Elementos de Mquinas I

Perodo Letivo: 1o. Semestre/2015

Curso: Engenharia Mecnica

Aula:

Pinos e Chavetas

Nome: Professor: Lus Henrique Fagundes

PINOS E CAVILHAS DEFINIO:

Os pinos e cavilhas tem a finalidade de alinhar ou fixar os elementos de mquinas, permitindo unies mecnicas, ou seja, unies em que se juntam duas ou mais peas, estabelecendo, assim, conexo entre elas. As cavilhas, tambm, so chamadas pinos estriados, pinos entalhados, pinos ranhurados ou, ainda, rebite entalhado. A diferenciao entre pinos e cavilhas leva em conta o formato dos elementos e suas aplicaes.

DEFINIO:

Pinos e cavilhas se diferenciam pelos seguintes fatores:

Utilizao

Forma

Tolerncia de medidas

Acabamento superficial

Material Tratamento

PINOS E CAVILHAS

INTRODUO:

Os pinos so usados em junes resistentes a vibraes. H vrios tipos de pino, segundo sua funo. Para especificar pinos e cavilhas deve-se levar em conta seu dimetro nominal, seu comprimento e funo do pino, indicada pela respectiva norma.

PINOS

DEFINIO:

A cavilha uma pea cilndrica, fabricada em ao, cuja superfcie externa recebe trs entalhes que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos entalhes determinam os tipos de cavilha. Sua fixao feita diretamente no furo aberto por broca, dispensando-se o acabamento e a preciso do furo alargado.

CAVILHAS

CAVILHAS

CLASSIFICAO DAS CAVILHAS:

CLASSIFICAO DAS CAVILHAS:

Segue uma tabela de classificao de cavilhas segundo tipos,

normas e utilizao.

CAVILHAS

DEFINIO:

Cupilha um arame de seco semi-circular, dobrado de modo a formar um corpo cilndrico e uma cabea. Para eletrificao, isoladores e ferragens. Fabricados em ao (ferro), cobre, lato, alumnio e ao inox. So confeccionados conforme desenho ou amostra.

CUPILHAS OU CONTRA PINO

CUPILHAS OU CONTRA PINO

DEFINIO:

Sua funo principal a de travar outros elementos de mquinas como porcas.

TABELAS

TABELAS

TABELAS

TABELAS

DIMENSIONAMENTO

Um corpo submetido ao esforo de cisalhamento quando sofre a ao de um carregamento (fora cortante) que atua na direo transversal ao seu eixo.

A tenso de cisalhamento () obtida pela razo entre fora cortante e rea de corte (seo transversal).

A tenso de cisalhamento ocorre comumente em parafusos, rebites e pinos que ligam diversas partes de mquinas e estruturas. Haver casos em que o esforo cortante ser simples (uma seo apenas) ou duplo (duas sees), como o caso de um rebite que conecta trs chapas.

DIMENSIONAMENTO

TENSO DE ESMAGAMENTO:

A condio ideal de cisalhamento ocorre quando as foras cortantes atuam exatamente no mesmo plano. Mas na prtica no isso que ocorre: no atuando no mesmo plano, as foras produzem alm do esforo de corte, esforos de esmagamento e flexo. O momento fletor possui baixa intensidade, e por isso, pode ser desprezado. Mas no caso do dimensionamento de juntas rebitadas, parafusadas, pinos, chavetas, etc., devemos verificar se a presso de contato (tenso de esmagamento) est abaixo do limite admissvel (tenso de escoamento dividido pelo coeficiente de segurana).

DIMENSIONAMENTO

DIMENSIONAMENTO

Onde,

esm = tenso de esmagamento [MPa];

F = fora de esmagamento (mesma de cisalhamento) [N];

e = espessura da chapa [mm];

= dimetro do pino, rebite, parafuso [mm].

DIMENSIONAMENTO

Onde,

b = distncia do centro do rebite

extremidade da chapa [mm];

= dimetro do rebite [mm];

e = espessura da chapa [mm];

Rebite = tenso no rebite

(admissvel) [MPa];

Chapa = tenso na chapa

(admissvel) [MPa].

EXEMPLO

Calcular o dimetro do rebite para o caso de cisalhamento simples com uma carga F = 4 kN. O material do rebite e da chapa ao ABNT 1020 LQ. Considere Sg = 4. A seguir, calcule a tenso de esmagamento e a distncia mnima do centro do rebite at a extremidade da chapa para ambos os casos. Espessura da chapa = 5mm.

a) Tenso de escoamento por cisalhamento;

e = 0,6 e e = 0,6 . 210 = 126 Mpa b) Tenso admissvel;

adm = e / 4 = 31,5 Mpa c) rea da seo do rebite; A = 4000 / 31,5 A = 127 mm d) Dimetro do rebite; 127 = ( . )/ 4 = 12,7 mm

EXEMPLO

e) Tenso de esmagamento;

esm = 4000 / 5 . 12,7 esm = 63 MPa esm > adm Como esm deu maior que a adm (210 / 4 = 52,5 MPa), deve-se redimensionar o dimetro do rebite. 52,5 = 4000 / 5 . = 15 mm f) Distncia mnima centro do rebite at extremidade da chapa. b = 1 . ( . / 8 .e) b = 17,7 mm

EXEMPLO

DEFINIO:

um elemento mecnico fabricado em ao. Sua forma, em geral, retangular ou semicircular. A chaveta se interpe numa cavidade de um eixo e de uma pea. A chaveta tem por finalidade ligar dois elementos mecnicos.

CHAVETAS

CHAVETAS

CLASSIFICAO:

As chavetas se classificam em:

chavetas de cunha;

chavetas paralelas;

chavetas de disco.

CHAVETAS DE CUNHA:

As chavetas tem esse nome porque so parecidas com uma cunha. Uma de suas faces inclinada, para facilitar a unio de peas. As chavetas de cunha classificam-se em dois grupos: chavetas longitudinais; chavetas transversais.

CHAVETAS

CHAVETAS DE CUNHA LONGITUDINAIS:

As chavetas longitudinais podem ser de diversos tipos: encaixada, meia-cana, plana, embutida e tangencial. So colocadas na extenso do eixo para unir roldanas, rodas, volantes etc. Podem ser com ou sem cabea e sua montagem e desmontagem fcil. Sua inclinao de 1:100 e suas medidas principais so definidas quanto a:- altura (h); - comprimento (L); - largura (b).

CHAVETAS

CHAVETAS

CHAVETA TRANSVERSAL

CHAVETA ENCAIXADA CHAVETA MEIA CANA

CHAVETA TANGENCIAL

CHAVETA PLANA

CHAVETAS PARALELAS:

Essas chavetas tem as faces paralelas, portanto, no tem inclinao. A transmisso do movimento feita pelo ajuste de suas faces laterais s 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 no possuem cabea. Quanto forma de seus extremos, eles podem ser retos ou arredondados. Podem, ainda, ter parafusos para fixarem a chaveta ao eixo.

FORMAS E FIXAES DAS CHAVETAS

CHAVETAS

CHAVETAS DE DISCO OU MEIA LUA:

uma variante da chaveta paralela. Recebe esse nome porque sua forma corresponde a um segmento circular. comumente empregada em eixos cnicos por facilitar a montagem e se adaptar conicidade do fundo do rasgo do elemento externo.

CHAVETAS

TOLERNCIAS PARA CHAVETAS:

O ajuste da chaveta deve ser feito em funo das caractersticas do trabalho. A figura mostra os trs tipos mais comuns de ajustes e tolerncias para chavetas e rasgos.

CHAVETAS

CHAVETAS

CLASSIFICAO E TABELAS:

CHAVETAS

CLASSIFICAO E TABELAS:

CHAVETAS CLASSIFICAO E TABELAS:

DIMENSES E TOLERNCIAS PARA RASGOS DE

CHAVETAS:

CHAVETAS

DIMENSIONAMENTO

DEFINIO:

Ser calculada da mesma forma que rebites e pinos, com a

diferena que sua rea no ser circular. O primeiro passo

encontrar a fora cisalhante, que ser torque dividido pelo raio do

eixo. Depois s aplicar a frmula de tenso cisalhante utilizando

como rea o comprimento vezes a largura. Para verificar a tenso

de esmagamento, a espessura vezes dimetro ser substituda por

comprimento vezes altura menos a profundidade do rasgo

(chamada de t1, que geralmente 60% da altura). Em geral, a

chaveta dimensionada em funo do eixo por meio de tabela.

Mas sempre correto verificar se tais dimenses suportam a fora

cisalhante e a tenso de esmagamento.

DIMENSIONAMENTO

e = 0,6 e adm = e / Sg

F = T / distncia

A = F / adm

esm = F / (h - 0,6h) . L

EXEMPLO

Calcular a dimenso da chaveta para uma polia (20 mm largura) num eixo com dimetro 20 mm, que transmite um torque de 50N.m. Considerar Ao ABNT 1020 LQ, Sg = 2, b = h e t1 = 0,6h. a) Tenso de escoamento por cisalhamento: e = 0,6 e e = 0,6 . 210 = 126 Mpa b) Tenso admissvel: adm = e / Sg adm = e / 2 = 63 Mpa

c) Fora cisalhante que atua na chaveta: F = T / distncia F = 50.000 / 10 = 5 kN d) rea cisalhante: A = F / adm b . 20 = 5.000 / 63 b = 3,97 ~ 4 mm e) Tenso de esmagamento: esm = F / (h - 0,6h) . L esm = 5000 / 0,4 . 4 . 20 = 312,5 Mpa

esm > adm = como adm (210 / 2)= 105 MPa, ento, a chaveta deve ser redimensionada.

EXEMPLO

f) Redimensionamento pela tenso de esmagamento: 105 = 5000 / (h - 0,6.h) . 20 h = b = 6 mm Respostas: Dimenso da chaveta : 20mm x 6mm x 6mm

EXEMPLO

EXERCCIOS

1 - Determinar o dimetro do pino submetido a fora cortante de 1,2kN, sendo Ao ABNT 1010 LQ e Sg = 2.

EXERCCIOS

2 - Calcular o dimetro do pino submetido a corte duplo, por uma carga de 1,2kN, sendo Ao ABNT 1010 LQ e Sg = 2.

3 - Uma engrenagem transmite um torque de 400N.m. No mesmo eixo da engrenagem h uma luva de acoplamento para um motor eltrico com 4 parafusos cujos centros esto distantes 6 cm do eixo. O eixo possui dimetro = 50 mm.

EXERCCIOS

Calcular a largura da chaveta (comprimento = 6 cm) e o dimetro dos parafusos, considerando ao ABNT 1020 LQ e Sg = 3. Posteriormente, calcular tenso de esmagamento para os parafusos (espessura da luva = 12 mm) e chaveta (sendo altura = 1,4 vezes a largura e t1 = 60% da altura). Caso a tenso de esmagamento seja superior, redimensione os elementos.