ELEMENTOS DE MÁQUINAS Professor Diogo Santos Campos
diogo.campos@ifmg.edu.br
https://sites.google.com/a/ifmg.edu.br/diogo
(37) 3431-4919
_____________________________________________________________ CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
1. INTRODUÇÃO AOS ELEMENTOS DE MÁQUINAS
2. ELEMENTOS DE FIXAÇÃO 2.1. Rebites 2.2. Parafusos 2.3. Pinos 2.4. Cupilhas 2.5. Porcas 2.6. Arruelas
2.7. Anéis elásticos 2.8. Chavetas
3. ELEMENTOS DE APOIO 3.1. Buchas
3.2. Guias 3.3. Mancais 3.4. Rolamentos
4. ELEMENTOS DE VEDAÇÃO 4.1. Juntas
4.2. Vedantes e travas químicas
5. ELEMENTOS ELÁSTICOS 5.1. Molas
6. ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO 6.1. Engrenagens
6.2. Eixos e árvores 6.3. Polias e correias 6.4. Correntes
6.5. Cabos
6.6. Acoplamentos
_____________________________________________________________ AVALIAÇÕES:
• 3 provas (20%)
1. INTRODUÇÃO AOS ELEMENTOS DE MÁQUINAS
A utilização dos recursos e leis da natureza para beneficiar a humanidade é a essência de qualquer engenharia. Engenharia é uma ciência aplicada, no sentido que está relacionada com entendimento de princípios científicos e sua aplicação para obtenção do alvo desejado.
Um projeto de engenharia consiste tanto em formular um plano para a satisfação de uma necessidade específica quanto em solucionar um problema. Se tal plano resultar na criação de algo tendo uma realidade física, então o produto deverá ser funcional, seguro, confiável, competitivo, utilizável, manufaturável e mercável. Esses termos são definidos da seguinte forma:
• Funcional: o produto deve apresentar um desempenho que atenda às
necessidades e expectativas do consumidor.
• Seguro: o produto não deve oferecer perigo ao usuário, a circunstantes
ou a propriedades vizinhas. Perigos que não podem ser "evitados por projeto" devem se valer de anteparos (envoltórios protetores); se isso não for possível, informações apropriadas ou avisos devem ser fornecidos.
• Confiável: confiabilidade é a probabilidade condicional, a um
determinado nível de confiança, de que o produto irá desempenhar sua função proposta satisfatoriamente, ou sem falhar a uma determinada idade.
• Competitivo: o produto deve ser um forte competidor em seu mercado.
• Utilizável: o produto deve ser "amigável ao usuário", acomodando-se a
especificações como tamanho, resistência, postura, alcance, força, potência e controle humanos.
• Manufaturável: o produto deve ser reduzido a um número "mínimo" de
componentes, adequados à produção em massa, com dimensões, distorção e resistência sob controle.
• Mercável: o produto pode ser comprado e serviços de assistência
técnica devem estar disponíveis.
de um grupo de pessoas “transformar” uma ideia em um projeto de um mecanismo que se destina a executar uma determinada tarefa.
Máquina é todo dispositivo que utiliza energia para atingir um determinado objetivo. Na física, é todo e qualquer dispositivo que muda o sentido ou a intensidade de uma força. O termo máquina aplica-se geralmente a um conjunto de peças que operam juntas para executar o trabalho. Geralmente estes dispositivos diminuem a intensidade de uma força aplicada, alterando o sentido da força ou transformando um tipo de movimento ou de energia em outro.
Toda máquina simples é um dispositivo, tecnicamente uma única peça, capaz de alterar uma força (seja em intensidade e/ou direção e/ou sentido) com o intuito de ajudar o homem a cumprir uma determinada tarefa com um mínimo de esforço muscular. De modo geral, o objetivo da máquina é multiplicar a intensidade de uma força. Se um homem não consegue, por si só, levantar um automóvel de peso 2 000 kgf (2 toneladas- força), uma máquina poderá ajudá-lo a fazer isso.
A palavra máquina desperta a imediata lembrança de um mecanismo complicado, pois nos leva a pensar em algo como a locomotiva de uma estrada de ferro, um motor de automóvel, a máquina de costura, de escrever, de lavar roupa, dentre tantas outras. Toda máquina, porém, por mais complexa que nos pareça, não passa de combinações inteligentes de umas poucas peças isoladas, as quais são denominadas por máquinas simples.
Um projeto de máquinas é composto pelas seguintes etapas:
a. Definição do problema, ou seja, o reconhecimento e constatação da sua necessidade.
b. Delineamento do anteprojeto da máquina. Nesta etapa será estabelecido o aspecto geral da máquina possibilitando a organização e especificações dos elementos mais importantes.
Nesta última etapa está a importância do conhecimento dos principais elementos que irão fazer parte de uma máquina, bem como saber identificar, escolher e dimensioná-los.
Os elementos de máquinas classificam-se em grupos conforme sua função. Desses grupos podem-se citar elementos de fixação, como parafusos, porcas e arruelas, elementos de apoio, tais como buchas, mancais e rolamentos, elementos de vedação, elementos elásticos e elementos de transmissão, engrenagens, correias e polias.
2. ELEMENTOS DE FIXAÇÃO
Em projetos de máquinas, por mais simples que seja, é muito comum a necessidade de unir peças como chapas, perfis e barras. Essa união geralmente é feita pelos denominados elementos de fixação. Esses elementos tem como objetivo principal unir duas ou mais peças de forma fixa ou móvel em projetos mecânicos. A utilização e as formas de fixação dependem exclusivamente do projeto, porém existem novos elementos de fixação que podem substituir os antigos dando acabamento e segurança. A evolução dos fixadores não está ligada apenas na aplicação ou custo, mas também na segurança que o fixador pode oferecer no projeto.
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, por exemplo, 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.
2.1. REBITES
São elementos compostos de um corpo em forma de eixo cilíndrico e de uma cabeça que pode ter vários formatos. São peças fabricadas geralmente em aço, alumínio, cobre ou latão. São usados quando é desejado a união rígida (união permanente) de peças ou chapas, principalmente, em estruturas metálicas, de reservatórios, caldeiras, máquinas, navios, aviões, veículos de transporte e treliças. Os rebites podem ser maciços ou ocos conforme ilustrações abaixo.
O quadro abaixo ilustra a classificação dos rebites em função do formato da cabeça e de seu emprego em geral.
Tipos de Rebite Formato da Cabeça Emprego
Cabeça redonda larga Muito utilizados em função da resistência
que oferecem. Cabeça redonda estreita
Cabeça escareada
chata larga Usados em uniões que não permitem saliências. Cabeça escareada
chata estreita Cabeça escareada com
calota Usados em uniões que
permitem pequenas saliências. Cabeça tipo panela
Cabeça cilindrica
Usados na união de chapas de até 7 mm de
Para a fabricação dos rebites, existem normas técnicas, ou seja, as peças são padronizadas de maneira que a cabeça, o corpo e o comprimento útil sigam um determinado padrão. O quadro abaixo ilustra as proporções padronizadas para os rebites. Os valores dessa padronização são constantes e nunca mudam.
Cabeça redonda larga
Cabeça redonda estreita
Cabeça escareada chata larga
Cabeça escareada chata estreita
Cabeça escareada com calota
Cabeça tipo panela
Cabeça cilindrica
Os quadros apresentam apenas os tipos mais comuns de rebite. É grande a variedade de tipos de rebite. Assim, um projetista, um mecânico ou um engenheiro deve conhecer o maior número possível para adequar a cada trabalho. Como por exemplo, em estruturas metálicas, geralmente usa-se rebite de aço de cabeça redonda.
Onde:
d = diâmetros padronizados; e L = comprimento útil padronizado.
fabricados com aço-carbono, aço inoxidável, alumínio, cobre e de ligas, em especial de níquel e cobre (monel).
A nomenclatura de um rebite de repuxo se dá conforme o quadro a seguir. Onde:
D = aba abaulada; K = aba escareada; ø = diâmetro do rebite; H = diâmetro da aba; h = altura da aba;
f = altura da aba escareada; e L = comprimento do rebite.
2.1.1. ESPECIFICAÇÃO
Na união permanente com uso de rebites é necessário o conhecimento das suas especificações para aquisição dos elementos adequados ao seu projeto. Essas especificações evolvem:
• Material de fabricação;
• Formato e tipo de sua cabeça;
• Diâmetro do corpo; e
• Comprimento útil.
O comprimento útil do rebite, designado pela letra “L”, corresponde à parte do corpo que vai formar a união. A parte que vai ficar fora da união, designada pela letra “z”, é chamada sobra necessária e vai ser usada para formar a outra cabeça do rebite. No caso de rebite com cabeça escareada, a altura da cabeça do rebite também faz parte do seu comprimento útil.
Saber o comprimento útil (L) e a sobra necessária (z) é muito importante na especificação do rebite devendo levar em conta:
• O diâmetro do rebite;
• O tipo de cabeça a ser formada; e
A Onde:
z = sobra necessária (excesso de material necessário para se formar a segunda cabeça do rebite em função dos formatos da cabeça);
L = comprimento útil; e d = diâmetro do rebite.
Na compra ou solicitação de rebites deverão ser informadas as seguintes especificações:
• Material do rebite;
• Tipo de cabeça;
• Diâmetro do corpo; e
• Comprimento útil.
Exemplos:
• Rebite de alumínio, cabeça chata, de 3/32”, 1/2";
• Rebite de aço, cabeça redonda, de 1/4", 3/4".
2.1.2. REBITAGEM
2.1.2.1. Processo de rebitagem manual
O processo manual é utilizado para rebitar em locais de difícil acesso ou peças pequenas. O processo é feito à mão, com golpes de martelo. Para unir duas superfícies metálicas com uso de rebites, usam-se basicamente duas ferramentas:
• Contra-estampo (elemento que fica sob as chapas); e
• Repuxador (peça de aço com furo interno, no qual é introduzida a ponta
saliente do rebite).
O formato da segunda cabeça é feito com uso de uma ferramenta denominada estampo. Nesta ferramenta, existe uma cavidade na ponta que será usada como matriz para a cabeça redonda.
Principais ferramentas usadas nos processos de rebitagem manual As principais ferramentas usadas nos processos de rebitagem são estampo, contra-estampo e repuxador. Todas essas ferramentas são geralmente feitas em aço temperado.
O contra-estampo, como o próprio nome diz, é um estampo colocado em posição oposta à do estampo supracitado no parágrafo anterior. Ele apresenta um rebaixo semi-esférico onde é apoiada a cabeça do rebite. Esse rebaixo pode apresentar vários diâmetros com objetivo de alojar cabeças de rebites de diversas dimensões. A figura abaixo ilustra um modelo de contra-estampo.
O repuxador é a ferramenta responsável por comprimir e as chapas a serem rebitadas e apresenta três partes, cabeça, corpo e face. Na face existe um furo que aloja a extremidade livre do rebite.
2.1.2.1. Processo de rebitagem mecânico
A rebitadeira pneumática ou hidráulica funciona por meio de pressão contínua. É uma máquina em forma de um C e é constituída de duas garras, uma fixa e outra móvel com estampos nas extremidades.
2.1.3. REBITAGEM A QUENTE E A FRIO
Os processos de rebitagem manual e mecânico podem ser feitos a quente ou a frio.
Nos processos de rebitagem a quente o rebite pode ser aquecido por fornos a gás, elétricos ou maçarico. Depois de aquecidos, o rebite é martelado à mão ou à máquina até adquirir o formato. Esse tipo de rebitagem é indicada para rebites com diâmetro superior a 6,35 mm e são aplicadas, especialmente, em rebites de aço.
Nos processos de rebitagem a frio, o martelamento é feito, sem utilizar qualquer fonte de calor. Esse tipo de rebitagem é indicada para rebites com diâmetro de até 6,3 mm, para trabalhos manuais, e de 10 mm, com uso de máquina. Na rebitagem a frio, os rebites de aço e de alumínio são os mais empregados.
2.1.4. TIPOS DE REBITAGEM
São três os tipos de rebitagem e podem variar de acordo com a largura das chapas que serão rebitadas e o esforço a que serão submetidas. São elas, rebitagem de recobrimento, de recobrimento simples e de recobrimento duplo.
Rebitagem de recobrimento
Rebitagem de recobrimento simples
São destinadas a suportar esforços e permitir fechamento ou vedação. São empregadas na construção de caldeiras a vapor e recipientes de ar comprimido. Nesse tipo de processo, as chapas se justapõem e sobre elas estende-se uma outra chapa para cobri-las.
Rebitagem de recobrimento duplo
2.1.5. CÁLCULOS PARA REBITAGEM
Nos processos de rebitagem, é necessário escolher o rebite adequado em função da espessura das chapas a serem unidas, o diâmetro do furo e do comprimento excedente do rebite, que vai formar a segunda cabeça.
Calculo do diâmetro do rebite
A escolha do rebite é feita de acordo com a espessura das chapas que se quer rebitar. É recomendado que se considere a chapa de menor espessura e que esse valor seja multiplicado por 1,5.
S
d
=
1
,
5
<
Onde:
d = diâmetro;
< S = menor espessura; e
1,5 = constante ou valor predeterminado.
Exemplo: Para rebitar duas chapas de aço, uma com espessura de 5 mm e outra com espessura de 4 mm, qual seria o diâmetro do rebite ideal?
mm
d
mm
d
=
1
,
5
⋅
4
=
6
Geralmente, os rebites comerciais são fornecidos com as dimensões em polegadas. Assim é necessário escolher um rebite com um valor que mais se aproxime da dimensão obtida em milímetros pelo cálculo. No exemplo supracitado o rebite comercial que mais se aproxima da dimensão 6,0 mm é o rebite de diâmetro 1/4".
Cálculo do diâmetro do furo
O diâmetro do furo é calculado multiplicando-se o diâmetro do rebite por uma constante de valor 1,06.
06
,
1
⋅
=
dR
dF
Onde:1,06 = constante ou valor predeterminado.
Exemplo: Qual é o diâmetro do furo para um rebite com diâmetro de 6 mm?
mm
dF
dR
dF
=
⋅
1
,
06
=
6
,
36
O diâmetro do furo para o exemplo deve ser de 6,36 mm.
Cálculo do comprimento útil do rebite
Para calcular o comprimento útil do rebite deve-se usar a seguinte equação:
S
d
y
L
=
⋅
+
Onde:
L = comprimento útil do rebite;
y = constante determinada pelo formato da cabeça do rebite;
• rebites de cabeça redonda e cilíndrica (y=1,5);
• rebites de cabeça escareada (y=1,0);
d = diâmetro do rebite; e
S = soma das espessuras das chapas.
Exemplo: Calcule o comprimento útil de um rebite de cabeça redonda com diâmetro de 3,175 mm para rebitar duas chapas, uma com 2 mm de espessura e a outra com 3 mm.
S
d
y
L
=
⋅
+
5
175
,
3
5
,
1
⋅
+
=
L
mm
L
=
9
,
76
2.2. PARAFUSOS
Os parafusos são elementos de fixação de máquinas usados em uniões móveis, ou seja, permitem a desmontagem e montagem com facilidade sem danificar as peças componentes, bastando apertar e desapertar os parafusos que as mantêm unidas. União por parafusos consiste num tipo de união móvel mais prática que a união por rebites, sendo sua montagem e desmontagem extremamente simples. Geralmente, são fabricados em aço de baixo e médio teor de carbono, por meio de forjamento ou usinagem. Onde é necessário resistência ao tempo e a corrosão, o aço inoxidável, o titânio, o bronze são os materiais mais utilizados. Todo parafuso é composto por rosca que podem ser de diversos tipos que podem ser cortadas ou laminadas.
Nunca deve-se apertar indefinidamente um parafuso, pois a tensão gerada pode ser superior a tensão admissível do material que é construído o elemento. O aperto máximo de um parafuso deve ser o suficiente para fixar os elementos, normalmente se utiliza uma chave de torque reguladora. Um torque de 1 kgf.m é o resultado de uma força de 1 kgf (quilograma-força) aplicado na extremidade de uma alavanca de 1 metro. Se a alavanca ou chave fixa tiver apenas 10 cm, para obter o mesmo torque você necessita aplicar uma força de 10 kgf. Assim quanto maior o torque de aperto, maior a força axial ou força de aperto do parafuso. Essa proporcionalidade varia, no entanto, em função da força de atrito existente entre os filetes das roscas.
Cabeça hexagonal ou sextavada Cabeça quadrada
O corpo do parafuso pode apresentar-se de forma cilíndrica ou cônica, totalmente roscado ou parcialmente roscado. Há parafusos sem cabeças e podem apresentar vários formatos.
Cilíndrico Cônico Prisioneiro
Há uma enorme variedade de parafusos que podem ser diferenciados pelo formato da cabeça, do corpo e da ponta. Essas diferenças são determinadas de acordo com a função dos parafusos em quatro grandes grupos:
• Parafusos passantes;
• Parafusos não-passantes;
• Parafusos de pressão; e
• Parafusos prisioneiros.
Parafusos passantes
Parafusos não-passantes
Esses parafusos não utilizam porcas. O papel de porca é desempenhado pelo furo roscado, feito numa das peças a ser unida.
Parafusos de pressão
São fixados por meio de pressão exercida pelas pontas dos parafusos contra a peça a ser fixada. Esses parafusos podem apresentar cabeça ou não.
Parafusos prisioneiros
duas porcas travadas numa das extremidades do prisioneiro. Fixado o prisioneiro, retira-se as porcas de apoio e 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.
Nos quadros abaixo estão ilustrados diversos parafusos em suas formas completas.
Parafusos sextavados
Com rosca total
Com porca Auto-atarraxante de cabeça sextavada
Parafusos de cabeça cilíndrica com sextavado interno (Allen)
Parafusos com fenda
Cabeça cilíndrica Cabeça redonda
Cabeça cilíndrica
abaulada Cabeça escareada
Cabeça escareada
abaulada Sem cabeça
Para madeira de cabeça escareada
Tipo prego de cabeça escareada
Parafusos com fenda cruzada (phillips)
Cabeça panela Cabeça escareada
Cabeça redonda Cabeça escareada abaulada
Para madeira de cabeça
Parafusos prisioneiros
Parafusos de cabeça recartilhada
Parafusos borboleta
2.2.1. DETALHAMENTO DOS PARAFUSOS MAIS USADOS
As medidas das partes dos parafusos apresentam medidas proporcionais ao diâmetro de seu corpo.
Onde:
d = diâmetro do parafuso; k = altura da cabeça (0,7 d);
s = medida entre as faces paralelas do sextavado (1,7 d); e = distância entre os vértices do sextavado (2 d);
L = comprimento útil (medidas padronizadas); b = comprimento da rosca (medidas padronizadas);
R = raio de arredondamento da extremidade do corpo do parafuso.
São geralmente usados em uniões que necessitam forte aperto das ferramentas chave de boca ou estria. Pode ser usado com ou sem rosca e quando usado sem rosca, o aperto (rosqueamento) é feito no próprio parafuso.
Onde:
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.
São muito usados em uniões que exigem um bom aperto, em locais onde o manuseio de ferramentas é difícil devido à falta de espaço. São fabricados em aço e tratados termicamente para aumentar sua resistência à torção.
Parafusos de cabeça com fenda
Onde:
Diâmetro da cabeça do parafuso = 2 d; Largura da fenda = 0,18 d;
Profundidade da fenda = 0,29 d;
Medida do ângulo do escareado = 90º.
Onde:
Diâmetro da cabeça do parafuso = 1,9 d; Raio da circunferência da cabeça = d; Largura da fenda = 0,18 d;
Profundidade da fenda = 0,36 d.
Assim como o parafuso de cabeça redonda com fenda, esse tipo de parafuso é muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços possibilitando um melhor acabamento na superfície. São geralmente fabricados em aço, cobre e ligas, como latão.
De cabeça cilíndrica boleada com fenda
Onde:
Diâmetro da cabeça do parafuso = 1,7 d; Raio da cabeça = 1,4 d;
Comprimento da parte cilíndrica da cabeça = 0,66 d; Largura da fenda = 0,18 d;
Fabricados geralmente em aço, cobre e ligas, como latão, são usados 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. É o parafuso de cabeça é mais resistente, quando comparados aos outros de sua classe.
De cabeça escareada boleada com fenda
Onde:
Diâmetro da cabeça do parafuso = 2 d; Raio da cabeça do parafuso = 2 d; Largura da fenda = 0,18 d;
Profundidade da fenda = 0,5 d.
São geralmente fabricados em aço, cobre e ligas como latão. Usados na união de elementos de espessuras finas e quando é necessário que a cabeça do parafuso fique embutida no elemento, permitindo um bom acabamento na superfície.
Parafusos com rosca soberba para madeira
Para realizar a união de peças por meio de parafusos, alguns fatores devem ser levados em consideração, são eles:
• Profundidade do furo broqueado;
• Profundidade do furo roscado;
• Comprimento útil de penetração do parafuso;
• Diâmetro do furo passante.
Onde:
ø - diâmetro do furo broqueado d - diâmetro da rosca
A - profundidade do furo broqueado B - profundidade da parte roscada
C - comprimento de penetração do parafuso d1 - diâmetro do furo passante
Para realizar a união de peças com parafusos, deve-se considerar o também o material de fabricação dos parafusos. A tabela a seguir ilustra esses fatores.
do furo broqueado (A) da parte roscada (B) de penetração do parafuso (C) furo passante
(d1)
Aço 2 d 1,5 d 1 d
1,06 d Ferro
fundido 2,5 d 2 d 1,5 d
Bronze ou
latão 2,5 d 2 d 1,5 d
Alumínio 3 d 2,5 d 2 d
Exemplo:
Deseja-se unir duas peças de aço com uso de um parafuso de 5 mm de diâmetro. Para essa união pergunta-se:
• 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?
a) Material a ser parafusado Aço (tabela)
b) Profundidade do furo broqueado 2 d (tabela)
mm
A
d
A
=
2
⋅
=
2
⋅
5
=
10
c) Profundidade do furo roscado 1,5 d (tabela)
mm
A
d
B
=
1
,
5
⋅
=
1
,
5
⋅
5
=
7
,
5
d) Comprimento de penetração do parafuso 1 d (tabela)
mm
C
d
C
=
1
⋅
=
1
⋅
5
=
5
e) Diâmetro do furo passante 1,06 d
mm
d
d
2.2.2. ROSCAS
Rosca é uma saliência de perfil constante, denominada filete, helicoidal, que se desenvolve de forma uniforme, externa ou internamente, ao redor de uma superfície cilíndrica ou cônica. As roscas internas encontram-se no interior das porcas ou furos rosqueados e as roscas externas se localizam nos corpos dos parafusos. Se um cilindro que gira uniformemente e um ponto que se move também uniformemente no sentido longitudinal, em cada volta completa do cilindro, o avanço (distância percorrida pelo ponto) chama-se passo e o percurso descrito no cilindro por esse ponto denomina-se hélice.
Exemplo de rosca
Rosca interna e externa
Os filetes das roscas apresentam vários perfis, são sempre uniformes e dão nome às roscas condicionando sua aplicação.
2.2.2.1. Tipos de roscas em função do perfil do filete
O perfil triangular é o mais comum. São usados em parafusos e porcas de fixação na união de peças e tubos. Um bom exemplo é a fixação da roda do carro.
• Trapezoidal
O perfil trapezoidal é usado em parafusos que transmitem movimento suave e uniforme. São empregados na movimentação de máquinas operatrizes (para transmissão de movimento suave e uniforme), fusos e prensas de estampar.
• Redondo
As roscas de perfis redondo são empregadas em parafusos de grandes diâmetros e que devem suportar grandes esforços. São bastante usados em equipamentos ferroviários. É empregado também em lâmpadas e fusíveis pela facilidade na estampagem.
Esse perfil apresenta-se quase em desuso, mas ainda é utilizado em parafusos e peças sujeitas a choques e grandes esforços (prensas e morsas).
• Dentes de serras
Esse perfil é usado quando a força de solicitação é muito grande em um só sentido (morsas, macacos de catracas, pinças para tornos e fresadoras).
2.2.2.2. Sentido de direção do filete
Os parafusos apresentam duas classificações quanto ao sentido do filete de rosca, podendo ter dois sentidos, direita e esquerda.
• A esquerda
Quando, ao avançar, gira em sentido contrário ao dos ponteiros do relógio (sentido de aperto à esquerda).
• A direita
Quando, ao avançar, gira no sentido dos ponteiros do relógio (sentido de aperto à direita).
No início, cada um dos principais países fabricantes tinham seus própios padrões de roscas. Após a Segunda Guerra Mundial, as roscas foram padronizadas na Inglaterra, no Canadá e nos Estados Unidos, hoje conhecida como serie Unified National Standard (UNS).
Na Europa, o padrão de roscas é definido pela norma ISO (International Organization for Standardization ou Organização Internacional para Padronização). Embora os dois sistemas utilizem um ângulo de filetes de roscas de 60o e definam o tamanho da mesma pelo diâmetro nominal externo (diâmetro máximo) da rosca externa, não são intercambiáveis entre si. Isso porque as dimensões pela norma ISO são dadas em milímetros e pela norma UNS são dadas em polegadas.
A norma inglesa Withworth é um padrão de roscas bastante usado no Brasil. Essa norma é definida pelo diâmetro do parafuso em polegadas e a rosca e medida em fios por polegada.
Rosca fina (rosca de pequeno passo)
É usada geralmente em máquinas que, em função de vibrações, tendem a afrouxar a porca, como por exemplo na construção de automóveis e aeronaves. É utilizada também quando há necessidade de uma ajustagem fina ou uma maior tensão inicial de aperto. Parafusos com tais roscas são comumente feitos de aços-liga e tratados termicamente.
Observação: Devem-se evitar roscas finas em materiais quebradiços.
Rosca média (normal)
Normalmente usadas em construções mecânicas e em parafusos de modo geral. Proporciona também uma boa tensão inicial de aperto, mas deve-se precaver quando do seu emprego em montagens sujeitas a vibrações, usando, por exemplo, arruelas de pressão.
Rosca de transporte ou movimento
empregada normalmente em máquinas (tornos, prensas, morsa, etc.) ou quando as montagens e desmontagens são frequentes. O material do furo roscado deve ser diferente do aço para evitar a solda a frio (gripamento).
Nomenclatura das roscas
Independentemente da sua aplicação, as roscas têm os mesmos elementos. Variam-se somente seus formatos e dimensões.
P = passo (mm) i = ângulo da hélice
d = diâmetro externo c = crista
d1 = diâmetro interno D = diâmetro do fundo da porca d2 = diâmetro médio D1 = diâmetro do furo da porca
= ângulo do filete h1 = altura do filete da porca f = fundo do filete h = altura do filete do parafuso
2.2.2.4. Detalhamento dos padrões de roscas mais usados
Rosca métrica ISO normal e rosca métrica ISO fina NBR 9527
• Ângulo do perfil da rosca:
a = 60º
• Diâmetro menor do parafuso (ø do núcleo):
d1 = d - 1,2268 P
• Diâmetro efetivo do parafuso (ø médio):
d2 = D2 = d - 0,6495 P
• Folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso:
f = 0,045 P
• Diâmetro maior da porca:
D = d + 2 f
• Diâmetro menor da porca (furo):
D1 = d - 1,0825 P
• Diâmetro efetivo da porca (ø médio):
D2 = d2
• Altura do filete do parafuso:
he = 0,61343 P
• Raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso:
rre = 0,14434 P
• Raio de arredondamento da raiz do filete da porca:
rri = 0,063 P
Rosca Whitworth normal - BSW e rosca Whitworth fina - BSF
• Ângulo do perfil da rosca:
a = 55º
• Passo:
fios de n P
° = 1"
• Altura do filete:
hi = he = 0,6403 P
• Raio de arredondamento da raiz do filete:
rri = rre = 0,1373 P
• Diâmetro maior da porca e do parafuso:
d = D
• Diâmetro menor do parafuso:
d1 = d – 2 he
• Diâmetro efetivo da porca e do parafuso (ø médio):
D2 = d2 = d – He
2.3. PINOS
Pinos e cavilhas têm a função 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. A diferença entre pinos e cavilhas leva em consideração o formato dos elementos e suas aplicações. Os pinos são usados para junções de peças que se articulam entre si e cavilhas são utilizadas em conjuntos sem articulações. Cavilha são pinos com entalhes externos na sua superfície que são responsáveis pela não movimentação do conjunto.
Pino Cavilha
Os pinos são elementos cilíndricos/cônicos geralmente fabricados em aço e que une peças articuladas. São usados na união de peças que formam uma junção móvel, permitindo que os conjuntos se articulem entre si. Na indústria aplica-se principalmente em braços articulados, como por exemplo, guindastes, portas, entre outros.
• O pino cônico (1) possui a função de centralização;
• O pino cônico com haste roscada (2) possui a função de retirada de
pinos de furos cegos que é facilitada por existir uma porca de aperto;
• O pino cilíndrico (3) necessita de um furo de tolerâncias rigorosas e são
utilizados quando são aplicadas forças constantes;
• O pino elástico (4) ou pino tubular partido apresentam elevada
resistência ao corte e podem ser assentados em furos com considerável variação de diâmetro; e
• O pino de guia (5) possui a função de alinhamento de elementos de
máquinas.
As cavilhas são classificadas de acordo com sua função de utilização. A tabela abaixo ilustra a classificação de cavilhas segundo tipos, normas e utilização.
TIPO NORMA UTILIZAÇÂO
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 - Utilizado 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 4 DIN 1476 Fixação de blindagens, chapas e dobradiças
sobre metal.
KN 5 DIN 1477
2.4. CUPILHAS
Cupilha, também denominado contrapino, é um arame de secção semi-circular, dobrado de modo a formar um corpo cilíndrico e uma cabeça circular com pernas desiguais sendo uma maior que a outra seguindo o mesmo sentido. Sua função principal é a de travar outros elementos de máquinas como porcas.
O método de aplicação comum se baseia em introduzir a cupilha no furo e logo depois dobrar suas pernas para trás, evitando assim que o elemento de fixação saia durante as vibrações.
Pino cupilhado
2.5. PORCAS
São elementos de máquinas de forma prismática ou cilíndrica, com um furo roscado no qual se encaixa um parafuso ou uma barra roscada. São hexagonais, sextavadas, quadradas ou redondas e servem para dar aperto nas uniões de peças, para elementos de transmissão ou, em alguns casos, para auxiliar na regulagem.
Podem ser fabricadas de diversos materiais variando de acordo com a finalidade a ser aplicada, tais como aço, bronze, latão, alumínio e plástico. Há casos especiais em que as porcas recebem banhos de galvanização, zincagem e bicromatização para protegê-las contra oxidação (ferrugem).
Tipos de roscas
As porcas para transmissão de movimentos têm roscas com perfis quadrados, trapezoidais, redondo e dente de serra, conforme ilustrado no quadro abaixo.
PERFIL ILUSTRAÇÃO UTILIZAÇÃO
Trapezoidal
São empregados na movimentação de
máquinas operatrizes (para
transmissão de movimento suave e uniforme), fusos e prensas de estampar.
Quadrado
Utilizado em parafusos e peças sujeitas a choques e grandes esforços (prensas e morsas).
Dente-de-serra
Usado quando a força de solicitação é muito grande em um só sentido (morsas, macacos de catracas, pinças para tornos e fresadoras).
Redondo
São empregadas em parafusos de grandes diâmetros e que devem suportar grandes esforços.
Tipos de porcas
ferramenta (sextavados, fendas, etc). Para aperto manual são mais usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e recartilhada baixa.
• Porca Borboleta
A porca borboleta tem saliências parecidas com asas para proporcionar o aperto manual. Geralmente fabricada em aço ou latão, esse tipo de porca é empregado quando a montagem e a desmontagem das peças são necessárias e frequentes.
Porca borboleta
Porca recartilhada baixa
• Porcas cega baixa e cega alta (porcas de remate)
Essas porcas propiciam boa fixação deixando as peças unidas com melhor aspecto. Nesse tipo de porca, uma das extremidades do furo rosqueado é encoberta, ocultando a ponta do parafuso.
Porca Cega Baixa
Porca Cega Alta
• Porcas de ajuste axial
Essas porcas são usadas geralmente para ajustar axialmente eixos de máquinas e são usadas as seguintes porcas:
Porca redonda com fenda
Porca redonda com entalhes
Porca redonda com furos axiais
Porca redonda com dois furos paralelos
• Porcas para uso de cupilhas
hexagonal com seis entalhes radiais, coincidentes dois a dois, que se alinham com um furo no parafuso, de modo que uma cupilha possa ser passada para travar a porca.
Porca sextavada com fendas
Porca castelo
Porca castelo chata
• Tipos mais comuns de porcas
Porca sextavada
Porca sextavada chata
Porca quadrada
Aplicação de uma porca sextavada chata
• Contraporca
1 - Porca sextavada baixa
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado
2 - Porca sextavada castelo com coroa alta
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado
3 - Porca sextavada flange esférica
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado
4 - Porca sextavada dupla
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado 5 - Porca sextavada castelo com coroa baixa
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado
6 - Porca sextavada castelo sem coroa
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado
7 - Porca sextavada classe 6
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado, galvanizado a fogo
8 - Porca sextavada classe 8
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado, galvanizado a fogo
9 - Porca sextavada classe 10 (temperada)
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado, galvanizado a fogo
10 - Porca sextavada flange Acabamento: zincado branco
11- Porca sextavada latão Acabamento: polido
13 - Porca sextavada autotravante nylon (baixa) classe 8 Acabamento: zincado branco
14 - Porca sextavada torque flange classe 8 Acabamento: zincado branco
15 - Porca sextavada torque classe 8 Acabamento: zincado branco
16 - Porca sextavada 2H
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado, galvanizado a fogo
17 - Porca sextavada alumínio Acabamento: polido
18 - Porca sextavada baixa
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado
19 - Porca sextavada bicicleta
Acabamento: polido, zincado branco
20 - Porca sextavada castelo sem coroa Acabamento: polido
21 - Porca sextavada dupla
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado
22 - Porca sextavada flange Acabamento: zincado branco
23 - Porca sextavada grau 2
24 - Porca sextavada pesada
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado, galvanizado a fogo
25 - Porca sextavada autotravante nylon alta grau B e C Acabamento: zincado branco
26 - Porca sextavada torque, grau B (até 3/4) Acabamento: zincado branco
27 - Porca sextavada torque flange Acabamento: zincado branco
28 - Porca sextavada quadrada
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado, galvanizado a fogo
29 - Porca sextavada com arruela móvel
Acabamento: polido, zincado branco, bricromatizado, galvanizado a fogo
30 - Porca sextavada cônica
Acabamento: zincado branco, bricromatizado
31 - Porca sextavada esférica
2.6. ARRUELAS
As arruelas são peças cilíndricas, de pouca espessura, com um furo no centro, pelo qual passa o corpo do parafuso. A maioria dos conjuntos mecânicos apresenta elementos de fixação, seja ele móvel ou permanente. Em um sistema de fixação móvel com uso de parafuso, existem três componentes principais, o parafuso propriamente dito, uma porca e uma arruela. Para o caso de uniões móveis, com uso de parafusos, seja em máquinas ou em veículos automotivos, existe o perigo de se ocorrer um afrouxamento imprevisto no aperto do parafuso em função, principalmente, de vibrações. Para evitar esse inconveniente utiliza-se arruela.
As arruelas têm a função de distribuir igualmente a força de aperto entre a porca, o parafuso e as partes montadas, evitando assim que os parafusos se afrouxem. Em algumas situações, também funcionam como elementos de trava.
Além das funções supracitadas, as arruelas também possuem as seguintes funções:
• Proteger a superfície das peças;
• Evitar deformações nas superfícies de contato;
• Suprimir folgas axiais (isto é, no sentido do eixo) na montagem das
peças; e
• Evitar desgaste da cabeça do parafuso ou da porca.
São vários os materiais utilizados na fabricação das arruelas, entre eles destacam-se o aço-carbono, cobre e latão. As arruelas de cobre, alumínio, fibra e couro são geralmente usadas na vedação de fluidos.
Existe um tipo ideal de arruela para cada tipo de união que se deseje realizar. Assim, existem vários tipos de arruela, entre elas destacam-se a lisa, a de pressão, dentada, serrilhada, ondulada, de travamento com orelha, com furo quadrado, com serrilhamento interno, arruela para perfilados, dentre outras.
Arruela lisa
Esses elementos de máquinas, denominados de arruelas lisas ou planas geralmente são feitas de aço e são usadas sob uma porca para evitar danos à superfície e distribuir a força do aperto. Além de distribuir igualmente o aperto, a arruela lisa tem, também, a função de melhorar os aspectos do conjunto. A arruela lisa, na sua grande maioria, por não ter elemento de trava, é utilizada em órgãos de máquinas que sofrem pequenas vibrações.
Arruela de pressão
proporcionando uma travação positiva, funcionando como elemento de trava, evitando o afrouxamento do parafuso e da porca. É, ainda, muito empregada em equipamentos que sofrem variação de temperatura, como por exemplo os automóveis.
Arruela dentada
Esse tipo de arruela é empregada em equipamentos sujeitos a grandes vibrações, mas com pequenos esforços, tais como, eletrodomésticos, painéis automotivos e equipamentos de refrigeração. Os dentes inclinados das arruelas funcionam como uma mola quando são pressionados e se encravam na cabeça do parafuso.
Arruela serrilhada
peça em contato. Com basicamente as mesmas características das arruelas dentadas, a arruela serrilhada difere-se por suportar esforços um pouco maiores.
Arruela ondulada
A arruela ondulada não possui cantos vivos. Por esse motivo seu uso é indicado, para superfícies pintadas, evitando a danificação do acabamento. É adequada para equipamentos que possuem acabamento externo constituído de chapas finas. Assim como a arruela de pressão, com menor intensidade, quando a porca é apertada, a arruela se comprime, gerando uma força de atrito entre a porca e a superfície.
Arruela de travamento com orelha
Arruela para perfilados
É uma arruela muito utilizada em 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, não danificando o parafuso por torção.
As figuras abaixo ilustram uma série de diferentes tipos de arruelas.
Arruela chanfrada Arruela quadrada
Arruela de furo quadrado Arruela de dupla pressão
Arruela com dentes cônicos Arruela com serrilhado interno
2.7. ANÉIS ELÁSTICOS Também conhecido elementos de máquinas funções:
• Evitar deslocame
sentido longitudina
• Posicionar ou limi
o eixo.
São geralmente feito incompleto, que proporci uso em equipamentos m de um eixo redondo, po ficam nas extremidades,
O Anel Elástico é o transfere altas cargas ax atuando como um antepa S
o como anel de retenção, de trava ou s as usados em eixos ou furos, tendo co
ento axial de peças ou componentes ( inal do eixo); e
mitar o curso de uma peça ou conjunto de
itos em aço mola (SAE 1070), tem a f rciona melhor elasticidade na aplicação do mecânicos, são feitos de aço, ficam em r
odendo ser em qualquer ponto do eixo, s, afim de ajudar travar componentes que
o sistema de fixação mais aplicado unive axiais do elemento fixado para as parede paro quando montado em ranhuras de furo
segurança, são como principais
(movimento no
deslizante sobre
forma de anel do produto. Para rasgo em torno mas, em geral e estão no eixo.
No quadro abaixo estão ilustrados os tipos mais comuns de anéis de travas juntamente com suas aplicações e normas.
Aplicação Ilustração
Trabalha externamente. Eixos com diâmetro entre
4 e 1000 mm. (Norma DIN 471)
Trabalha internamente. Furos com diâmetro entre
Trabalha externamente. Para eixos com diâmetro entre
8 e 24 mm. (Norma DIN 6799)
Para eixos com diâmetro entre 4 e 390 mm para rolamentos.
Anéis de secção circular ·para pequenos esforços axiais.
Na utilização dos anéis, alguns pontos importantes devem ser observados:
• A dureza do anel deve ser adequada aos elementos que trabalham com
ele;
• Se o anel apresentar alguma falha, pode ser devido a defeitos de
fabricação ou condições de operação;
• As condições de operação são caracterizadas por meio de vibrações,
impacto, flexão, alta temperatura ou atrito excessivo;
• A igualdade de pressão em volta da canaleta assegura aderência e
resistência;
• O anel nunca deve estar solto, mas alojado no fundo da canaleta, com
certa pressão;
• Em aplicações sujeitas à corrosão, os anéis devem receber tratamento
anticorrosivo adequado;
• Dimensionamento correto do anel e do alojamento;
• Em casos de anéis de secção circular, utilizá-los apenas uma vez;
• Utilizar ferramentas adequadas para evitar que o anel fique torto ou
receba esforços exagerados;
• Montar o anel com a abertura apontando para esforços menores,
quando possível;
• Nunca substituir um anel normalizado por um “equivalente”, feito de
chapa ou arame sem critérios; e
• Para que esses anéis não sejam montados de forma incorreta, é
necessário o uso de ferramentas adequadas, no caso, alicates.
Alicate para anéis de trava externo e interno.
2.8. CHAVETAS
São elementos mecânicos, geralmente fabricados em aço de forma prismática que pode ter faces paralelas ou inclinadas, em função da grandeza do esforço e tipo de movimento que deve transmitir. A chaveta se interpõe em uma cavidade de um eixo e de uma peça com finalidade de ligar dois elementos mecânicos. Sua forma, em geral, é retangular em cunha ou semicircular.
A união por chaveta é um tipo de união, geralmente desmontável, que permite às árvores transmitirem seus movimentos a outros órgãos, tais como engrenagens e polias. Há vários tipos de chavetas como plana, embutida, meia-lua, lingüeta, plana, transversais, tangenciais e etc. e seu ajuste depende da forma e das características de trabalho. As chavetas são classificadas da seguite aneira:
• Chavetas de cunha;
• Chavetas paralelas; e
2.8.1. CHAVETAS DE CUNHA
São normalizadas pela ABNT-PB-121. Usadas na união de peças giratórias. Possuem esse nome porque são parecidas com uma cunha. Uma de suas faces é inclinada, o que facilita a união de peças. O princípio da transmissão é pela força de atrito entre as faces da chaveta e o fundo do rasgo dos elementos, devendo haver uma pequena folga nas laterais. Havendo folga entre os diâmetros da árvore e do elemento movido, a inclinação da chaveta provocará na montagem uma determinada excentricidade, não sendo portanto, aconselhado o seu emprego em montagens precisas ou de alta rotação. São classificadas em dois grupos, chavetas longitudinais e chavetas transversais.
Chavetas longitudinais
São colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes e outros. São de fácil montagem e desmontagem e podem ou não possuir cabeças. Sua inclinação é de 1:100 e suas medidas principais são definidas quanto a altura (h), comprimento (L) e largura (b).
• Chavetas encaixadas
São as mais usadas e sua forma corresponde à do tipo mais simples de chaveta de cunha. Para possibilitar seu emprego, o rasgo do eixo é sempre mais comprido que a chaveta.
• Chaveta meia-cana
Possui base côncava (com o mesmo raio do eixo). Sua inclinação é de 1:100 e pode apresentar-se com ou sem cabeça. Não é necessário rasgo na árvore, pois a chaveta transmite o movimento por efeito do atrito. Desta forma, quando o esforço no elemento conduzido for muito grande, a chaveta desliza sobre a árvore.
• Chaveta plana
Possui forma similar à da chaveta encaixada, porém, para sua montagem não se abre rasgo no eixo e é feito um rebaixo plano.
• Chavetas embutidas
• Chavetas tangenciais
São formadas por duas cunhas, uma colocada em cada rasgo que são posicionados com um ângulo de 120º. Podem transmitir fortes cargas e são utilizadas, quando o eixo está submetido a mudança de carga ou golpes.
Chavetas transversais
São aplicadas em união de peças que transmitem movimentos rotativos e retilíneos alternativos.
Para o caso de uniões permanentes com uso de chavetas transversais sua inclinação pode variar entre 1:25 e 1:50, caso a união seja móvel, a inclinação pode ser de 1:6 a 1:15.
Dupla inclinação
2.8.2. CHAVETAS PARALELAS OU LINGÜETAS
Não têm inclinação pois suas faces são paralelas. A transmissão do movimento é feita pelo ajuste de suas faces laterais às laterais do rasgo da chaveta. Existe uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo do elemento conduzido. As chavetas paralelas não possuem cabeça. Seus extremos são retos ou arredondados e podem, ainda, ter furos para parafusos, afim de fixarem a chaveta ao eixo.
2.8.3. CHAVETAS DE DISCO OU MEIA-LUA
Exercícios - Capítulo 2 (ELEMENTOS DE FIXAÇÃO) Questão 1.
Quais os tipos de união feitos pelos elementos de fixação, suas principais características e exemplifique cada caso.
Questão 2.
Os rebites são elementos compostos de um corpo em forma de eixo cilíndrico e de uma cabeça que pode ter vários formatos. Na compra ou solicitação de rebites, quais as especificações deverão ser informadas?
Questão 3.
Interprete a seguinte especificação para rebites: (Rebite de aço, cabeça redonda, de 1/4", 3/4".)
Questão 4.
No processo de rebitagem manual, o processo é feito à mão, com golpes de martelo. Quais as principais ferramentas usadas nos processos de rebitagem manual e suas principais características?
Questão 5.
A escolha do rebite é feita de acordo com a espessura das chapas que se quer rebitar. É recomendado que se considere a chapa de menor espessura e que esse valor seja multiplicado por 1,5. Para rebitar duas chapas de aço, uma com espessura de 6 mm e outra com espessura de 5,5 mm, qual seria o diâmetro do rebite ideal em milímetros e em polegadas?
Questão 6.
O diâmetro do furo nos processos de rebitagem é calculado multiplicando-se o diâmetro do rebite por uma constante de valor 1,06. Qual é o diâmetro do furo para um rebite com diâmetro de 5,5 mm?
Questão 7.
Calcule o comprimento útil de um rebite de cabeça escareada com diâmetro de 3,175 mm para rebitar duas chapas, uma com 3 mm de espessura e a outra com 4,5 mm.
Questão 8.
pelo formato da cabeça, do corpo e da ponta. Essas diferenças são determinadas de acordo com a função dos parafusos em quatro grandes grupos: Parafusos passantes; Parafusos não-passantes; Parafusos de pressão; e Parafusos prisioneiros. Comente sobre esses quatro grupos.
Questão 9.
Deseja-se unir duas chapas de aço com uso de um parafuso de 4,5 mm de diâmetro. Para essa união pergunta-se: qual deve ser a profundidade do furo broqueado?; qual deve ser a profundidade do furo roscado?; quanto o parafuso deverá penetrar?; e qual é o diâmetro do furo passante?
Questão 10.
Rosca de um parafuso é uma saliência de perfil constante, denominada filete, helicoidal, que se desenvolve de forma uniforme, externa ou internamente, ao redor de uma superfície cilíndrica ou cônica. Os filetes das roscas apresentam vários perfis, são sempre uniformes e dão nome às roscas condicionando sua aplicação. Quais os principais tipos de roscas em função do perfil do filete e suas principais características.
Questão 11.
Quais as principais diferenças entre os padrões de roscas definido pela norma ISO (International Organization for Standardization ou Organização Internacional para Padronização e a norma inglesa Withworth.
Questão 12.
Quais as principais aplicações das rocas fina (rosca de pequeno passo), média (normal) e de transporte ou movimento.
Questão 13.
Pinos e cavilhas têm a função 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. Quais as principais diferenças entre pinos e cavilhas?
Questão 14.
Defina cupilha e comente sobre suas principais funções.
Questão 15.
As porcas são elementos de máquinas de forma prismática ou cilíndrica, com um furo roscado no qual se encaixa um parafuso ou uma barra roscada. As cabeças das porcas podem se apresentar nos mais variados tipos, tanto para aperto manual quanto para apertos com ferramentas. Quais as principais porcas de aperto manual e de apertos com ferramentas mostradas em sala de aula com suas principais características?
Questão 16.
dito, uma porca e uma arruela. Quais as principais funções das arruelas e citando sete exemplos.
Questão 17.
Quais as principais funções dos anéis elásticos, também conhecido como anel de retenção, de trava ou segurança?
Questão 18.
3. ELEMENTOS DE APOIO
Quando o homem passou a utilizar o transporte ou qualquer máquina dotada de rodas e eixos, o atrito entre esses elementos foi considerado um desafio. Um bom exemplo desse atrito pode ser ilustrado com o som produzido pelo contato do eixo das rodas de um carro de boi.
correia de couro chamada de brocha. A grade é apoiada sobre um eixo. O ponto de apoio da grade sobre o eixo são duas peças de madeira chamadas cocão. O chiado ou cantiga característica do carro de boi é produzido pelo atrito do cocão sobre o eixo. Entre o calço e o eixo é colocado um indispensável suplemento - a "cantadeira" - untada com uma pasta de sebo e pó de carvão, para fazer o carro gemer, quando atritada durante a marcha. "carro que não canta não presta. Não é carro!"... O seu gemido característico, ligeiramente modulado, constitui motivo de orgulho para o correiro que não dispensa nunca.”
Os elementos de apoio são elementos de máquinas que apresentam significativas responsabilidades em máquinas e equipamentos e podem ser divididos em quatro grandes grupos:
• Buchas;
• Guias;
• Mancais; e
3.1. BUCHAS
Provavelmente a invenção da roda ocorreu no final do Neolítico (aproximadamente 4.500 anos antes de Cristo) na Mesopotâmia. Passaram vários milênios sem roda mesmo depois da invenção da agricultura. Um uso mais amplo da roda foi provavelmente adiado pela necessidade de ruas mais lisas para as rodas serem eficientes. Carregar os bens nas costas teria sido o método preferido de transporte para as superfícies com muitos obstáculos. A falta de desenvolvimento das ruas impediu uma ampla adoção da roda para transporte até o século XX nas áreas menos desenvolvidas.
As buchas são elementos de máquinas de forma cilíndrica ou cônica feitos de materiais macios como bronze, liga de alumínio e às vezes de plásticos. Servem para apoiar eixos e guiar brocas e alargadores. Normalmente, a bucha deve ser fabricada com material menos duro que o material do eixo. Nos casos em que o eixo desliza dentro da bucha, deve haver lubrificação.
As buchas são classificadas quanto ao tipo de solicitação e podem ser de fricção radial para esforços radiais, de fricção axial para esforços axiais e cônicas para esforços nos dois sentidos. Existem também as buchas-guias, que tem principal finalidade de manter um eixo comum (coaxilidade) entre ela e o furo.
Buchas de fricção radial
Bucha de fricção axial
São buchas usadas para suportar o esforço de um eixo em posição vertical.
Bucha cônica
Bucha-guia para furação e alargamento
Nos dispositivos para furação, a bucha-guia orienta e possibilita autoposicionamento da ferramenta em ação na peça. Dessa forma, obtém-se a posição correta das superfícies usinadas.
As buchas-guia são elementos de precisão, sujeitas a desgaste por atrito. Por isso, elas são feitas em aço duro, com superfícies bem lisas, de preferência retificadas.
• Quando o cavaco deve passar pelo interior da bucha-guia, a distância
será de 0,2mm.
• Quando o cavaco deve sair por baixo da bucha-guia, a distância será
igual ou maior que 0,5 mm, multiplicado pelo diâmetro do furo da bucha.
Quando dois furos são próximos um do outro, usam-se duas buchas-guia com borda e travamento entre si. Ou, então, usa-se uma bucha-guia de diâmetro que comporte os furos com travamento lateral por pino.
Buchas-Guia longas
Quando a distância (h) entre a peça e a base de sustentação da bucha-guia é grande, usam-se buchas-bucha-guia longas com as seguintes características:
• Ajuste: h7 - n6;
• Distância (e) com saída por baixo do cavaco;
• Bucha com borda para limitação da descida;
• Diâmetro (d) conforme a ferramenta rotativa; e
3.2. GUIAS
As guias são elementos de máquinas de movimentação que influenciam diretamente na projeção (sentido e direção) que diversos elementos de máquinas efetivam. É um elemento de máquina que mantém a trajetória de determinadas peças. Podemos citar como exemplo, a ilustração de uma porta corrediça do box de um banheiro e guias de uma pista de autorama.
Nas ilustrações acima, os trilhos servem como guia para a porta e os carrinhos ter movimento de direção controlada.
que são avaliados de acordo com alguns requisitos funcionais utilizados na seleção de guias, os quais são:
• Custo;
• Capacidade de carga;
• Facilidade de fabricação;
• Rigidez;
• Precisão de deslocamento, o que engloba a suavidade de movimento; e
• Desgaste com o uso.
Isto define a freqüência com guia deve sofrer manutenção para poder operar corretamente.
Quando é desejado um movimento retilíneo, as guias são constituídas de peças cilíndricas e prismática, e podem ser abertas ou fechadas. Essas peças deslizam dentro de outra peça com forma geométrica semelhante.
Guias cilíndricas são as formas mais simples de guias lineares e encontram várias aplicações em mecânica de precisão, tais como em unidades de disco flexíveis, impressoras e outros periféricos de computadores. As guias se dividem em dois grandes grupos:
• Guias de deslizamento; e
Guias de deslizamento
As guias de deslizamento são assim denominadas por estarem mantendo contato direto com a superfície do material a ser movimentado. Por consequência disso sofrem um maior atrito, necessitando assim de líquidos lubrificantes. Esses elementos lubrificantes, usados tanto para guias de deslizamento, quanto para guias de rolamentos, podem ser aplicado manualmente, devido às ranhuras ou canais presentes entre as superfícies de contato, ou por meio da guias hidrostáticas. As guias de deslizamento apresentam-se, geralmente, nas seguintes formas:
Em máquinas operatrizes são empregadas combinações de vários perfis de guias de deslizamentos, conhecidos como barramento. O quadro a seguir apresenta alguns perfis combinados e sua aplicação.
Denominação Aplicação Forma
Rabo de andorinha Carro porta-ferramenta
Via plana Torno-revólver
Via em forma de telhado Guia de mesa
Via dupla em v Guia de mesa
Vias prismáticas e
planas Tornos mecânicos
Vias plana e em V Guia de mesa
Guias de rolamento
As guias de rolamento são assim denominadas por conterem elementos rotativos (esferas e roletas) atrelados a si. As guias de rolamento geram menor atrito que as guias de deslizamento. Isto ocorre porque os elementos rolantes giram entre as guias.
controle simultâneo de vários eixos, através de uma lista de movimentos escrita num código específico (código G). Devido a isso esse tipo de guia inicialmente era largamente empregada em máquinas de medição.
As guias de elementos rolantes em máquinas-ferramenta apresentam como principais vantagens a maior precisão de posicionamento e a maior velocidade de avanço, permitindo um aumento de produtividade de 20 a 30% em relação às guias de deslizamento. Os bons resultados apresentados pelas guias lineares com elementos rolantes devem-se às forças de suporte puramente elásticas, as quais são produzidas por deformação elástica de contato das esferas. Contudo, estas guias apresentam um campo de utilização limitado, tanto pela rigidez possível de se obter quanto pelo baixo ou inexistente amortecimento, o que diminui sua precisão no deslocamento.
As guias com elementos rolantes, ou pré-formados, são utilizadas com restrições porque as diferenças geométricas e dimensionais entre os elementos rolantes são umas importantes fontes de vibrações e imprecisões durante o deslocamento.
Réguas de ajuste
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.
Lubrificação de guias
A seleção de uma guia deve ser fundamentada em uma série de fatores, como custo, dimensões, curso, tipo de carregamento, grau de precisão desejado, tipo de movimento, ambiente de operação, entre outros. Independente do tipo de guia que se usará em uma máquina qualquer, estas precisam, como qualquer outro elemento de máquina, de manutenção e medidas de prevenção. Para uma boa conservação das guias são recomendados medidas, tais como:
• Manter as guias sempre lubrificadas;
• Protegê-las quando expostas a um meio abrasivo; e
