ou uma inclinação especial, ele deverá projetar um novo modelo de ferramenta ou então modificar o projeto da máquina para que, em futuras manutenções, possa usar as ferramentas existentes no mercado. Para aumentar a segurança quando usa ferramentas de aperto e desaperto, o mecânico de manutenção experiente aplica a força em sua direção, evitando o deslocamento do próprio corpo. Ele mantém o equilíbrio corporal deixando os pés afastados e a mão livre apoiada sobre a peça. O bom mecânico de manutenção lubrifica as ferramentas de trabalho e guarda-as em locais apropriados, conservando-as. 54

55 7 MONTAGEM DE CONJUNTOS MECÂNICOS Objetivo da montagem A montagem tem por objetivo maior a construção de um todo, constituído por uma série de elementos que são fabricados separadamente. Esses elementos devem ser colocados em uma seqüência correta, isto é, montados segundo normas pré-estabelecidas, para que o todo seja alcançado e venha a funcionar adequadamente. A montagem de conjuntos mecânicos exige a aplicação de uma série de técnicas e cuidados por parte do montador. O montador de deverá seguir, as especificações de engenharia do conjunto a ser montado, além das especificações do fabricante dos elementos que fazem parte do conjunto. É sempre imprescindível a qualidade das peças, Nesse aspecto, o controle de qualidade envolve a conferência da peça e suas dimensões. Sem controle dimensional ou sem conferencia para saber se a peça é realmente a desejada e se ela não apresenta erros de construção, haverá riscos para o conjunto a ser montado. De fato, se uma peça dimensionalmente defeituosa ou com falhas de construção for colocada em um conjunto mecânico, poderá produzir outras falhas e danos em outros componentes. 7.1 Recomendações Para a Montagem 1. Verificar se todos os elementos a serem montados encontram-se perfeitamente limpos, bem como o ferramental. 2. Examinar os conjuntos a serem montados para se ter uma idéia exata a respeito das operações a serem executadas. 3. Consultar planos ou normas de montagem, caso existam. 4. Examinar em primeiro lugar a ordem de colocação das diferentes peças antes de começar a montagem, desde que não haja planos e normas relativas à montagem. 5. Verificar se nos diferentes elementos mecânicos há pontos de referência. Se houver, efetuar a montagem segundo as referências existentes. 6. Evitar a inclusão de impurezas nos conjuntos montados, protegendo-os adequadamente. 7. Fazer testes de funcionamento dos elementos, conforme a montagem for sendo realizada, para comprovar o funcionamento perfeito das partes. Por exemplo, verificar se as engrenagens estão se acoplando sem dificuldade. Por meio de testes de funcionamento dos elementos, é possível verificar se há folgas e se os elementos estão dimensionalmente adequados os e colocados nas posições corretas. 8. Lubrificar as peças que se movimentam para evitar desgastes precoces causados pelo atrito dos elementos mecânicos. 7.2 Tipos de Juntas As juntas podem ser Rígidas, flexíveis ou mistas.

56 7.3 Seqüência de Aperto de Juntas Para efetuar o aperto de uma junta deve ser observada a seqüência descrita no quadro abaixo. 7.4 Sistema de Controle de Conjuntos Críticos Para conjuntos considerados críticos adotou-se o sistema de marcação de parafusos e porcas com caneta branca. A marcação consiste em: Dar um primeiro aperto com a parafusadeira; Fazer uma marca que transpasse o parafuso e a peça, ou o parafuso e a porca; Fazer o aperto final com a utilização de um Torquímetro; Por último verificar se a marca esta desencontrada. 56

57 8 PROCEDENDO SEM CONTAMINAR EM CONJUNTOS HIDRÁULICOS 8.1 Identificando itens hidráulicos 1. Informações de classe de limpeza nos desenhos do item; 2. Itens que terão contato com o óleo hidráulico após a montagem final; 3. Área com limpeza é a área dos itens hidráulicos que terá contato com o óleo hidráulico. 8.2 Inspecionando sem contaminar 1. Apenas poderão inspecionar itens hidráulicos pessoas com aprovação no treinamento de montagem hidráulica 2. Na inspeção de componentes hidráulicos deve ser verificado se: 2.1. Os itens estão fechados ou tamponados individualmente; 2.2. A embalagem que armazena os itens está devidamente tampada; 2.3. Deve-se abrir brevemente o container e nunca devem ser abertos os tampões ou embalagens individuais. 8.3 Montando sem contaminar 1. Apenas poderão montar itens hidráulicos pessoas com aprovação no treinamento de montagem hidráulica; 2. Para todos os procedimentos de limpeza deve ser utilizado o pano especial desenvolvido e aprovado pelo processo e que não solta fibras; 3. Antes da montagem de cada conjunto a bancada deve ser limpa; 4. Deve-se verificar sempre se os itens estão com os tampões ou embalagens individuais e se os contentores ou caixas klt estão com a tampa; 5. Deve-se manter limpa a tampa dos contentores e das caixas klt; 6. Caso haja alguma não conformidade relacionada ao acondicionamento dos itens deve ser dado encaminhamento através do técnico da engenharia de processo; 7. Cada vez que for retirado algum item da embalagem a tampa da mesma deve ser recolocada de volta; 8. A montagem dos componentes deve ser feita sem tocar a superfície que terá contato com o óleo (isso apenas não vale para os o-rings); 9. Os tampões devem ser retirados apenas no momento da montagem do conector e nunca antes; 10. Ao abrir o componente para montagem, deve-se verificar se existe sujidade visível dentro do mesmo; 11. Qualquer vazamento que surgir deve ser eliminado o mais breve possível. 8.4 Abastecendo sem contaminar 1. Apenas poderão abastecer sistemas hidráulicos pessoas com aprovação no treinamento de montagem hidráulica; 2. Os recipientes deverão ser pré-limpos para o abastecimento do reservatório hidráulico; 3. Deverá ser usado fluido hidráulico limpo e que tenha sido pré-filtrado; 57

58 4. A tampa do reservatório deverá ser retirada apenas no momento estritamente necessário para abastecer. 8.5 Recuperando sem contaminar 1. Apenas poderão recuperar sistemas hidráulicos pessoas com aprovação no treinamento de montagem hidráulica; 2. Deve-se limpar totalmente a área ao redor, antes de iniciar a recuperação do sistema hidráulico; 3. Deve-se limpar totalmente os componentes hidráulicos no produto antes de desmontá-los; 4. Para todos os procedimentos de limpeza deve ser utilizado o pano especial desenvolvido e aprovado pelo processo e que não solta fibras; 5. Deve-se proteger as conexões e pórticos desconectados contra a exposição ao ambiente; 6. Todos os vazamentos devem ser eliminados tão rápido quanto possível; 7. Os componentes hidráulicos devem ser mantidos sempre devidamente embalados; 8. Ao abrir os componentes para montagem deve ser verificado se existe sujidade visível dentro do mesmo; 9. O óleo retirado na recuperação deverá ser descartado ou reciclado antes de ser reposto no sistema. 58

59 9 TORQUE 9.1 Introdução Considerando-se a questão da segurança, confiabilidade em fim, a qualidade na indústria de máquinas e equipamentos, desencadeou-se nos últimos anos um interesse muito grande no estudo sobre juntas aparafusadas. A montagem de um conjunto mecânico sempre depende da qualidade de fixação dos componentes que resultam em juntas, que intrinsecamente depende de seus elementos de ligação, como os parafusos na maioria dos casos e das juntas, para garantir o sucesso desta união é necessário que se tenha uma força de fixação adequada. Se tivermos erros nos procedimentos teremos certamente problemas com nosso conjunto mecânico. No procedimento de montagem de um conjunto mecânico é necessário ter-se bem claro a reposta de três perguntas básicas: 1. Qual é a força? 2. Como obter a força? 3. Como manter a força? A tentativa de domínio sobre essas três variáveis tem sido uma constante, pois somente a partir dos anos 60 é que ocorreram evoluções consideráveis nessa tecnologia. Os maiores avanços teóricos no campo da análise da deflexão de cargas em juntas aparafusadas complexas, puderam ser vistos na Europa mais precisamente na Alemanha. Considerando que o nível de exigência dos consumidores é cada vez maior, o desenvolvimento e avanço tecnológico continuam crescendo cada vez mais nessa área. 9.2 Objetivo da Força de Fixação Numa junta rigidamente fixada por parafusos é preciso aplicar e manter-se uma força tensora prévia, suficientemente grande, para assegurar as partes do conjunto sem que ocorram deslocamentos axiais, transversais ou unilaterais, quando em serviço. A força tensora prévia deve ser mantida sob quaisquer condições de trabalho, para garantir que tensões de fadiga axial e de flexão fiquem dentro dos parâmetros definidos por projetos, não ultrapassando os níveis de resistência do fixador. As perdas de pré-carga podem ocorrer por: 1. Deformação plástica da superfície de apoio da cabeça do parafuso (porca) contra a superfície de assentamento. 2. Auto desaparafusamento do fixador. A deformação do parafuso ocorre por causa da ação de forças transversais.

60 Motivos pelos quais pode ocorrer afrouxamento: Perda da rigidez da estrutura do conjunto; Relaxamento da junta; Torque baixo; Dilatação térmica; Trepidação (vibrações). 9.3 Juntas Em uma montagem entende-se por junta, a união desmontável de dois ou mais componentes, por um elemento de fixação, geralmente parafusos. De acordo com o elemento de ligação utilizado para fixação da junta elas podem ser: Soldadas; Coladas; Rebitadas; Encaixadas; Aparafusadas Tipos de juntas - Indicados pelos ângulos de rotação do fixador; classificados em A (30º), a chamada junta rígida; B (180º), denominada de junta semi-rígida; C (350º), conhecida com junta semi-flexível; D (720º), a junta flexível. Junta Rígida - É aquela na qual o ângulo entre o início e o final do aperto é < 30. (fixador solto a fixador com Torque final) < 30º. Junta Flexível - É a junta na qual o ângulo de giro do fixador é > 720º entre a posição solta e a de Torque final. Algumas vantagens das juntas unidas por parafuso (aparafusadas): 1. Facilidade de montagem; 2. Rapidez na montagem; 3. Acesso fácil e rápido para manutenção; 4. Métodos melhores para controlar a qualidade da união; 5. Menor custo; 6. Rápida troca de componentes, quando um problema é identificado. Os parafusos e suas forças tensoras pré-calculadas têm por objetivo manter a peça montada, atendendo funções a ela determinadas. De acordo com o tipo de junta existe um tempo de aperto ou um ângulo de giro préestabelecido, conforme tabela abaixo. 60

61 Tempo de aperto Graus Rígida <<< < 30 A Semi-rígida 2 seg B Semi-flexível 2 à 10 seg C Flexível >>> D 9.4 Torque Definição - é a força de rotação. Expresso em Lbf.pé, Lbf.pol, N.m, kgf.m ou ainda Kgf.cm, significa que, com uma chave de 1 metro de comprimento aplicando-se uma força de 27 newton teremos um torque de 27 N.m num fixador. Teremos o mesmo torque se aplicarmos 20 libras com uma chave de 1 pé de comprimento, uma vez que 20 Lb.pé equivale a 27 N.m. Quando se aplica um torque sobre um fixador na montagem, ele aperta as peças do conjunto, e as comprime. O torque é o resultado da energia aplicada, considerando: o atrito, alongamento do parafuso e a resistência de montagem. T = K.D.P T = torque (Nm; Lb.pé; Lb.pol.) K = Fator de atrito D = Diâmetro nominal (mm, pol.) P = Tensão (N.Lbs) Força de Aperto é a compressão. É expressa em newtons (N), quilogrametros (kgm) ou libras (lb). Alguns Nxm de torque se transformam em um montão de newtons de força de aperto. Nem todo o torque, entretanto, se transforma em força de aperto. 61

62 Atrito - é para onde vai parte do torque aplicado. Existe atrito entre o fixador e as superfícies da cabeça ou porca, e as peças que estão sendo apertadas. O atrito é necessário para que o conjunto montado não se desaperte. Se o conjunto for submetido a cargas de choques altos ou vibrações, pode ser que a força de aperto ceda momentaneamente, diminuindo também o atrito e permitindo assim que se solte a fixação. Para prevenir tal ocorrência, os fixadores e porcas são seguros com algum tipo de trava, após o ajuste. Outro modo de preservar a força de atrito é aumentar a interferência entre as partes rosqueadas, usando breu ou colocando materiais elásticos, tais como nylon e teflon, entre as superfícies rosqueadas. Tudo isso aumenta o torque durante o uso, e no aperto final, exceção feitas aos anaeróbicos, que são líquidos que endurecem depressa na ausência de ar na condição de montagem. Torque Primário/Dominante é este aumento de torque durante o uso que interfere no aperto final. Os fixadores auto-atarrachantes necessitam um torque extra durante o uso, para manter o atrito depois que as roscas são formadas. Se o atrito varia de uma aplicação à outra, não poderemos saber quanta força de aperto será gerada por um determinado torque. Para controlá-la, temos que controlar o torque e o atrito. Quando as peças estão unidas com um fixador rosqueado, elas estão comprimidas, e o fixador tencionado. Tensão - Também se mede em newtons ou libras, sendo igual à força de aperto numa dada montagem. Tendo em mãos a relação torque-tensão, dizemos que é a relação entre a força de rotação e a de aperto. Um fixador de dado tamanho tem uma seção transversal de área expressa em centímetros quadrados (cm²) ou polegadas quadradas (pol²). Quando o fixador está tencionado, está sujeito a uma quantidade de newtons por metro quadrado (N/m²) ou libras por polegada quadrada (PSI); estando sob tensão, o fixador se alonga. Livre da tensão, ele retorna ao comprimento original (elasticidade). Pré-carga - é o estiramento do fixador tencionado. Quando um conjunto está sujeito a cargas de alto choque ou vibrações, um fixador pré-carregado (estirado) pode acompanhar a mudança momentânea na dimensão das peças apertadas, mantendo a força de atrito nas dimensões das peças apertadas, mantendo a força de atrito nas superfícies e roscas, evitando assim que o fixador se solte. A pré-carga não é eficaz em fixadores muito curtos, pois esses não se estiram tanto quanto os de maiores comprimento. Pode ocorrer que um fixador seja estirado além do seu limite de elasticidade. Alongamento ou Limite é como se denomina esta condição. Quando se tenciona o fixador até o seu limite elástico, liberando-se a tensão em seguida, ele acaba ficando mais comprido que de início. Estirando-se ainda mais, além do limite elástico, ele se rompe. Cada tipo de material - aço, aço temperado, bronze, alumínio, ferro fundido, etc. possuem um limite elástico próprio, expresso em N/m² ou PSI. O limite de resistência à tensão também é dado em N/m² ou PSI. 62

63 Torque Dinâmico - é o torque medido quando o fixador ainda está girando. Também conhecido por torque aplicado. Quando se aplica um torque a um fixador rotativo, a tensão aumenta no fixador, assim como a força de aperto; as roscas deslizam uma pela outra e a face do fixador, abaixo da cabeça do parafuso ou porca, desliza contra a área de aperto. Torque Dinâmico ou Aplicado de Pico - é o torque dinâmico máximo aplicado a um fixador. Torque Estático - é o torque necessário para que se reinicie o giro de um fixador no sentido do aperto. Para tanto, é preciso vencer o atrito estático que acaba sendo mais alto que o dinâmico. Por outro lado, as experiências têm mostrado que a relação torque-tensão fica mais confiável quando se usam medidas de torque dinâmico que com torque estático, pois o atrito de deslizamento é mais uniforme de uma aplicação à outra que o atrito estático. Valor do Torque - é a quantidade de newton x metro ( ou libra x pé ) em que aumenta o torque por rotação. Um parafuso de giro livre não tem valor de torque. Quando a cabeça do parafuso está sob trabalho, o torque pode aumentar em 30 Nxm, por exemplo, num giro de 90º ou 1/4 de volta. O valor do torque, neste caso, será de 120 Nxm por rotação. 63