Engates Rpidos

Antonio J. Pontes

Dept. Eng. PolmerosUMinho

ObjectivosI t d Introduo

Vantagens na utilizao deste tipo de ligaesligaesO que ter em ateno aquando a utilizao dos engates rpidos?g p

RequisitosDas ligaesD t i lDo materialDo desenhoDe seguranaDe segurana

Antonio J. Pontes

Tipos fundamentaisG h l tiGanchos elsticos

De seco constanteDe seco varivelDe seco varivelEm UEm LDe orifcio

Montagens cilndricasRt lRtulas

Formulrio

Antonio J. Pontes

Objectivos

No final deste mdulo dever ser capaz de responder a l t t ialgumas questes, tais como:

Vantagens/Desvantagens da utilizao deste tipo de ligao;Tipos de engates rpidos e suas aplicaes;Dimensionamento de engates rpidos.

Antonio J. Pontes

Introduo

Os engates rpidos so mtodos simples de montagem de componentes. pNestas ligaes, uma das peas apresenta uma salincia, uma sobre-espessura ou ainda, ganchos que se vo alojar

t d d h d dnum recesso na outra pea e que podem ser desenhados de acordo com o tipo de desmontagem pretendida - fcil ou indesmontvelindesmontvel.

Montagem permanente Montagem desmontvel

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Esta soluo permite a montagem rpida e amontagem rpida e a minimizao do nmero de componentes para uma ligao, sendo por isso uma dassendo por isso uma das maneiras menos dispendiosas de se montarem peas.

No projecto de engates rpidos, importante conhecer a tenso

i i i mecnica a que as vigas iro estar sujeitas durante e depois da montagem, o nmero de g ,vezes que esta ligao ir estar sujeita montagem e desmontagem e os limitesdesmontagem e os limites mecnicos do material seleccionado.

Antonio J. Pontes

Estes engates podem ser usados para unir peas feitas de diferentes polmeros ou materiais como plstico ede diferentes polmeros ou materiais, como plstico e metal.A fora da montagem depende do material utilizado, daA fora da montagem depende do material utilizado, da sua geometria e das foras que actuam na montagem.

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Vantagens na utilizao deste tipo de ligaes

Reduo de custos; P d t d d t d d Podem ser montados e desmontados, quando projectados para esse efeito;So tipicamente desenhados para uma montagem So, tipicamente, desenhados para uma montagem fcil;

Substituem parafusos e porcas; Substituem parafusos e porcas; So moldados como um componente integral da pea

plstica;plstica; No so necessrias soldaduras ou adesivos.

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O que ter em ateno aquando a utilizao dos t id ?engates rpidos?

Alguns desenhos requerem ferramentas de custo mais elevado;

Os engates que sejam montados sob presso quebram;

So susceptveis a quebras devido a um mau t t t b t i ttratamento e abuso anterior montagem;

Os engates com selos hermticos so de difcil desenho Se a viga e/ou a salincia relaxar podedesenho. Se a viga e/ou a salincia relaxar, pode diminuir a eficincia do selo.

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Requisitos

Requisitos das Ligaes

Uma das especificaes mais correntes nestes tipos de ligaes a ausncia de folgasde ligaes a ausncia de folgas.

As ligaes de engate rpido devem ser fceis de montar e permitir a montagem s cegasmontar e permitir a montagem s cegas.

Devem exigir uma fora de montagem reduzida e, normalmente, superior fora de desmontagem.normalmente, superior fora de desmontagem.

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Requisitos do MaterialRequisitos do Material

Resistncia aos UV caso contrrio, as superfciesResistncia aos UV caso contrrio, as superfcies expostas ao sol podero deteriorar-se com o tempo

Compatibilidade com tinta no caso do produto necessitarCompatibilidade com tinta no caso do produto necessitar de pintura

Aditivos alguns aditivos reduzem as propriedades do Aditivos alguns aditivos reduzem as propriedades do material

Condies trmicas extremas ambas as partes Condies trmicas extremas ambas as partes constituintes do engate podem contrair ou expandir, consoante a temperatura a que se encontram sujeitas

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Resistncia qumica tambm os produtos qumicos a que ambas as partes podero estar sujeitas devero ser considerados

Resistncia propagao de ruptura importante Resistncia propagao de ruptura importante, aquando do dimensionamento dos engates, seleccionar um polmero com a referida propriedade numa escala reduzida

Resistncia ao desgaste trata-se de uma especificao de grande importncia, principalmente tratando-se de engates temporrios sujeitos a inmeras montagens e desmontagenstemporrios, sujeitos a inmeras montagens e desmontagens.

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Requisitos do DesenhoRequisitos do Desenho

Usar formas simples - Uma das regras mais importante manter o desenho o mais simples quanto possvel.

Deve existir espao suficiente para as funes de cada uma das partes constituintes assim como para as mos edas partes constituintes, assim como para as mos e ferramentas durante a montagem/desmontagem dos ganchos.

Arredondar todos os cantos, tanto externos como internos

TR %102int=

( )( )ti i tRTRRext

2%10

2int

int

+=( )etipicamentmmR 2int =

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Requisitos de SeguranaRequisitos de Segurana

Os materiais que contm um distinto ponto de cedncia em partes que vo ser engatadas apenas uma nica vez, devero ter um coeficiente de

d 1 5 t t isegurana de, aprox., 1.5; para engates temporrios, este coeficiente dever ser 2.5.

Para materiais que no exibem um ponto de cedncia distinto, como polmeros reforados, os coeficientes devero ser 2 e 3 25 para montagens permanentes edevero ser 2 e 3.25, para montagens permanentes e temporrias, respectivamente.

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Tipos Fundamentais

Ganchos elsticos Ganchos elsticos

Montagens cilndricas

Rt l Rtulas

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Ganchos ElsticosGanchos ElsticosFuncionamento

Os ganchos elsticos so essencialmente molasessencialmente molas lineares a trabalhar flexo encastradas numaflexo, encastradas numa das extremidades.

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Existem em cinco formas diferentes, consoante a sua seco: de seco constante de seco varivel em U

L em L de orifcio

Antonio J. Pontes

De Seco ConstanteDe Seco Constante

Este tipo de engate caracteriza-se por a sua viga apresentar uma seco constante; o que significa queapresentar uma seco constante; o que significa que as suas dimenses (altura e largura) so as mesmas, desde a zona de encastramento at zona de engatedesde a zona de encastramento at zona de engate, propriamente dita.

Antonio J. Pontes

O comprimento da viga (lm) deve ser, pelo menos, e, preferencialmente, .

h5h10e, preferencialmente, .h10

Folga de interferncia r

r L1 L2

H=L1-L2H

h

m

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Para seces rectangulares (Outras Seces)Para seces rectangulares (Outras Seces)P

HL

Tenso flexoI

PLh2

= E - mdulo secanteI d i i

D fl

I2

PL3

I - momento de inrcia

- deformaoDeflexo

EIPLH3

=L22

Usando a Lei de Hooke E= hLH

32=

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mP

F

R

d

N mh

comom

mtgF

1P += 3max ...3 HIEP =

mm tg.1 3max L

A fora de montagem dada por:A fora de montagem dada por:

tgHEIF 3 += Com m entre 15 30 tgLF .13 =Com m entre 15 30

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dFd

PR

d

N mh

A fora de desmontagem dada por:

dd t

tgL

HIEF

1...3

3

+=dtgL .13

Com d entre 30 45Com d entre 30 45Se d = 90 a ligao torna-se indesmontvel

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De Seco VarivelDe Seco Varivel

Este tipo de engate caracteriza-se por a sua viga no apresentar uma seco constante As suas dimensesapresentar uma seco constante. As suas dimenses (altura e/ou largura) diminuem linearmente, desde a zona de encastramento at zona de engate como sezona de encastramento at zona de engate, como se pode ver pelas figuras seguintes.

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A fora de montagem (Fm) e de desmontagem (Fd), so dadas, respectivamente, por:

m etgPF +=m

m etgPF 1

d

dd tg

tgPF

+= 1

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Tanto os engates de seco constante como os de secoTanto os engates de seco constante como os de secovarivel podem apresentar as seguintes secesgeomtricas:geomtricas:

Rectangular Trapezoidal Triangular

Circular Donuts Semi crculo ElipsoidalCircular Donuts Semi-crculo Elipsoidal

Antonio J. Pontes

Em UEm UEste tipo de engate caracteriza-se por apresentar, como o prprio nome indica uma viga em forma de U podem ainda subdividir-senome indica, uma viga em forma de U. podem ainda subdividir se em dois tipos, consoante a altura da viga na zona de engate.

Ti I Ti IITipo I Tipo II .

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A flexo (H) pode ser calculada atravs das seguintes equaes:equaes:

Tipo ITipo I

( )[ ] ( ){ }222121221131 336829618 LLLLLrrLLrLEIFH +++++= Ti II

( )[ ] ( ){ }2211211118EITipo II

( )[ ]{ }233F ( )[ ]{ }2113331 823246 rrLLrLLEIFH ++++=

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Em LEm L

Este tipo de engate caracteriza-se por apresentar, como o prprio nome indica uma viga em forma de Lprprio nome indica, uma viga em forma de L.

A sua flexo pode ser calculada atravs da seguinte frmula:

( ) ( )[ ]2121221311 12823412 rLLrLrLrLEIFH +++++= Antonio J. Pontes

De OrifcioDe Orifcio

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A fora de montagem mxima dada pela seguinteequao:

+= tanPFm

equao:

tan1PFm

( )[ ] ( )[ ] hl lh IllLLIllLIIEyP

32

31

332

31 2681.12093.1

3

++= +Sendo [ ] [ ]

3thI3WhIE

12Ih =

12Il =Em que e

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Montagens CilndricasMontagens CilndricasFuncionamento

Nas montagens cilndricas,

duma das peas tem um rebaixo exterior ou uma

b Asobrespessura. A pea conjugada dever apresentar uma ranhuraapresentar uma ranhura perifrica ou i l t fsimplesmente um furo

vazado correspondente.

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A fora de montagem/desmontagem obtida por:p presso de montagemp presso de montagemDe dimetro exterior da pea interiorb largura do ressalto

tgtgbDpF e

+=1

2

coeficiente de atrito ngulos de montagem

g

Di dimetro mnimo da pea exteriorK coeficiente de formaK

EDHp

i

1=Sendo

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12

+

aD

1

1

1

2 +

+=a

e

D

DKPor sua vez,

1 e

a

D

Sendo Da o dimetro exterior da pea exterior e DDHSendo Da o dimetro exterior da pea exterior e ei DDH =7

5

K

1

3

1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5

Da/De

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RtulasRtulasFuncionamento

As ligaes com rtulas so utilizadas quando h qnecessidade de garantir movimentos rotacionais relativos.

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A fora de montagem : tgDaDpF i

+=1

2

tgDi 1

Em que: eH 1 DDHEm que: eK

EDHpe

1= ei DDH =

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Teste I

Quais os cuidados a ter durante o projecto de engates rpidos?

Ausncia de folgas Ausncia de folgas Devem ser difceis de montar

Arredondar todos os cantos Arredondar todos os cantos

Suponha que lhe pedido para dimensionar um gancho elstico Suponha que lhe pedido para dimensionar um gancho elstico para o comando de uma televiso. Que requisitos consideraria importantes para proceder seleco do material?p p p

Resistncia aos UV Resistncia ao desgasteResistncia ao desgaste Moldao por extruso

Antonio J. Pontes

Sendo:

h

b h = 2.5 mmL = 12.5 mmb = 3 mmh

L

b = 3 mmE = 689 MPa =0.2

L

= 30 = 1.5%Determine a fora de montagem.

14 2 N 14.2 N 5.23 N

7 89 N 7.89 N

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Formulrio

Seco da viga: Quadrangular/Rectangular

yhbA =rea

x

hC

123bhI =

LH22

Momento de inrcia

Seco hLH

32=

LH21=

Seco uniforme

b uniforme; h da zona livre

b hH 92.0=

L21

Deflexo = h da zona encastrada

h uniforme; b da zona livre

hLH

2

17.11=b da zona livre = b da zona

encastrada

Antonio J. Pontes

Seco da viga: Trapezoidal

a

rea (A) ( )bhAy

x

rea (A) ( )bahA += 2M t d i i (I) ( )babah ++ 223 4h C Momento de inrcia (I) ( )( )ba

babahI +

++= 436

2b Deflexo (H) h

LbabaH

2

2 ++=

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Seco da viga: Semi-Circular

rea (A)2rA =

y

rea (A)2A =

Momento de inrcia (I)4rI C

x

Momento de inrcia (I)8I =

Deflexo (H) LH 25780r

Deflexo (H) r

H 578.0=

Antonio J. Pontes

Seco da viga: Quarto de Crculo

rea (A) 2rA =Cy

arCy

3sin2 =y

xC

Momento de inrcia (I) ( ) = aarI 2sin2

14

4 Cy r

Deflexo (H) rLH

2

55.0=

Antonio J. Pontes