Aula 3-Elemento de Fixação

Faculdade de Tecnologia de Mogi Mirim Curso: Mecânica de Precisão Disciplina: Elementos de Máquinas

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ELEMENTOS DE FIXAÇÃO

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Podemos definir as uniões em dois

tipos, as desmontáveis e as não

desmontáveis.

- As uniões desmontáveis são aquelas

em que quando é feita a desmontagem, as partes unidas e os elementos de união não sofrem nenhum dano, e essas partes assim como os elementos de fixação podem ser reaproveitados para nova montagem.

ELEMENTOS PARA UNIÕES

DESMONTÁVEIS

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• Parafusos/ porcas/ arruelas

• Grampos

• Pinos

• Chavetas

• Estrias

• Rebite

• Cupilha

• Cavilha

REBITES

Possui uma cabeça que é pré-fabricada e, para realizar a fixação, a outra extremidade é deformada formando a segunda cabeça, por esta razão, geralmente, é feito de metal macio, mas existem rebites que são feitos de metal mais duro.

PINO

São feitos de aço e geralmente temperados para adquirirem resistência ao movimento. As funções destes elementos são possibilitar articulação entre duas peças e servir como guia em

operações de montagem

CAVILHA

A cavilha, apesar de ser da mesma família do pinos, apresenta uma diferença básica. Diferente da maioria dos pinos que têm o corpo perfeitamente cilíndrico (ou cônico), as cavilhas apresentam saliências ao redor de seu corpo que têm a função de não permitir que as peças nas quais estão montadas apresentem qualquer movimento de rotação de montagem

CUPILHA

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A cupilha ou contrapino é utilizada nas extremidades dos pinos ou conjuntos parafuso/porca com a finalidade de impedir que eles se soltem. Constitui-se de um arame em forma de meia-lua, que tem em uma das extremidades uma cabeça e na outra duas pernas que são amassadas para que a cupilha realize seu trabalho.

ELEMENTOS PARA UNIÕES

NÃO DESMONTÁVEIS

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• Soldagem

• Rebite

• Prensagens elevadas

Uma roda de um rodeiro ferroviário é aquecida para montar no eixo (resfriado com nitrogênio líquido). Nessa montagem não se reutiliza nem o eixo nem a roda, pois as superfícies de contato danificam-se com a desmontagem.

PARAFUSOS

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O parafuso é utilizado para união de

componentes, mas também é

utilizado para movimentação de

cargas.

O conceito fundamental de parafuso é a transformação do movimento de rotação em movimento linear.

PARAFUSOS

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Todo parafuso tem rosca de

diversos tipos. A rosca é um

conjunto de filetes em torno de uma superfície cilíndrica.

PARAFUSOS

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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.

PARAFUSOS

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Os filetes das roscas apresentam

vários perfis. Esses perfis, sempre

uniformes, dão nome às roscas e

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PARAFUSOS

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Dependendo da inclinação dos filetes em relação ao eixo do parafuso, as

roscas ainda podem ser direita e

esquerda. Portanto, as roscas podem

ter dois sentidos: à direita ou à

esquerda

PARAFUSOS

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Independentemente da sua aplicação, as roscas têm os mesmos elementos,

variando apenas os formatos e

dimensões.

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PARAFUSOS

As roscas triangulares classificam-se, segundo o seu perfil:

· rosca métrica · rosca whitworth

PARAFUSOS

A rosca métrica fina, num determinado comprimento, possui maior número de filetes do que a rosca normal. Permite

melhor fixação da rosca, evitando

afrouxamento do parafuso, em caso de vibração de máquinas.

PARAFUSOS

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PARAFUSOS

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A fórmula para confecção das roscas Whitworth normal e fina é a mesma. Apenas variam os números de filetes por polegada.

PARAFUSOS

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Parafusos são elementos de fixação, empregados na união não permanente de peças, isto é, as peças podem ser montadas e desmontadas facilmente,

bastando apertar e desapertar os

parafusos que as mantêm unidas.

PARAFUSOS

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Os parafusos se diferenciam pela

forma da rosca, da cabeça, da haste e do tipo de acionamento.

PARAFUSOS

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Em geral, o parafuso é composto de duas partes: cabeça e corpo..

PARAFUSOS

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O corpo do parafuso pode ser

cilíndrico ou cônico, totalmente

roscado ou parcialmente roscado. A

cabeça pode apresentar vários

formatos; porém, há parafusos sem cabeça.

PARAFUSOS

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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 classificá-los em

grupos: parafusos passantes e

parafusos não-passantes.

PARAFUSOS PASSANTES

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Esses parafusos atravessam, de lado a

lado, as peças a serem unidas,

passando livremente nos furos.

Dependendo do serviço, esses

parafusos, além das porcas, utilizam

arruelas e contraporcas como

acessórios. Os parafusos passantes

apresentam-se com cabeça ou sem cabeça.

PARAFUSOS NÃO-PASSANTES

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São parafusos que não utilizam

porcas. O papel de porca é

desempenhado pelo furo roscado, feito numa das peças a ser unida.

PARAFUSOS

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Ao unir peças com parafusos, 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.

PARAFUSOS

PARAFUSOS - (EXERCÍCIO)

Duas peças de alumínio devem ser unidas com um parafuso de 6 mm de

diâmetro. Qual deve ser a

profundidade do furo broqueado? Qual

deve ser a profundidade do furo

roscado? Quanto o parafuso deverá penetrar? Qual é o diâmetro do furo passante?.

PARAFUSOS - (RESPOSTA)

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PARAFUSOS - CABEÇA SEXTAVADA

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Esse tipo de parafuso é utilizado em uniões em que se necessita de um forte aperto da chave de boca ou estria. Esse parafuso pode ser usado com ou sem rosca.

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PARAFUSOS - CABEÇA SEXTAVADA

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PARAFUSOS -COM SEXTAVADO

INTERNO E COM CABEÇA

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De cabeça cilíndrica com sextavado interno (Allen). 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 aço e tratados termicamente para aumentar sua resistência à torção.

PARAFUSOS -COM SEXTAVADO

INTERNO E SEM CABEÇA

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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

PARAFUSOS -COM SEXTAVADO

INTERNO E SEM CABEÇA

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PARAFUSOS - CABEÇA COM FENDA

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São fabricados em aço, aço inoxidável, inox, 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.

PARAFUSOS - CABEÇA REDONDA

COM FENDA

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Esse tipo de parafuso é também muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços. Possibilita melhor acabamento na superfície. São fabricados em aço, cobre e ligas, como latão.

PARAFUSOS - CABEÇA CILINDRICA

BOLEADA COM FENDA

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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 de sua classe. São fabricados em aço, cobre e ligas, como latão.

PARAFUSOS - CABEÇA ESCAREADA

BOLEADA COM FENDA

São 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 como latão.

PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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No sistema americano e no

whitworth, o passo é determinado

dividindo-se uma polegada pelo

número de filetes contidos em uma

polegada. Nos três sistemas, as

roscas são fabricadas em dois

padrões: normal e fina.

PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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A rosca normal tem menor número de filetes por polegada que a rosca fina. No sistema whitworth, a rosca normal é caracterizada pela sigla BSW (british standard whitworth - padrão britânico para roscas normais). Nesse mesmo sistema, a rosca fina é caracterizada pela sigla BSF (british standard fine – padrão britânico para roscas finas).

No sistema americano, a rosca normal é caracterizada pela sigla NC (national coarse) e a rosca fina pela sigla NF (national fine).

PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - CÁLCULO DE ROSCAS

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PARAFUSOS - Dimensionamento

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O dimensionamento, na realidade, é uma seleção dos elementos de fixação, uma vez que os parafusos, porcas, etc. são elementos padronizados e também comerciais. Em geral, os parafusos são dimensionados ou a tração ou ao cisalhamento, sendo que estes casos ocorrem de forma diferente de solicitações.

Tração no núcleo: Como o parafuso tem a parte roscada, esta é a região mais crítica, devido a concentração de tensões e a diminuição da seção

PARAFUSOS - Dimensionamento

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CASOS DE SOLICITAÇÃO

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Parafusos sem Pré – Carga: O parafuso é solicitado longitudinalmente, assim como a rosca de um gancho de guindaste, onde o parafuso sofre tração no núcleo.

EQUAÇÃO: Parafusos sem Pré – Carga

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Carregamento intermitente, Carga e descargaad A(limitedetensãoalternável)

4

,

1

σ

σ

=

0

,

6

σ

σ

=

8

,

2

σ

PROJETO

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Dimensione o parafuso utilizado em uma tirante indicado na figura abaixo, sujeito a uma carga intermitente( puxa e solta), Q = 5000 kgf, rosca de aço aço SAE 1020L.

CASOS DE SOLICITAÇÃO

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Parafusos com Pré–Cargas (Tração no núcleo):Para fixação de tampas, bases, flanges, etc.

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Parafusos com Pré–Cargas (Tração no núcleo):

e ad

0

,

15

σ

σ

=

Parafuso de flanges com protensão

3 a 5 , 1 K 45 , 0 _e ad = = σ

σ Parafuso em geral com protensão

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Parafusos com Pré–Cargas (Tração no núcleo):

PROJETO-2

Dimensionar os parafusos da tampa de um vaso de pressão, onde o diâmetro interno do vaso vale 520 mm, o diâmetro da circunferência dos parafusos fica em torno de 580 mm e a pressão de vapor p = 15 kgf/cm²; material dos parafusos SAE 1035L

Parafuso solicitado por carga transversal(Cisalhamento):

Os parafusos são dimensionados para trabalhar à tração, porém poderão trabalhar também ao cisalhamento, tomando as seguintes precauções:

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Parafuso de movimento: Transmissão de força. Constituído pela rosca de um parafuso sem-fim de forma trapezoidal que se movimenta numa porca fixa, convertendo o movimento de rotação em translação.

a) Rosca: As roscas mais utilizadas têm o perfil trapezoidal, regulamentado pela norma DIN 103 e conforme analisado na figura 5:

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Parafuso de movimento: Transmissão de força. Constituído pela rosca de um parafuso sem-fim de forma trapezoidal que se movimenta numa porca fixa, convertendo o movimento de rotação em translação.

a) Rosca: As roscas mais utilizadas têm o perfil trapezoidal, regulamentado pela norma DIN 103 e conforme analisado na figura 5:

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d) Dimensionamento: O cálculo do diâmetro do parafuso de movimento é feito da seguinte maneira:

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No caso de parafusos de morsas e casos onde Q for desconhecido, tem-se o seguinte:

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Cálculo do comprimento do parafuso de movimento considerado para a flambagem: É definido da seguinte forma:

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85

Tensão Média, limite de tensão alternável e tensão admissível:

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Carregamento Excêntrico nos parafusos:

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PROJETO-3

Dimensionar a rosca de um macaco (parafuso de movimento), com uma capacidade de 8000 kgf, rosca de aço SAE 1020L, uma entrada e porca de bronze.

PROJETO-4

Dimensionar os parafusos para se construir

a junta parafusada, carregada

excentricamente, representada na figura. Dados:τ =105MPa;σ_ad =225MPa t; =16mm

91 92

93 94