Juntas e Parafusos

7/23/2019 Juntas e Parafusos

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Elementos de fixao

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Aula 8

Projeto de juntas e parafusos

Elementos de mquinas 2 Juntas e parafusos

Autor: Prof. Marcos Souza Lenzi

[email protected]


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Elementos de fixao

Rebites, parafusos, porcas, arruelas, anis elsticos, etc.

Rebite Parafuso Porca

Anel elsticoArruela



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Juntas e Parafusos: introduo

Dentre os elementos de mquinas, o parafuso o que se utiliza com

maior frequncia:Os parafusos so empregados sob vrias formas:

Parafusos de fixao, para junes desmontveis;

Parafusos obturadorespara abrir / tampar orifcios;

Parafusos de potncia (ou parafusos de avano), que transmitemgrandes foras axiais atravs de pequenas foras tangenciais(prensa, morsa, macaco, etc);

Parafusos de movimento, para a transformao de movimentosrotativos em retinneos (morsa) ou vice-versa;



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Dentre os elementos de mquinas, o parafuso o que se utiliza com

maior frequncia:Os parafusos so empregados sob vrias formas:

Parafusos de fixao, para junes desmontveis;

Parafusos obturadorespara abrir / tampar orifcios;

Parafusos de ajustagem, para iniciais ou ajustes de eliminaode folga ou compenso de desgastes;

Parafusos de potncia (ou parafusos de avano), que transmitemgrandes foras axiais atravs de pequenas foras tangenciais(prensa, morsa, macaco, etc);

Parafusos de movimento, para a transformao de movimentosrotativos em retinneos (morsa) ou vice-versa;



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Boeing 747

2,5 milhes de parafusos; 70.000 parafusos de titnio; U$150.000.00 em parafusos.

Maior fabricante de fixadores da Amrica Latina; Capacidade produtiva de 6 mil toneladas/ms; Atende 20 mil clientes em mais de 20 pases.



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Padronizao de rosca

Rosca uma hlice que faz com que o parafuso avance

sobre o material ou porca quando rotacionado:

Aps a Segunda Guerra Mundial, as formas de roscas foram

padronizadas: UNS (Unified National Standard): Inglaterra, Canad e EUA;

ISO (International Standards Organization, 1948): padro mundial.

Avano l


pnl .

n: nmero de filetes de rosca


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Terminologia de roscas

Roscas afiadas em v para clareza; as cristas e as razes so,

aplanadas ou arredondadas durante a operao de conformao.

Passo de rosca p: distncia entre roscas adjacentes;

Crista e raiz: planas para evitar concentraes de

tenses;Dimetro maior d: maior dimetro da rosca do paraf.

Dimetro menor dr: menor

dimetro da rosca do paraf;

Dimetro primitivo dp:

definido em termos do passode rosca p. Diferem entre

UNS e ISO.

Todas as roscas so feitas

conforme a regra da mo direita,

exceto casos especiais.

primitivo



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Sries padro para roscas UNS

Existem 3 sries padro de famlias de dimetro primitivo (ou de

flanco) para as roscas de padro UNS: Passo grosso (UNC): recomendada para aplicaes comuns

especialmente quando 1) repetidas remoes do parafuso, e 2)material mole;

Passo fino (UNF): mais resistente ao afrouxamente decorrente devibraes utilizadas em automveis, avies, etc;

Passo ultrafino (UNEF): utilizadas quando a espessura de parede limitada e roscas pequenas so uma vantagem.



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Intervalos de tolerncia para roscas

Os padres UNS e ISO definem intervalos de tolerncia para roscas

internas e externas de maneira a controlar o seu ajuste: Classe 1: possui tolerncias mais largas e utiliza fixadores de

qualidade comercial (pouco custoso) uso casual em residncias;

Classe 2: possui tolerncias mais estreitas; recomendado para uso

geral em projetos de mquinas; Classe 3: maior preciso de ajuste maior custo.

A e B: A para roscas externas e B para roscas internas



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Especificao de roscas

Uma rosca especificada a partir de um cdigo que define:

Srie (UNC, UNF, UNEF) Dimetro;

Passo ;

Classe de ajuste;

UNS: nmero de roscas por polegada

ISO: dimenso do passo em [mm]

Exemplo 1 Exemplo 2 (rosca mtrica)

Rosca externa de

Dimetro 0,25in

20 filetes por polegada

Srie grossa

Classe 2 de ajuste

Rosca externa

12mm de dimetro

Rosca ISO1,75mm de passo



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Rosca de perfil mtrico M

Perfil bsico da ISO 68 com roscas simtricas de 60:



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Padronizao das roscasParafusos UNC e UNFParafusos ISO

Note que o tamanho de rosca especificado ao dar o passo p (ISO) ou o

nmero de roscasNpor polegadas (UNS)

2

24

rp

t

ddA

d

pddp 649519.0

pddr 226869.1



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Parafusos de potncia


Parafusos de potncia ou parafusos de avano so utilizadospara converter movimento rotacional em linear. Ex: prensa,morsa, macaco, etc

So capazes de produzir grande vantagem mecnica, levantarou mover grandes cargas. Nestes casos, como as forasatuantes so altas, as roscas devem ser mais resistentes.

(a) Rosca quadrada (b) Rosca Acme (ou trapezoidal)

Os perfis mais recomendados so:

Passos preferidos,

em polegadas


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14Elementos de mquinas 2 Juntas e parafusos


(a) Levantando uma carga:

(b) Abaixando uma carga:

Considere a fora F agindo em uma nica roscacom dimetro d

m

e ngulo de hlice :


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Podemos igualar a normal N para levantamento eabaixamento de carga, para obter as seguintes expresses:



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O torque requerido para o levantamento ou abaixamento, de talmaneira que supere a frico e movimente a carga dado por:


O torque dado porPRou PL vezes dm/2. Logo,

A eficincia de parafusos de potncia dada pelarazo entre o torque sem frico T0 e TR:

Pode ocorrer que o avano grande ou o atrito pequeno. Nestes casos (TLnegativo), a carga pode baixar por si mesma, fazendo o parafuso rodar sem

qualquer esforo interno: condio autobloqueante. Logo, a condio paraautobloqueio ou


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As equaes anteriores foram desenvolvidas para roscas quadradas.

No caso de roscas ACME (trapezoidal) ou outras roscas, a carga derosca normal est inclinada relativamente ao eixo, devido ao ngulo derosca 2 e ao ngulo de avano.

Visto que os ngulos de avano so pequenos, essa inclinao pode serdesprezada e somente o efeito do ngulo de rosca ser considerado.

sec

sec

2 lfd

dflFdT

m

mmR

P f d i


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Em parafusos de potncia, geralmente um terceiro componente deve serutilizado entre os membro rotantes a fim de suportara componente axial,quando o parafuso carregado axialmente: mancal axial ou colar

importante tambm incluir o torque de atrito produzido pelo colar

2cc

cdfFT

ondefc o coeficiente de atrito e dc odimetro friccional

FfF cc

2c

cc

dFT

T


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Tenses nas roscas

Admitindo que a carga seja uniformemente ditribuda ao

longo da altura h, teremos a tenso de cisalhamento dada por:

onde, e nmero de filetessob tenso

Rosca quadrada

T


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Tenses nas roscas

A tenso cisalhante na raiz do filete, onde o dimetro o

dimetro menor, teremos:

Para o dimetro nominal do parafuso, temos:

As tenses dadas por estas equaes so mdias, pelo fato de seconsiderar que os filetes distribuem a carga igualmente. Em vistadisso, fatores de segurana maiores que 2 devem ser usadas para finsde projeto.

T


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Tenses nas roscas

Sob a ponto de vita das tenses normais, a tenso de

compresso superficial na rosca dada por:

Substituindo o valor da rea e o nmero de filetes teremos:

Neste caso, a rea dada como:

Estas expresses indicam que possvel adotar uma altura h da porcapara que a falha no ocorra por cisalhamento dos filetes (no parafusoe porca), nem pela tenso de compresso dos filetes.

Rosca quadrada

E l 1


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Exemplo 1

Um parafuso de potncia de uma s rosca tem dimetro mdio de 25 mm, com um

passo de 5 mm. Uma carga vertical nesse parafuso alcana um mximo de 6 kN. Os

coeficientes de frico so 0,05 para o colar e 0,08 para as roscas. O dimetro friccionaldo colar de 40 mm. Encontre a eficincia global e o torque para elevar e baixar a carga

mmmmpnl 551.

mNN

TR .82,160,6005,008,0025,0

025,008,0005,0

2

025,06000

c

m

mmR T

lfd

dflFdT

2

mN

dfFT ccc .0,6

2

040,005,06000

2

E emplo 1


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Exemplo 1

c

m

mmL T

lfdldfFdT

2

mNTL .201,66201,00,6005,008,0025,0

005,0025,008,0

2

025,06000

28,0

82,162

005,06000

2

0

RR T

Fl

T

Te

Exemplo 2


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Exemplo 2

Um parafuso de potncia de uma nica rosca quadrada apresenta uma potncia de entrada de

3kW a uma frequncia de 1rev/s. O parafuso tem dimetro de 36 mm e um passo de 6 mm.

Os coeficientes friccionais so 0,14 para as roscas e 0,09 para o colar, com um raio de fricodesse ltimo de 45 mm. Encontre a carga resistente axial F para levantamento e a eficincia

combinada do parafuso e do colar.

mmdm 33336 mmpl 6

22cc

m

mmR

dfF

lfd

dflFdT

f 2 TP

mNPT .4772

3000

(a) Rosca quadrada

Exemplo 2


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Exemplo 2

NF 0,65

34,7

477

130,04772

60,65

20

RR T

Fl

T

Te

2

9009,0

614,033

3314,06

2

33 FFTR

mNFTR .34,7

22

cc

m

mmR

dfF

lfd

dflFdT

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