Baixe Telecurso 2000 Volume 1 e 2 - Apostilas - Física Parte1 e outras Notas de estudo em PDF para Física, somente na Docsity! 1 A U L A 1 A U L Introdução Elementos de fixação constitui uma unidade de 13 aulas que faz parte do módulo Elementos de Máquinas. Nessa unidade, você vai estudar os principais elementos de fixação: rebites, pinos, cavilhas, cupilhas ou contrapinos, parafusos, porcas, arruelas, anéis elásticos e chavetas. Você pode estar pensando por que deve estudar esses elementos, não é? A resposta é simples: como mecânico, você precisa, necessariamente, conhecer tudo sobre máquinas, inclusive suas peças que são unidas ou fixadas entre si. Assim, você ficará capacitado para operar máquinas, identificar seus possíveis defeitos e até mesmo corrigi-los. Na primeira aula, você terá uma visão geral de todos os elementos de fixação que serão estudados ao longo das 12 aulas seguintes. As aulas 2 a5 apresentam informações sobre rebites, pinos, cavilhas, cupilhas ou contrapinos. Nas aulas 6 a 9, você vai conhecer parafusos, suas características, forma de uso, tipos e os cálculos necessários para seu emprego na prática. Nas aulas 10 a 13, você vai estudar, com detalhes, porcas, arruelas, anéis elásticos e chavetas. De cada um desses elementos de fixação, você terá informa- ções relativas a características, material de fabricação, função, forma de uso, desenho técnico e cálculos necessários para fixação de peças. Elementos de fixação Se você vai fazer uma caixa de papelão, possivelmente usará cola, fita adesiva ou grampos para unir as partes da caixa. Por outro lado, se você pretende fazer uma caixa ou engradado de madeira, usará pregos ou taxas para unir as partes. Introdução aos elementos de fixação 1 A U L A Na mecânica é muito comum a ne- cessidade de unir peças como chapas, perfis e barras. Qualquer construção, por mais simples que seja, exige união de peças entre si. Entretanto, em mecânica as peças a serem unidas, exigem elementos própri- os de união que são denominados elementos de fixação. Numa classificação geral, os elementos de fixação mais usados em mecânica são: rebites, pinos, cavilhas, parafusos, porcas, arruelas, chavetas etc. Você vai estudar cada um desses elementos de fixação para conhecer suas características, o material de que é feito, suas aplicações, representação, simbologia e alguns cálculos necessários para seu emprego. 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. 1 A U L A Porca A porca tem forma de prisma, de cilindro etc. Apresenta um furo roscado. Através desse furo, a porca é atarraxada ao parafuso. Arruela A arruela é um disco metálico com um furo no centro. O corpo do parafuso passa por esse furo. Anel elástico O anel elástico é usado para impedir deslocamento de eixos. Serve, também, para posicionar ou limitar o movimento de uma peça que desliza sobre um eixo. Chaveta A chaveta tem corpo em forma prismática ou cilíndrica que pode ter faces paralelas ou inclinadas, em função da grandeza do esforço e do tipo de movimen- to que deve transmitir. Alguns autores classificam a chaveta como elementos de fixação e outros au- tores, como elementos de transmissão. Na verdade, a chaveta desempenha as duas funções. porca sextavada chaveta 1 A U L ANos exercícios a seguir, você tem oportunidade de verificar sua aprendi- zagem. Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 A união de peças é feita com elementos de máquinas de: a) ( ) transmissão; b) ( ) fixação; c) ( ) vedação. Exercício 2 Rebites, cavilhas, pinos são elementos de máquinas de: a) ( ) transmissão; b) ( ) articulação; c) ( ) fixação. Exercício 3 Uma fixação com elementos de máquinas pode ser: a) ( ) móvel ou permanente; b) ( ) móvel ou articulada; c) ( ) fixa ou permanente. Exercício 4 Numa união permanente você usa: a) ( ) pino ou chaveta; b) ( ) solda ou rebite; c) ( ) porca ou arruela. Exercícios 2 A U L A 2 A U L Introdução Um mecânico tem duas tarefas: consertar uma panela cujo cabo caiu e unir duas barras chatas para fechar uma grade. A questão é a seguinte: qual elemento de fixação é o mais adequado para Solda ou rebite? Nos dois casos é necessário fazer uniões permanentes. Que o cabo fique bem fixado à panela e que as duas barras fiquem bem fixadas entre si. A solda é um bom meio de fixação mas, por causa do calor, ela causa alterações na superfície da panela e das barras. O elemento mais indicado, portanto, é o rebite. Como vimos na aula anterior, a fixação por rebites é um meio de união permanente. O mecânico usou rebites para consertar a panela e unir as grades. Veja o resultado: Devido à importância dos rebites como elementos de fixação permanente, eles serão estudados nesta e nas duas aulas a seguir. Um rebite compõe-se de um corpo em forma de eixo cilíndrico e de uma cabeça. A cabeça pode ter vários formatos. Rebites I 2 A U L AO que significa 2 ´ d para um rebite de cabeça redonda larga, por exemplo? Significa que o diâmetro da cabeça desse rebite é duas vezes o diâmetro do seu corpo. Se o rebite tiver um corpo com diâmetro de 5 mm, o diâmetro de sua cabeça será igual a 10 mm, pois 2 ´ 5 mm = 10 mm. Essa forma de cálculo é a mesma para os demais rebites. O quadro apresenta alguns tipos de rebite, segundo a forma de suas cabeças. Mas é grande a variedade dos tipos de rebite. Um mecânico precisa conhecer o maior número possível para saber escolher o mais adequado a cada trabalho a ser feito. Vamos ver outros exemplos. Em estruturas metálicas, você vai usar rebites de aço de cabeça redonda: · Diâmetros padronizados: de 10 até 36 mm (d). · Comprimentos úteis padronizados: de 10 até 150 mm (L). Em serviços de funilaria você vai empregar, principalmente, rebites com cabeça redonda ou com cabeça escareada. Veja as figuras que representam esses dois tipos de rebites e suas dimensões: Existem também rebites com nomes especiais: de tubo, de alojamento explosivo etc. O rebite explosivo contém uma pequena cavidade cheia de carga explosiva. Ao se aplicar um dispositivo elétrico na cavidade, ocorre a explosão. Para que você conheça um pouco esses rebites com denominações especiais, apresentamos ilustrações de alguns deles. 2 A U L A Além desses rebites, destaca-se, pela sua importância, o rebite de repuxo, conhecido por “rebite pop”. É um elemento especial de união, empregado para fixar peças com rapidez, economia e simplicidade. Abaixo mostramos a nomenclatura de um rebite de repuxo. Os rebites de repuxo podem ser fabricados com os seguintes materiais metálicos: aço-carbono; aço inoxidável; alumínio; cobre; monel (liga de níquel e cobre). 2 A U L AEspecificação de rebites Vamos supor que você precise unir peças para fazer uma montagem com barras de metal ou outro tipo de peça. Se essa união for do tipo de fixação permanente, você vai usar rebites. Para adquirir os rebites adequados ao seu trabalho, é necessário que você conheça suas especificações, ou seja: · de que material é feito; · o tipo de sua cabeça; · o diâmetro do seu corpo; · o seu comprimento útil. O comprimento útil do rebite corresponde à parte do corpo que vai formar a união. A parte que vai ficar fora da união 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. O símbolo usado para indicar comprimento útil é L e o símbolo para indicar a sobra necessária é z. Na especificação do rebite é importante você saber qual será o seu compri- mento útil (L) e a sobra necessária (z). Nesse caso, é preciso levar em conta: · o diâmetro do rebite; · o tipo de cabeça a ser formado; · o modo como vai ser fixado o rebite: a frio ou a quente. As figuras mostram o excesso de material (z) necessário para se formar a segunda cabeça do rebite em função dos formatos da cabeça, do comprimento útil (L) e do diâmetro do rebite (d). Para solicitar ou comprar rebites você deverá indicar todas as especificações. Por exemplo: · material do rebite: rebite de aço 1.006 - 1.010; · tipo de cabeça: redondo; · diâmetro do corpo: 1 4 " ´ 3 4 " de comprimento útil. Normalmente, o pedido de rebites é feito conforme o exemplo: Rebite de alumínio, cabeça chata, de 3 32 " ´ 1 2 " 3 A U L A Após as chapas serem prensadas, o rebite é martelado até encorpar, isto é, dilatar e preencher totalmente o furo. Depois, com o martelo de bola, o rebite é “boleado”, ou seja, é martelado até começar a se arredondar. A ilustração mostra o “boleamento”. Em seguida, o formato da segunda cabeça é feito por meio de outra ferramenta chamada estampo, em cuja ponta existe uma cavidade que será usada como matriz para a cabeça redonda. Processo mecânico O processo mecânico é feito por meio de martelo pneumático ou de rebitadeiras pneumáticas e hidráulicas. O martelo pneumático é ligado a um compressor de ar por tubos flexíveis e trabalha sob uma pressão entre 5 Pa 7 Pa, controlada pela alavanca do cabo. O martelo funciona por meio de um pistão ou êmbolo que impulsiona a ferramenta existente na sua extremidade . Essa ferramenta é o estampo, que dá a forma à cabeça do rebite e pode ser trocado, dependendo da necessidade. Abaixo ilustramos, em corte, um tipo de martelo pneumático para rebitagem. Pa vem de Pascal e significa a força de 1 Newton (N), aplicada à superfície de 1 metro quadrado (m2). Newton é a força necessária para deslocar uma peça de 1 kg a uma distância de 1 metro em 1 segundo, sobre uma superfície sem atrito. 3 A U L AA rebitadeira pneumática ou hidráulica funciona por meio de pressão contínua. Essa máquina tem a forma de um C e é constituída de duas garras, uma fixa e outra móvel com estampos nas extremidades. Se compararmos o sistema manual com o mecânico, veremos que o sistema manual é utilizado para rebitar em locais de difícil acesso ou peças pequenas. A rebitagem por processo mecânico apresenta vantagens, principalmente quando é usada a rebitadeira pneumática ou hidráulica. Essa máquina é silenci- osa, trabalha com rapidez e permite rebitamento mais resistente, pois o rebite preenche totalmente o furo, sem deixar espaço. Entretanto, as rebitadeiras são máquinas grandes e fixas e não trabalham em qualquer posição. Nos casos em que é necessário o deslocamento da pessoa e da máquina, é preferível o uso do martelo pneumático. Rebitagem a quente e a frio Tanto a rebitagem manual como a mecânica podem ser feitas a quente ou a frio. Na rebitagem a quente o rebite é aquecido por meio de fornos a gás , elétricos ou maçarico até atingir a cor vermelho-brilhante. Depois o rebite é martelado à mão ou à máquina até adquirir o formato. Os fornos possibilitam um controle perfeito da temperatura necessária para aquecer o rebite. Já o maçarico apresenta a vantagem de permitir o deslocamento da fonte de calor para qualquer lugar. A rebitagem a quente é indicada para rebites com diâmetro superior a 6,35 mm, sendo aplicada, especialmente, em rebites de aço. A rebitagem a frio é feita por martelamento simples, sem utilizar qualquer fonte de calor. É indicada para rebites com diâmetro de até 6,3 mm, se o trabalho for à mão, e de 10 mm, se for à máquina. Usa-se na rebitagem a frio rebites de aço, alumínio etc. Ferramentas para rebitagem Você vai ver um exemplo de como se faz rebitagem, usando rebite de cabeça escareada chata. Assim, você terá uma noção do processo de rebitagem. Antes, porém, é preciso que você conheça as principais ferramentas usadas na rebitagem: estampo, contra-estampo e repuxador. Estampo É uma ferramenta usada para dar forma a uma peça. 3 A U L A O estampo utilizado na rebitagem manual é feito de aço temperado e apresenta três partes: cabeça, corpo e ponta. Na ponta existe um rebaixo, utilizado para dar formato final à segunda cabeça do rebite. Contra-estampo O contra-estampo é na verdade um estampo colocado em posição oposta à do estampo. Também é de aço temperado e apresenta um rebaixo semi-esférico no qual é introduzida a cabeça do rebite. O rebaixo semi-esférico pode apresentar vários diâmetros a fim de alojar cabeças de rebites de diversas dimensões. Abaixo mostramos um modelo de contra-estampo. No caso de peças pequenas, pode-se utilizar o contra-estampo fixo a uma morsa; no caso de peças grandes, o contra-estampo pode ser apoiado no piso, sobre uma chapa de proteção. Repuxador O repuxador comprime as chapas a serem rebitadas. É feito de aço tempera- do e apresenta três partes: cabeça, corpo e face. Na face existe um furo que aloja a extremidade livre do rebite. estampo para rebites repuxador para rebites 4 A U L A Para rebitar peças, não basta você conhe- cer rebites e os processos de rebitagem. Se, por exemplo, você vai rebitar chapas é preciso saber que tipo de rebitagem vai ser usado - de acordo com a largura e o número de chapas, a aplicação e o número de fileiras de rebites. Ainda, você precisará fazer cálculos para adequar os rebites à espessura das chapas. Essas duas questões serão estudadas nesta aula. Além delas, você vai ver quais erros podem ser cometidos na rebitagem e como poderá corrigi-los. Tipos de rebitagem Os tipos de rebitagem variam de acordo com a largura das chapas que serão rebitadas e o esforço a que serão submetidas. Assim, temos a rebitagem de recobrimento, de recobrimento simples e de recobrimento duplo. Rebitagem de recobrimento Na rebitagem de recobrimento, as chapas são apenas sobrepostas e rebitadas. Esse tipo destina-se somente a suportar esforços e é empregado na fabricação de vigas e de estruturas metálicas. Introdução 4 U L A Rebites III 4 A U L A Rebitagem de recobrimento simples É destinada a suportar esforços e permitir fechamen- to ou vedação. É empregada na construção de caldeiras a vapor e recipientes de ar comprimido. Nessa rebitagem as chapas se justapõem e sobre elas estende-se uma outra chapa para cobri-las. Rebitagem de recobrimento duplo Usada unicamente para uma perfeita vedação. É empregada na construção de chaminés e recipi- entes de gás para iluminação. As chapas são justa- postas e envolvidas por duas outras chapas que as recobrem dos dois lados. Quanto ao número de rebites que devem ser colocados, pode-se ver que, dependendo da largura das chapas ou do número de chapas que recobrem a junta, é necessário colocar uma, duas ou mais fileiras de rebites. Quanto à distribuição dos rebites, existem vários fatores a considerar: o comprimento da chapa, a distância entre a borda e o rebite mais próximo, o diâmetro do rebite e o passo. O passo é a distância entre os eixos dos rebites de uma mesma fileira. O passo deve ser bem calculado para não ocasionar empenamento das chapas. No caso de junções que exijam boa vedação, o passo deve ser equivalente a duas vezes e meia ou três vezes o diâmetro do corpo do rebite. A distância entre os rebites e a borda das chapas deve ser igual a pelo menos uma vez e meia o diâmetro do corpo dos rebites mais próximos a essa borda. 4 A U L AO cálculo de distribuição dos rebites é feito por projetistas que deverão levar em conta a finalidade da rebitagem, o esforço que as chapas sofrerão, o tipo de junta necessário e a dimensão das chapas, entre outros dados do projeto. Por essa razão, o profissional encarregado pela rebitagem receberá os cálculos já prontos junto com o projeto a ser executado. Cálculos para rebitagem Para rebitar, é preciso escolher o rebite adequado em função da espessura das chapas a serem fixadas, do diâmetro do furo e do comprimento excedente do rebite, que vai formar a segunda cabeça. Veja a seguir como fazer esses cálculos. Cálculo do diâmetro do rebite A escolha do rebite é feita de acordo com a espessura das chapas que se quer rebitar. A prática recomenda que se considere a chapa de menor espessura e se multiplique esse valor por 1,5, segundo a fórmula: d = 1,5 · < S onde: d = diâmetro; < S = menor espessura; 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 o diâmetro do rebite? Solução: d = 1,5 · < S d = 1,5 · 4 mm d = 6,0 mm Geralmente, os rebites comerciais são fornecidos com as dimensões em polegadas; portanto é necessário escolher um rebite com um valor que mais se aproxime da dimensão obtida em milímetros pelo cálculo. Assim, no exemplo acima, o rebite comercial que mais se aproxima da dimensão 6,0mm é o rebite de diâmetro 1/4". Cálculo do diâmetro do furo O diâmetro do furo pode ser calculado multiplicando-se o diâmetro do rebite pela constante 1,06. Matematicamente, pode-se escrever: dF = dR · 1,06 onde: dF = diâmetro do furo; dR = diâmetro do rebite; 1,06 = constante ou valor predeterminado. 4 A U L A · Rebitagem descentralizada - Nesse caso, a segunda cabeça fica fora do eixo em relação ao corpo e à primeira cabeça do rebite e, com isso, perde sua capacidade de apertar as chapas. · Mal uso das ferramentas para fazer a cabeça - A cabeça do rebite é rebatida erradamente e apresenta irregularidades como rebarbas ou rachaduras. · O comprimento do corpo do rebite é pequeno em relação à espessura da chapa - Nessa situação, o material disponível para rebitar a segunda cabeça não é suficiente e ela fica incompleta, com uma superfície plana. Eliminação dos defeitos Para eliminar os defeitos é preciso remover a cabeça do rebite. Isso pode ser feito por três processos: com talhadeira, com lima e com esmerilhadeira. Eliminação com talhadeira A cabeça do rebite é aberta em duas partes e depois extraída. A cabeça do rebite pode ser extraída inteira, com uma talhadeira trabalhan- do de lado. 4 A U L ADepois de eliminada uma das cabeças, o restante do rebite é extraído com um saca-pinos sobre o qual se aplicam alguns golpes com o martelo. Eliminação com esmerilhadeira A esmerilhadeira é uma máquina-ferramenta que desgasta o material por meio da ação abrasiva exercida pelo rebolo. A cabeça do rebite pode ser esmerilhada e o corpo retirado com saca-pinos ou por meio de furação. Abaixo, é ilustrado um rebolo esmerilhando a cabeça de um rebite e uma broca removendo-o em seguida. Eliminação com lima A lima é usada quando se trata de chapas finas que não podem sofrer deformações. O corpo do rebite pode ser retirado por meio de furação, com broca de diâmetro pouco menor que o diâmetro do rebite. Para finalizar, algumas recomendações sobre procedimentos de segurança durante as operações de rebitagem: · Use óculos de segurança. · Use protetor auricular durante todo o trabalho. · Escreva com giz a palavra “quente” na peça onde houver rebites aquecidos. · Verifique se todas as ferramentas estão em ordem antes de iniciar o trabalho. · Tome cuidado quando executar rebitagem à máquina; é preciso saber operá- la corretamente. Vamos testar sua aprendizagem? Responda às questões dos exercícios. 4 A U L A Marque com um X a resposta correta Exercício 1 Os principais tipos de rebitagem são: a) ( ) recobrimento simples e duplo; b) ( ) recobrimento, recobrimento simples e duplo; c) ( ) recobrimento, recobrimento simples e paralelo. Exercício 2 Na rebitagem de recobrimento, as chapas são: a) ( ) sobrepostas e fundidas; b) ( ) sobrepostas e marteladas; c) ( ) sobrepostas e rebitadas. Exercício 3 Na vedação de chaminés usa-se o seguinte tipo de rebitagem: a) ( ) recobrimento; b) ( ) recobrimento duplo; c) ( ) recobrimento simples. Exercício 4 A rebitagem envolve cálculos relativos a: a) ( ) espessura da chapa, diâmetro do furo e comprimento excedente do rebite; b) ( ) espessura da chapa, diâmetro do corpo e da cabeça do rebite; c) ( ) espessura da chapa, diâmetro do furo e da cabeça do rebite. Exercício 5 Calcular o diâmetro do rebite para unir duas chapas de aço: uma com espessura de 3 mm e outra com espessura de 6 mm. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Exercícios 5 A U L APinos e cavilhas se diferenciam pelos seguintes fatores: · utilização · forma · tolerâncias de medidas · acabamento superficial · material · tratamento térmico pino de ajuste pino de ajuste pino de união 5 A U L A TIPO FUNÇÃO 1. Pino cônico Ação de centragem. 2. Pino cônico com A ação de retirada do pino de furos cegos é facilitada por haste roscada um simples aperto da porca. 3. Pino cilíndrico Requer um furo de tolerâncias rigorosas e é utilizado quando são aplicadas as forças cortantes. 4. Pino elástico Apresenta elevada resistência ao corte e pode ser ou pino tubular partido assentado em furos, com variação de diâmetro considerável. 5. Pino de guia Serve para alinhar elementos de máquinas. A distância entre os pinos deve ser bem calculada para evitar o risco de ruptura. Pinos Os pinos são usados em junções resistentes a vibrações. Há vários tipos de pino, segundo sua função. pino de guia Para especificar pinos e cavilhas deve-se levar em conta seu diâmetro nominal, seu comprimento e função do pino, indicada pela respectiva norma. Exemplo: Um pino de diâmetro nominal de 15mm, com comprimento de 20mm, a ser utilizado como pino cilíndrico, é designado: pino cônico: 10 x 60 DIN 1. Cavilha A cavilha é uma peça cilíndrica, fabricada em aço, cuja superfície externa recebe três entalhes que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos entalhes determinam os tipos de cavilha. Sua fixação é feita diretamente no furo aberto por broca, dispensando-se o acabamento e a precisao do furo alargado. 1 --- pino cônico 2 --- pino cônico com rosca 3 --- pino cilíndrico 4 --- pino elástico certo errado cavilhas fixação com cavilhas 5 A U L A TIPO NORMA UTILIZAÇÃO 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 KN 7 - Eixo de articulação de barras de estruturas, tramelas, ganchos, roletes e polias. Classificação de cavilhas Segue uma tabela de classificação de cavilhas segundo tipos, normas e utilização. Cupilha ou contrapino Cupilha é um arame de secção semi-circular, dobrado de modo a formar um corpo cilíndrico e uma cabeça. Sua função principal é a de travar outros elementos de máquinas como porcas. cavilhas 6 A U L A As roscas permitem a união e desmontagem de peças. Permitem, também, movimento de peças. O parafuso que movimenta a mandíbula móvel da morsa é um exemplo de movimento de peças. Os filetes das roscas apresentam vários perfis. Esses perfis, sempre unifor- mes, dão nome às roscas e condicionam sua aplicação. TIPOS DE ROSCAS (PERFIS) PERFIL DE FILETE APLICAÇÃO triangular trapezoidal Parafusos e porcas de fixação na união de peças. Ex.: Fixação da roda do carro. Parafusos que transmitem movimento suave e uniforme. Ex.: Fusos de máquinas. Parafusos de grandes diâmetros sujeitos a grandes esforços. Ex.: Equipamentos ferroviários. Parafusos que exercem grande esforço num só sentido Ex.: Macacos de catraca quadrado Parafusos que sofrem grandes esforços e choques. Ex.: Prensas e morsas. redondo rosca dente-de-serra 6 A U L ASentido de direção da rosca 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. Na rosca direita, o filete sobe da direita para a esquerda, conforme a figura. Na rosca esquerda, o filete sobe da esquerda para a direita, conforme a figura. Nomenclatura da rosca Independentemente da sua aplicação, as roscas têm os mesmos elementos, variando apenas os formatos e dimensões. P = passo (em mm) i = ângulo da hélice d = diâmetro externo c = crista d1 = diâmetro interno D = diâmetro do fundo da porca d2 = diâmetro do flanco D1 = diâmetro do furo da porca a = ângulo do filete h1 = altura do filete da porca f = fundo do filete h = altura do filete do parafuso Roscas triangulares As roscas triangulares classificam-se, segundo o seu perfil, em três tipos: · rosca métrica · rosca whitworth · rosca americana Para nosso estudo, vamos detalhar apenas dois tipos: a métrica e a whitworth. Rosca métrica ISO normal e rosca métrica ISO fina NBR 9527. 6 A U L A Ângulo do perfil da rosca: a = 60º. Diâmetro menor do parafuso (Æ do núcleo): d1 = d - 1,2268P. Diâmetro efetivo do parafuso (Æ médio): d2 = D2 = d - 0,6495P. Folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso: f = 0,045P. Diâmetro maior da porca: D = d + 2f: Diâmetro menor da porca (furo): D1 = d - 1,0825P; Diâmetro efetivo da porca (Æ médio): D2 = d2. Altura do filete do parafuso: he = 0,61343P. Raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso: rre = 0,14434P. Raio de arredondamento da raiz do filete da porca: rri = 0,063P. 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. Exemplo: em veículos. Rosca Whitworth normal - BSW e rosca Whitworth fina - BSF Fórmulas: a = 55º P = 1" no de fios hi = he = 0,6403P rri = rre = 0,1373P d = D d1 = d - 2he D2 = d2 = d - he A fórmula para confecção das roscas Whitworth normal e fina é a mesma. Apenas variam os números de filetes por polegada. Utilizando as fórmulas anteriores, você obterá os valores para cada elemento da rosca. Para facilitar a obtenção desses valores, apresentamos a seguir as tabelas das roscas métricas de perfil triangular nomal e fina e Whitworth normal - BSW e Whitworth fina - BSF. 6 A U L A TABELA DE ROSCAS SISTEMA INGLÊS WHIT. GROSSA - BSW WHIT. FINA - BSF Diâmetro nominal em pol. BSW BSF (mm)Pol. Número de fios Brocas 1/16 60 - 3/64 1,2 3/32 48 - 5/64 1,9 1/8 40 - 3/32 2,6 5/32 32 - 1/8 3,2 3/16 24 - 9/64 3,75 7/32 24 - 11/64 4,5 1/4 20 - 13/64 5,1 - 26 7/32 5,4 9/32 26 - 1/4 6,2 5/16 18 - 17/64 6,6 - 22 17/64 6,8 3/8 16 - 5/16 8 - 20 21/64 8,3 7/16 14 - 3/8 9,4 - 18 25/64 9,75 1/2 12 - 27/64 10,5 - 16 7/16 11 9/16 12 - 31/64 12,5 - 16 1/2 13 5/8 11 - 17/32 13,5 - 14 9/16 14 11/16 11 - 19/32 15 - 14 5/8 15,5 3/4 10 - 1/32 16,5 - 12 43/64 17 7/8 9 - 49/64 19,5 - 11 25/32 20 1 8 - 7/8 22,5 - 10 29/32 23 1 1/8 7 - 63/64 25 - 9 1 1/64 26 1 1/4 7 - 1 7/64 28 - 9 1 9/64 29 1 3/8 6 - 1 7/32 31 - 8 1 1/4 32 1 1/2 6 - 1 11/32 34 - 8 1 3/8 35 BSW BSF (mm)Pol. Número de fios BrocasDiâmetro nominal em pol. 6 A U L A Teste sua aprendizagem, faça os exercícios a seguir. Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 Uma característica do parafuso é que todos eles apresentam: a) ( ) pinos; b) ( ) roscas; c) ( ) arruelas. Exercício 2 A rosca em que o filete de perfil tem forma triangular, denomina-se rosca: a) ( ) redonda; b) ( ) quadrada; c) ( ) triangular. Exercício 3 Em fusos de máquinas usa-se rosca com filete de perfil: a) ( ) trapezoidal; b) ( ) dente-de-serra; c) ( ) quadrado. Exercício 4 Quanto ao sentido, as roscas podem ser: a) ( ) plana ou inclinada; b) ( ) reta ou vertical; c) ( ) à direita ou à esquerda. Exercício 5 Quanto ao perfil, as roscas podem ser dos seguintes tipos: a) ( ) Métrica, whitworth, americana; b) ( ) Americana, métrica, cilíndrica; c) ( ) Métrica, whitworth, cilíndrica. Exercícios 7 A U L A Parafusos II Na aula anterior você teve noções gerais de roscas. Nesta e nas próximas aulas são apresentadas informações sobre parafusos. Parafusos 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. Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da cabeça, da haste e do tipo de acionamento. Em geral, o parafuso é composto de duas partes: cabeça e corpo. Cabeça Corpoc ç corpo U L A 7 Introdução O tipo de acionamento está relacionado com o tipo de cabeça do parafuso. Por exemplo, um parafuso de cabeça sextavada é acionado por chave de boca ou de estria. 7 A U L A Vimos uma classificação de parafusos quanto à função que eles exercem. Veremos, a seguir, alguns tipos de parafusos. Segue um quadro síntese com características da cabeça, do corpo, das pontas e com indicação dos dispositivos de atarraxamento. Segue um quadro com a ilustração dos tipos de parafusos em sua forma completa. HA parafuso sextavado JE» parafuso sextavado com rosca total A Mm parafuso sextavado parafuso auto-atarraxante H com porca de cabeta sextavado parafuso de cabeça cilíndrica com sextavado interno parafuso de cabeça quadrado parafuso de cabeça cilíndrica com fenda parafuso de cabeça redonda com fenda parafuso de cabeça cilíndrica abaulada com fenda parafuso de cabeça escareada com fenda parafuso de cabeça escareada abaulada com fenda parafuso sem cabeça com fenda parafuso para madeira de cabeça escareada com fenda parafuso sem cabeça com rosca total e fenda parafuso tipo prego de cabeça escareado parafuso de cabeça panela com fenda cruzada parafuso de cabeça escareada com fenda cruzada parafuso de cabeça redonda com fenda cruzada parafuso de cabeça escareada abaulada com fenda cruzada parafuso para madeira de cabeça escareada com fenda cruzada parafuso para madeira de cabeça escareada abaulada com fenda cruzada Eres prisioneiro == parafuso de cabeça recartilhada SE= parafuso borboleta 7 A U L A 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. Esses quatro fatores se relacionam conforme mostram as figuras e a tabela a seguir. Æ - 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 Exemplo: 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? furo broqueado furo roscado parafuso inserido no furo roscado diâmetro do furo passante 8 A U L AAplicação Em geral, 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. Quando usado sem rosca, o rosqueamento é feito na peça. Parafusos com sextavado interno · De cabeça cilíndrica com sextavado interno (Allen). Em desenho técnico, este tipo de parafuso é representado na seguinte forma: 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. Aplicação 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 aumen- tar sua resistência à torção. Geralmente, este tipo de parafuso é alojado em um furo cujas proporções estão indicadas na tabela da página 62. 8 A U L A · Sem cabeça com sextavado interno. Em desenho técnico, esse tipo de parafuso é representado da seguinte forma. onde: d = diâmetro do parafuso; t = 0,5 d = profundidade do encaixe da chave; s1 = 0,5 d = medida do sextavado interno. Aplicação 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 pontas, de acordo com sua utilização. Veja a seguir: As medidas dos parafusos com sextavado interno com e sem cabeça e o alojamento da cabeça, são especificadas na tabela, a seguir. Essa medidas variam de acordo com o diâmetro (d). 8 A U L A Parafusos de cabeça com fenda De cabeça escareada chata com fenda. Em desenho técnico, a representação é a seguinte: 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. Aplicação 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. · De cabeça redonda com fenda Em desenhos técnico, a representação é feita como mostra a figura. 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. cabeça redonda com fenda d mm A e A1 B1 d1 t s s1 3/16” 4,76 4,76 8,00 6 8,5 5,0 3,0 5/32” 1/4”0 6,35 6,35 9,52 8 100 6,5 4,0 3/16” l/8”0 5/16” 7,94 7,94 11,11 9 120 8,2 5,0 7/32” 5/32” 3/8”0 9,53 9,53 14,28 11 14,5 9,8 5,5 5/16” 5/16” 7/16” 11,11 11,11 15,87 12 16,5 11,4 7,5 5/16” 7/32” 1/2”0 12,70 12,70 19,05 14 19,5 13,0 8,0 3/8”0 1/4”0 5/8”0 15,88 15,88 22,22 17 230 16,1 10,0 1/2”0 5/16” 3/4”0 19,05 19,05 25,40 20 260 19,3 11,0 9/16” 3/8”0 7/8”0 22,23 22,20 28,57 23 290 22,5 13,0 9/16” 1/2”0 1”000 25,40 25,40 33,33 27 340 25,7 15,0 5/8”0 9/16” cabeça escareada chata com fenda 8 A U L A Assinale com um X a alternativa correta. Exercício 1 O parafuso é composto de: a) ( ) cabeça e haste; b) ( ) haste e corpo; c) ( ) cabeça e alma; d) ( ) cabeça e corpo. Exercício 2 Os parafusos Allen são feitos de: a) ( ) alumínio; b) ( ) aço; c) ( ) aço temperado; d) ( ) latão. Exercício 3 Utiliza-se o parafuso Allen sem cabeça para: a) ( ) travar elementos de máquinas; b) ( ) suportar mais peso; c) ( ) tornar o conjunto mais resistente; d) ( ) melhorar o aspecto do conjunto. Exercício 4 A fórmula para determinar o diâmetro da cabeça do parafuso escareado com fenda é a seguinte: a) ( ) 0,29 d; b) ( ) 2,0 d; c) ( ) 0,18 d; d) ( ) 3 d. Exercício 5 Emprega-se o parafuso de cabeça redonda com fenda no seguinte caso: a) ( ) Quando o elemento sofre muito esforço. b) ( ) Quando há muito espaço. c) ( ) Em montagem que não sofre grande esforço. d) ( ) Quando há um encaixe para a cabeça do parafuso. Exercício 6 O parafuso de cabeça cilíndrica boleada com fenda é fabricado com o seguinte material: a) ( ) aço fundido, cobre e latão; b) ( ) alumínio, latão e cobre; c) ( ) aço, latão e cobre; d) ( ) aço rápido, latão e cobre. Exercício 7 Para calcular a largura da fenda do parafuso de cabeça escareada boleada com fenda, usa-se a fórmula: a) ( ) 0,5 d; b) ( ) 2 d; c) ( ) 2,5 d; d) ( ) 0,18 d. Exercícios 9 A U L A Nem sempre os parafusos usados nas má- quinas são padronizados (normalizados) e, muitas vezes, não se encontra o tipo de parafuso desejado no comércio. Nesse caso, é necessário que a própria empresa faça os parafusos. Para isso é preciso pôr em prática alguns conhecimentos, como saber identificar o tipo de rosca do parafuso e calcular suas dimensões. Considerando a importância desse conhecimento, esta aula apresenta uma série de informações sobre cálculos de roscas triangulares de parafusos comumente usados na fixação de componentes mecânicos. De forma prática, a aula se compõe de um conjunto de exemplos de cálculos, seguidos de exercícios. Esses cálculos estão relacionados aos seguintes tipos de roscas: triangulares métrica normal, incluindo rosca métrica fina e rosca whitworth normal (BSW) e fina (BSF). Para você resolver os cálculos, é necessário seguir todas as indicações apresentadas nos formulários a seguir. Esses formulários já foram estudados na aula 6. Entretanto, convém revê-los para facilitar a compreensão dos exemplos de cálculos apresentados e dos exercícios propostos a partir de cada exemplo. Formulários Rosca métrica triangular (normal e fina) P = passo da rosca d = diâmetro maior do parafuso (normal) d1 = diâmetro menor do parafuso (Æ do núcleo) d2 = diâmetro efetivo do parafuso (Æ médio) a = ângulo do perfil da rosca f = folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso D = diâmetro maior da porca D1 = diâmetro menor da porca D2 = diâmetro efetivo da porca he = altura do filete do parafuso rre = raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso rri = raio de arredondamento da raiz do filete da porca Introdução Cálculos de roscas 9 U L A 9 A U L A " ângulo do perfil da rosca: a = 60º . diâmetro menor do parafuso (Æ do núcleo): d1 = d - 1,2268P. diâmetro efetivo do parafuso (Æ médio): d2 = D2 = d - 0,6495P. folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso: f = 0,045P. diâmetro maior da porca: D = d + 2f . diâmetro menor da porca (furo): D1 = d - 1,0825P. diâmetro efetivo da porca (Æ médio): D2 = d2 . altura do filete do parafuso: he = 0,61343P . raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso: rre = 0,14434P. raio de arredondamento da raiz do filete da porca: rri = 0,063P. Rosca witworth (triangular normal e fina) Fórmulas: a = 55º P = 1 nº de filetes hi = he = 0,6403 · P rri = rre = 0,1373 · P d = D d1 = d - 2he D2 = d2 = d - he 9 A U L ACálculo de dimensões de rosca Rosca métrica normal Exemplo - Calcular o diâmetro menor de um parafuso (d1) para uma rosca de diâmetro externo (d) de 10 mm e passo (p) de 1,5 mm. Cálculo: d1 = d - 1,2268 · P Substituindo os valores dessa fórmula: d1 = 10 - 1,2268 · 1,5 d1 = 10 - 1,840 d1 = 8,16 mm Portanto, o diâmetro menor da rosca é de 8,16 mm. Exercício 1 Conforme foi feito no exemplo acima, calcule o diâmetro menor de uma rosca métrica normal, a saber: diâmetro externo: 6 mm Passo: 1 mm Fórmula: d1 = d - 1,2268 · P Exemplo - Calcular o diâmetro efetivo de um parafuso (Æ médio) com rosca métrica normal, cujo diâmetro externo é de 12 mm e o passo é de 1,75 mm. Fórmula: d2 = d - 0,6495 · P Substituindo os valores desta fórmula: d2 = 12 - 0,6495 · 1,75 d2 = 12 - 1,1366 d2 = 10,86 mm Portanto, a medida do diâmetro médio é de 10,86 mm. Exercício 2 Com base no exemplo, calcule o diâmetro médio de um parafuso com rosca métrica normal, a saber: diâmetro externo: 8 mm Passo: 1,25 mm Fórmula: d2 = d - 0,6495 · P Exemplo - Calcular a folga (f) de uma rosca métrica normal de um parafuso cujo diâmetro maior (d) é de 14 mm e o passo (p) é de 2 mm. Fórmula: f = 0,045 · P Substituindo os valores: f = 0,045 · 2 f = 0,09 mm Portanto, a folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso é de 0,09 mm. Exercícios 9 A U L A Exercício 3 Calcule a folga (f) de uma rosca métrica normal de um parafuso cujo diâmetro maior (d) é de 10 mm e o passo (p) é de 1,5 mm. Fórmula: f = 0,045 · P Exemplo – Calcular o diâmetro maior de uma porca com rosca métrica normal, cujo diâmetro maior do parafuso é de 8 mm e o passo é de 1,25 mm. Fórmula: D = d + 2f Calcula-se, primeiro o valor de f cuja fórmula é f = 0,045 · P. Portanto: f = 0,045 · 1,25 f = 0,05625 Substituindo os valores de f na fórmula: D = 8 + 2 · 0,056 D = 8 + 0,112 D = 8,11 mm Portanto, o diâmetro maior da porca é de 8,11mm. Exercício 4 Calcular o diâmetro maior de uma porca com rosca métrica normal cujo diâmetro maior do parafuso é de 16 mm e o passo é de 2 mm. Fórmula: D = d + 2f Exemplo - Calcular o diâmetro menor de uma porca com rosca métrica normal cujo diâmetro maior do parafuso é de 6mm e o passo é de 1 mm. Fórmula: D1 = d - 1,0825 · P Substituindo os valores: D1 = 6 - 1,0825 · 1 D1 = 6 - 1,0825 D1 = 4,92 mm Portanto, o diâmetro menor da porca é de 4,92 mm. Exercício 5 Calcule o diâmetro menor de uma porca com rosca métrica normal cujo diâmetro maior do parafuso é de 18 mm e o passo é de 2,5 mm. Fórmula: D1 = d - 1,0825 · P 9 A U L AExemplo - Calcular a altura do filete de um parafuso com rosca métrica normal com diâmetro maior de 4 mm e o passo de 0,7 mm. Fórmula: he = 0,61343 · P Substituindo os valores: he = 0,61343 · 0,7 he = 0,43 mm Portanto, a altura do filete do parafuso é de 0,43mm. Exercício 6 Calcule a altura do filete de um parafuso com rosca métrica normal com diâmetro maior de 20 mm e o passo de 2,5 mm. Fórmula: he = 0,61343 · P Cálculos de roscas triangulares Rosca métrica fina No caso de cálculo de roscas triangulares métricas finas, são usadas as mesmas fórmulas das roscas triangulares métricas normais. A única diferença é a medida do passo. Exemplo - Calcular o diâmetro menor de um parafuso (d1), sabendo que o diâmetro maior é de 10 mm e o passo é de 0,75 mm. Fórmula: d1 = d - 1,2268 · P Substituindo os valores: d1 = 10 - 1,2268 · P d1 = 10 - 0,9201 d1 = 9,08 mm Portanto, o diâmetro menor do parafuso é de 9,08 mm. Exercício 7 Calcule o diâmetro menor de um parafuso (d1), sabendo que o diâmetro maior é de 12 mm e o passo é de 1 mm. Fórmula: d1 = d - 1,2268 · P Exemplo - Calcular a altura do filete de um parafuso (he) com rosca métrica triangular fina com diâmetro maior de 8 mm e passo de 1 mm. Fórmula: he = 0,61343 · P Substituindo os valores: he = 0,61343 · 1 he = 0,61 mm Portanto, a altura do filete é de 0,61 mm. 9 A U L A Exemplo - Calcular o diâmetro menor de um parafuso com rosca whitworth, cujo diâmetro é de 1/2 polegada (12,7 mm) e que tem 12 fios por polegada. Calcula-se o passo: P = 25, 4 12 P = 2,117 mm Calcula-se o he - he = 0,6403 · P he = 0,6403 · 2,117 he = 1,355 mm Calcula-se o diâmetro menor do parafuso: d1 = d - 2he Substituindo os valores: d1 = 12,7 - 2 · 1,355 d1 = 12,7 - 2,71 d1 = 9,99 mm Portanto, o diâmetro menor do parafuso é de 9,99 mm. Exercício 12 Calcule o diâmetro menor do parafuso com rosca whitworth, cujo diâmetro é de 1/4" (6,35 mm) e que tem 26 fios por polegada. Exemplo - Calcular o diâmetro efetivo do parafuso (Æ médio) com rosca whitworth, cujo diâmetro externo é de 5/16" (7,9375 mm) e tem 18 fios por polegada. Calcula-se o passo: P = 25, 4 18 P = 1,411 mm Calcula-se o he = 0,6403 · 1,411 he = 0,903 Calcula-se o Æ médio: Fórmula: d2 = d - he Substituindo os valores: d2 = 7,9375 - 0,903 d2 = 7,03 mm Portanto o Æ médio do parafuso é de 7,03 mm. Exercício 13 Calcule o diâmetro efetivo de parafuso (Æ médio) com rosca whitworth, cujo diâmetro externo é de 1" (25,4 mm) e que tem 8 fios por polegada. 10 A U L A Um menino tinha duas bicicletas quebradas. Decidiu juntar as peças das duas e montar uma bicicleta que lhe servisse para ir à escola. Seu pai, mecânico, deu-lhe orientação. A nova montagem ficou boa, mas ao movimentar a bicicleta o menino percebeu que o aro estava totalmente bambo, pois fora fixado com arame. Conclusão: a bicicleta não podia ser usada. Qual foi a falha? Após examinar a montagem, o pai explicou ao menino que o aro contém um eixo com roscas nas extremidades, e que ele só pode ser fixado com porcas, pois são elas que permitem uma fixação adequada do aro à bicicleta. Esse fato exemplifica a função, muito importante, das porcas. Por isso elas serão estudadas nesta aula. Porca é uma peça de forma prismática ou cilíndrica geralmente metálica, com um furo roscado no qual se encaixa um parafuso, ou uma barra roscada. Em conjunto com um parafuso, a porca é um acessório amplamente utilizado na união de peças. A porca está sempre ligada a um parafuso. A parte externa tem vários formatos para atender a diversos tipos de aplicação. Assim, existem porcas que servem tanto como elementos de fixação como de transmissão. Introdução Porcas 10 U L A parte externa rosca interna 10 A U L A Material de fabricação As porcas são fabricadas de diversos materiais: aço, bronze, latão, alumínio, plástico. Há casos especiais em que as porcas recebem banhos de galvanização, zincagem e bicromatização para protegê-las contra oxidação (ferrugem). Tipos de rosca O perfil da rosca varia de acordo com o tipo de aplicação que se deseja. As porcas usadas para fixação geralmente têm roscas com perfil triangular. As porcas para transmissão de movimentos têm roscas com perfis quadra- dos, trapezoidais, redondo e dente de serra. 10 A U L AVeja, a seguir, os tipos mais comuns de porcas. Observe a aplicação da porca sextavada chata. Para montagem de chapas em locais de difícil acesso, podemos utilizar as porcas: Veja, a seguir, a aplicação desses tipos de porca. Há ainda outros tipos de porca que serão tratados em momento oportuno. 10 A U L A Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 A função da porca é: a) ( ) Fixar e não transmitir movimentos. b) ( ) Fixar e também transmitir movimentos. Exercício 2 As porcas podem ter diversos perfis externos, cite três: a) ___________________________________________ b) ___________________________________________ c) ___________________________________________ Exercício 3 Marque V para verdadeiro e F para falso: As porcas para transmissão de movimentos podem ter roscas com perfil: a) ( ) quadrado; b) ( ) triangular; c) ( ) trapezoidal; d) ( ) redondo. Exercício 4 Marque com um X a resposta correta: A porca usada para aperto manual é a: a) ( ) porca redonda; b) ( ) porca borboleta; c) ( ) porca de trava; d) ( ) porca rebitada. Exercícios 11 A U L A Um motorista estava inconformado. Já era a terceira vez que, em menos de um ano, caía o escapamento de seu carro. Por isso, foi consultar um amigo, mecânico de automóveis. Depois de um exame descobriu-se a causa do problema. O mecânico que colocou o escapamento, cometeu um erro: o de fixar o escapamento com parafuso sem o uso do conjunto de arruelas. Ora, sem arruelas o aperto do parafuso ia afrouxando com o tempo e por este motivo o escapamento caía. Você viu, nesse caso, a importância da arruela. É por isso que a arruela será o assunto a ser estudado nesta aula. Vamos lá? A maioria dos conjuntos mecânicos apresenta elementos de fixação. Onde quer que se usem esses elementos, seja em máquinas ou em veículos automotivos, existe o perigo de se produzir, em virtude das vibrações, um afrouxamento imprevisto no aperto do parafuso. Para evitar esse inconveniente utilizamos um elemento de máquina chama- do arruela. As arruelas têm a função de distribuir igualmente a força de aperto entre a porca, o parafuso e as partes montadas. Em algumas situações, também funcio- nam como elementos de trava. Os materiais mais utilizados na fabricação das arruelas são aço-carbono, cobre e latão. Arruelas 11 U L A Introdução 11 A U L A arruela chanfrada arruela quadrada arruela de furo quadrado arruela dupla de pressão arruela curva de pressão arruela com dentes internos arruela com dentes cônicos arruela com serrilhado interno arruela com serrilhado cônico Para testar sua aprendizagem, faça os exercícios a seguir. 11 A U L AMarque com um X a resposta correta. Exercício 1 Quando queremos evitar afrouxamento de um parafuso ou de uma porca usamos: a) ( ) chaveta; b) ( ) pino; c) ( ) arruela; Exercício 2 Para melhorar o aspecto do conjunto e distribuir igualmente o aperto, usamos o seguinte tipo de arruela: a) ( ) lisa; b) ( ) cônica; c) ( ) perfilada. Exercício 3 As arruelas de pressão são elementos de trava muito utilizados nos casos em que exigem: a) ( ) Pequenos esforços e grandes vibrações. b) ( ) Grandes esforços e pequenas vibrações. c) ( ) Grandes esforços e grandes vibrações. Exercício 4 A arruela que oferece maior segurança contra o afrouxamento de um parafuso é: a) ( ) arruela de travamento com orelha; b) ( ) arruela lisa; c) ( ) arruela ondulada. Exercício 5 As arruelas para perfilados são utilizadas no seguinte caso: a) ( ) Equipamento com acabamento externo de chapa fina. b) ( ) Montagem com cantoneiras e perfis em ângulos. c) ( ) Equipamento sujeito a grandes vibrações e variações de temperatura. Exercício 6 Qual a representação que mostra a fixação de duas chapas por parafuso, porca e arruela. a) ( ) Exercícios b) ( ) c) ( ) 12 A U L A Anéis elásticos O anel elástico é um elemento usado em eixos ou furos, tendo como principais funções:. · Evitar deslocamento axial de peças ou componentes. · Posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto deslizante sobre o eixo. Deslocamento axial é o movimento no sentido longitudinal do eixo. Esse elemento de máquina é conhecido também como anel de retenção, de trava ou de segurança. 12 A U L Introdução 12 A U L A d1 s d3 ~a ~b d5 d2 m d1 s d3 ~a ~b d5 d2 m hll min hll min 4 0,40 3,7 1,8 0,7 1,0 3,3 0,50 34 1,50 31,5 5,3 4,0 2,5 32,3 1,60 5 0,60 4,7 2,2 1,1 1,0 4,3 0,70 35 1,50 32,2 5,4 4,0 2,5 33,0 1,80 6 0,70 5,6 2,6 1,3 1,2 5,7 0,80 36 1,75 33,2 5,4 4,0 2,5 34,0 1,85 7 0,80 6,5 2,8 1,3 1,2 6,7 0,90 37 1,75 34,2 5,5 4,0 2,5 35,0 1,85 8 0,80 7,4 2,8 1,5 1,2 7,8 0,90 38 1,75 35,2 5,6 4,5 2,5 36,0 1,85 9 1,00 8,4 3,0 1,7 1,3 8,6 1,10 39 1,75 36,0 5,7 4,5 2,5 37,0 1,85 10 1,00 9,3 3,0 1,8 1,5 9,6 1,10 40 1,75 36,5 5,8 4,5 2,5 37,5 1,85 11 1,00 10,2 3,1 1,9 1,5 10,5 1,10 42 1,75 38,5 6,2 4,5 2,5 39,5 1,85 12 1,00 11,0 3,2 2,2 1,7 11,5 1,10 44 1,75 40,5 6,3 4,5 2,5 41,5 1,85 13 1,00 11,9 3,3 2,2 1,7 12,4 1,10 45 1,75 41,5 6,3 4,8 2,5 42,5 1,85 14 1,00 12,9 3,4 2,2 1,7 13,4 1,10 46 1,75 42,5 6,3 4,8 2,5 43,5 1,85 15 1,00 13,3 3,5 2,2 1,7 14,3 1,10 47 1,75 43,5 6,4 4,8 2,5 44,5 1,85 16 1,00 14,7 3,6 2,2 1,7 15,2 1,10 48 1,75 44,5 6,5 4,8 2,5 45,5 1,85 17 1,00 15,7 3,7 2,2 1,7 16,2 1,10 50 2,00 45,8 6,7 5,0 2,5 47,0 2,15 18 1,20 16,5 3,8 2,7 1,7 17,0 1,30 52 2,00 47,8 6,8 5,0 2,5 49,0 2,15 19 1,20 17,5 3,8 2,7 2,0 18,0 1,30 54 2,00 49,8 6,9 5,0 2,5 51,0 2,15 20 1,20 18,5 3,9 2,7 2,0 19,0 1,30 55 2,00 50,8 7,0 5,0 2,5 52,0 2,15 21 1,20 19,5 4,0 2,7 2,0 20,0 1,30 56 2,00 51,8 7,0 5,0 2,5 53,0 2,15 22 1,20 20,5 4,1 2,7 2,0 21,0 1,30 57 2,00 52,8 7,1 5,5 2,5 54,0 2,15 23 1,20 21,5 4,2 2,7 2,0 22,0 1,30 58 2,00 53,8 7,1 5,5 2,5 55,0 2,15 24 1,20 22,2 4,2 3,1 2,0 22,9 1,30 60 2,00 55,8 7,2 5,5 2,5 57,0 2,15 25 1,20 23,2 4,3 3,1 2,0 23,9 1,30 62 2,00 57,8 7,2 5,5 2,5 59,0 2,15 26 1,20 24,5 4,4 3,1 2,0 24,9 1,30 63 2,00 58,8 7,3 5,5 2,5 60,0 2,15 27 1,20 24,9 4,5 3,1 2,0 25,6 1,30 65 2,50 60,8 7,4 6,4 2,5 62,0 2,65 28 1,50 25,9 4,6 3,1 2,0 26,6 1,60 67 2,50 62,5 7,8 6,4 2,5 64,0 2,65 29 1,50 26,9 4,7 3,5 2,0 27,6 1,60 68 2,50 63,5 7,8 6,4 2,5 65,0 2,65 30 1,50 27,9 4,8 3,5 2,0 28,6 1,60 70 2,50 65,5 7,8 6,4 2,5 67,0 2,65 31 1,50 28,6 4,9 3,5 2,5 29,3 1,60 72 2,50 67,5 7,9 7,0 2,5 69,0 2,65 32 1,50 29,6 5,0 3,9 2,5 30,3 1,60 75 2,50 70,5 7,9 7,0 2,5 72,0 2,65 33 1,50 30,5 5,1 3,9 2,9 31,3 1,60 77 2,50 72,5 8,0 7,0 2,5 74,0 2,65 12 A U L A d1 s d3 ~a ~b d5 d2 m d1 s d3 ~a ~b d5 d2 m hll min hll min 9,5 1,00 10,30 3,00 1,60 1,50 9,90 1,10 38 1,50 40,80 5,30 4,00 2,50 40,00 1,60 10 1,00 10,80 3,10 1,60 1,50 10,40 1,10 39 1,50 42,00 5,50 4,00 2,50 41,00 1,60 10,5 1,00 11,30 3,10 1,60 1,50 10,90 1,10 40 1,75 43,50 5,70 4,00 2,50 42,50 1,85 11 1,00 11,80 3,20 1,60 1,50 11,40 1,10 41 1,75 44,50 5,70 4,00 2,50 43,50 1,85 12 1,00 13,00 3,30 2,00 1,70 12,50 1,10 42 1,75 45,50 5,80 4,00 2,50 44,50 1,85 13 1,00 14,10 3,50 2,00 1,70 13,60 1,10 43 1,75 46,50 5,80 4,50 2,50 45,50 1,85 14 1,00 15,10 3,60 2,00 1,70 14,60 1,10 44 1,75 47,50 5,90 4,50 2,50 46,50 1,85 15 1,00 16,20 3,60 2,00 1,70 15,70 1,10 45 1,75 48,50 5,90 4,50 2,50 47,50 1,85 16 1,00 17,30 3,70 2,00 1,70 16,80 1,10 46 1,75 49,50 6,00 4,50 2,50 48,50 1,85 17 1,00 18,30 3,80 2,00 1,70 17,80 1,10 47 1,75 50,50 6,10 4,50 2,50 49,50 1,85 18 1,00 19,50 4,00 2,50 1,70 19,00 1,10 48 1,75 51,50 6,20 4,50 2,50 50,50 1,85 19 1,00 20,50 4,00 2,50 2,00 20,00 1,10 50 2,00 54,20 6,50 4,50 2,50 53,00 2,15 20 1,00 21,50 4,00 2,50 2,00 21,00 1,10 51 2,00 55,20 6,50 5,10 2,50 54,00 2,15 21 1,00 22,50 4,10 2,50 2,00 22,00 1,10 52 2,00 56,20 6,50 5,10 2,50 55,00 2,15 22 1,00 23,50 4,10 2,50 2,00 23,00 1,10 53 2,00 57,20 6,50 5,10 2,50 56,00 2,15 23 1,20 24,60 4,20 2,50 2,00 24,10 1,30 54 2,00 58,20 6,50 5,10 2,50 57,00 2,15 24 1,20 25,90 4,30 2,50 2,00 25,20 1,30 55 2,00 59,20 6,50 5,10 2,50 58,00 2,15 25 1,20 26,90 4,40 3,00 2,00 26,20 1,30 56 2,00 60,20 6,50 5,10 2,50 59,00 2,15 26 1,20 27,90 4,60 3,00 2,00 27,20 1,30 57 2,00 61,20 6,80 5,10 2,50 60,00 2,15 27 1,20 29,10 4,60 3,00 2,00 28,40 1,30 58 2,00 62,20 6,80 5,10 2,50 61,00 2,15 28 1,20 30,10 4,70 3,00 2,00 29,40 1,30 60 2,00 64,20 6,80 5,50 2,50 63,00 2,15 29 1,20 31,10 4,70 3,00 2,00 30,40 1,30 62 2,00 66,20 6,90 5,50 2,50 65,00 2,15 30 1,20 32,10 4,70 3,00 2,00 31,40 1,30 63 2,00 67,20 6,90 5,50 2,50 66,00 2,15 31 1,20 33,40 5,20 3,50 2,50 32,70 1,30 65 2,50 69,20 7,00 5,50 2,50 68,00 2,65 32 1,20 34,40 5,20 3,50 2,50 33,70 1,30 67 2,50 71,50 7,00 6,00 2,50 70,00 2,65 33 1,50 35,50 5,20 3,50 2,50 34,70 1,30 68 2,50 72,50 7,40 6,00 2,50 71,00 2,65 34 1,50 36,50 5,20 3,50 2,50 35,70 1,60 70 2,50 74,50 7,40 6,00 2,50 73,00 2,65 35 1,50 37,80 5,20 3,50 2,50 37,00 1,60 72 2,50 76,50 7,80 6,60 2,50 75,00 2,65 36 1,50 38,80 5,20 3,50 2,50 38,00 1,60 75 2,50 79,50 7,80 6,60 2,50 78,00 2,65 37 1,50 39,80 5,20 3,50 2,50 39,00 1,60 77 2,50 81,50 7,80 6,60 2,50 80,00 2,65 12 A U L ANa 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, impac- to, flexão, alta temperatura ou atrito excessivo. · Um projeto pode estar errado: previa, por exemplo, esforços estáticos, mas as condições de trabalho geraram esforços dinâmicos, fazendo com que o anel apresentasse problemas que dificultaram seu alojamento. · A igualdade de pressão em volta da canaleta assegura aderência e resistên- cia. O anel nunca deve estar solto, mas alojado no fundo da canaleta, com certa pressão. · A superfície do anel deve estar livre de rebarbas, fissuras e oxidações. · 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. Para que esses anéis não sejam montados de forma incorreta, é necessário o uso de ferramentas adequadas, no caso, alicates. Vejamos alguns tipos de alicate: Para testar sua aprendizagem, faça os exercícios a seguir. 13 A U L A Classificação: As chavetas se classificam em: · chavetas de cunha; · chavetas paralelas; · chavetas de disco. Chavetas de cunha As chavetas têm esse nome porque são parecidas com uma cunha. Uma de suas faces é inclinada, para facilitar a união de peças. As chavetas de cunha classificam-se em dois grupos: · chavetas longitudinais; · chavetas transversais. Chavetas longitudinais São colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes etc. Podem ser com ou sem cabeça e são de montagem e desmontagem fácil. Sua inclinação é de 1:100 e suas medidas principais são definidas quanto a: · altura (h); · comprimento (L); · largura (b). As chavetas longitudinais podem ser de diversos tipos: encaixada, meia-cana, plana, embutida e tangencial. Veremos as características de cada desses tipos. Chavetas encaixadas - São muito usadas. 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 – Sua base é côn- cava (com o mesmo raio do eixo). Sua inclinação é de 1:100, com ou sem cabeça. Não é necessário rasgo na árvore, pois a chaveta transmite o movimento por efeito do atrito. Desta forma, quan- do o esforço no elemento conduzido for muito grande, a chaveta desliza sobre a árvore. 13 A U L AChaveta plana – Sua forma é si- milar à da chaveta encaixada, porém, para sua montagem não se abre rasgo no eixo. É feito um rebaixo plano. Chavetas embutidas – Essas chavetas têm os extremos arredonda- dos, conforme se observa na vista superior ao lado. O rasgo para seu alojamento no eixo possui o mesmo comprimento da chaveta. As chavetas embutidas nunca têm cabeça. Chavetas tangenciais – São formadas por um par de cunhas, colocado em cada rasgo. São sempre utilizadas duas chavetas, e os rasgos são posicionados a 120º. Transmitem fortes cargas e são utilizadas, sobre- tudo, quando o eixo está submetido a mudança de carga ou golpes. Chavetas transversais - São apli- cadas em união de peças que transmi- tem movimentos rotativos e retilíneos alternativos. Quando as chavetas transversais são empregadas em uniões permanentes, sua inclinação varia entre 1:25 e 1:50. Se a união se submete a montagem e desmontagem freqüentes, a inclinação pode ser de 1:6 a 1:15. 13 A U L A Chavetas paralelas ou lingüetas Essas chavetas têm as faces paralelas, portanto, não têm inclinação. A transmissão do movimento é feita pelo ajuste de suas faces laterais às 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 não possuem cabeça. Quanto à forma de seus extre- mos, eles podem ser retos ou arredondados. Podem, ainda, ter parafusos para fixarem a chaveta ao eixo. Chaveta de disco ou meia-lua (tipo woodruff) É uma variante da chaveta paralela. Recebe esse nome porque sua forma corresponde a um segmento circular. É comumente empregada em eixos cônicos por facilitar a montagem e se adaptar à conicidade do fundo do rasgo do elemento externo. 14 A U L A Introdução aos elementos de apoio Esta aula - Introdução aos elementos de apoio - inicia a segunda parte deste primeiro livro que compõe o módulo Elementos de máquinas. De modo geral, os elementos de apoio consistem de acessórios auxiliares para o funcionamento de máquinas. Nesta unidade, são abordados os seguintes elementos de apoio: buchas, guias, rolamentos e mancais. Na prática, podemos observar que buchas e mancais são elementos que funcionam conjuntamente. Apenas para facilitar o estudo, eles são descritos separadamente. Para que você tenha uma visão geral dos assuntos a serem estudados em cada aula, são apresentadas algumas das principais informações relativas aos elementos de apoio. Buchas As buchas existem desde que se passou a usar transportes com rodas e eixos. No caso de rodas de madeira, que até hoje são usadas em carros de boi, já existia o problema de atrito. Durante o movimento de rotação as superfícies em contato provocavam atritos e, com o tempo, desgastavam-se eixos e rodas sendo preciso trocá-los. Com a introdução das rodas de aço manteve-se o problema com atritos. A solução encontrada foi a de colocar um anel de metal entre o eixo e as rodas. Esse anel, mais conhecido como bucha, reduz bastante o atrito, passando a constituir um elemento de apoio indispensável. Na próxima aula, você vai ver que as buchas podem ser classificadas, quanto ao tipo de solicitação, em buchas de fricção radial e de fricção axial. Em determinados trabalhos de usinagem, há a necessidade de furação, ou seja, de fazer furos. Para isso é preciso que a ferramenta de furar fique correta- mente posicionada para que os furos sejam feitos exatamente nos locais marca- dos. Nesse caso, são usadas as buchas-guia para furação e também para alarga- mento dos furos. Introdução 14 U L A 14 A U L A Devido à sua importância, as buchas-guia serão estudadas com mais detalhes. Guias Na aula 16, você vai estudar guias que são, também, elementos de apoio de máquinas. A guia tem a função de manter a direção de uma peça em movimento. Por exemplo, numa janela corrediça, seu movimento de abrir e de fechar é feito dentro de trilhos. Esses trilhos evitam que o movimento saia da direção. A guia tem a mesma função desses trilhos. Numa máquina industrial, como uma serra de fita, a guia assegura a direção da trajetória da serra. Geralmente, usa-se mais de uma guia em máquinas. Normalmente, se usa um conjunto de guias com perfis variados, que se denomina barramento. Existem vários tipos de barramento, conforme a função que ele exerce. 14 A U L ARolamentos e mancais Os mancais como as buchas têm a função de servir de suporte a eixos, de modo a reduzir o atrito e amortecer choques ou vibrações. Eles podem ser de deslizamento ou rolamento. Os mancais de deslizamento são constituídos de uma bucha fixada num suporte. São usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa rotação. Os mancais de rolamento dispõem de elementos rolantes: esferas, roletes e agulhas. De acordo com as forças que suportam, os mancais podem ser radiais, axiais ou mistos. 15 A U L A Buchas Não se sabe quem inventou a roda. Supõe-se que a primeira roda tenha sido um tronco cortado em sentido transversal. Com a invenção da roda, surgiu, logo depois, o eixo. O movimento rotativo entre as rodas e os eixos, ocasiona problema de atrito que, por sua vez, causa desgaste tanto dos eixos como das rodas. Para evitar esse problema nas rodas modernas, surgiu a idéia de se colocar um anel de metal entre o eixo e a roda. Esse anel de metal é chamado bucha. Bucha Muitos aparelhos possuem buchas em seus mecanismos como, por exemplo o liqüidificador, o espremedor de frutas e o ventilador. As buchas são elementos de máquinas de forma cilíndrica ou cônica. Servem para apoiar eixos e guiar brocas e alargadores. Nos casos em que o eixo desliza dentro da bucha, deve haver lubrificação. Podem ser fabricadas de metal antifricção ou de materiais plásticos. Normalmente, a bucha deve ser fabricada com material menos duro que o material do eixo. 15 A U L Introdução Metal antifricção é uma liga de cobre, zinco, estanho, chumbo e antimônio. É conhecido também por metal patente ou metal branco. 15 A U L AClassificação As buchas podem ser classificadas quanto ao tipo de solicitação. Nesse sentido, elas podem ser de fricção radial para esforços radiais, de fricção axial para esforços axiais e cônicas para esforços nos dois sentidos. Buchas de fricção radial Essas buchas podem ter várias formas. As mais comuns são feitas de um corpo cilíndrico furado, sendo que o furo possibilita a entrada de lubrificantes. Essas buchas são usadas em peças para cargas pequenas e em lugares onde a manutenção seja fácil. Em alguns casos, essas buchas são cilíndricas na parte interior e cônicas na parte externa. Os extremos são roscados e têm três rasgos longitudinais, o que per- mite o reajuste das buchas nas peças. encosto axial 15 A U L A Bucha de fricção axial Essa bucha é usada para suportar o esforço de um eixo em posição vertical. Bucha cônica Esse tipo de bucha é usado para suportar um eixo do qual se exigem esforços radiais e axiais. Quase sempre essas buchas requerem um dispositivo de fixação e, por isso, são pouco empregadas. Bucha-guia para furação e alargamento Nos dispositivos para furação, a bucha-guia orienta e possibilita auto- posicionamento da ferramenta em ação na peça. Dessa forma, obtém-se a posição correta das superfícies usinadas.