Telecurso 2000 - Curso Profissionalizante de Mecânica - Elementos de Máquinas - Volume II

Telecurso 2000 - Curso Profissionalizante de Mecânica - Elementos de Máquinas -...

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Introduçªo Apresentaçªo O objetivo deste módulo Ø continuar o estu- do de Elementos de MÆquinaElementos de MÆquinaElementos de MÆquinaElementos de MÆquinaElementos de MÆquina. Nele vocŒ vai encontrar tambØm uma seqüŒncia de aulas, cada uma correspondendo a um programa de televisªo.

Como o assunto Ø extenso, o módulo estÆ apresentado em dois livros. Neste segundo livro, vocŒ vai estudar:

•elementos de transmissªo;

•elementos de vedaçªo;

•sistemas de lubrificaçªo;

•leitura e interpretaçªo de desenho tØcnico mecânico.

Esses conhecimentos sªo indispensÆveis à mecânica em geral. Se vocŒ jÆ trabalha numa indœstria, ou se tem uma empresa, ou se deseja trabalhar como mecânico, precisa saber o que sªo elementos de mÆquina, quais suas características, funçıes e como sªo utilizados na prÆtica. Com esse conhecimento, vocŒ estarÆ preparado para operar mÆquinas e, possivelmente, corrigir defeitos que elas apresentem.

As aulas trazem informaçıes teóricas e atividades prÆticas. É importante que vocŒ saiba os conceitos que estªo por trÆs de cada atividade prÆtica porque, assim, terÆ condiçıes de compreender situaçıes novas e resolver problemas que surgirem na sua casa, no seu trabalho, na sua vida.

Mesmo que vocŒ jÆ tenha alguns conhecimentos de elementos de mÆquina, procure assistir aos programas da TV e ler todas as aulas do livro. Assim, os conhecimentos que vocŒ jÆ possui se tornarªo mais sólidos. Evite pular aulaspular aulaspular aulaspular aulaspular aulas porque, apesar de as aulas serem organizadas por módulos, as informaçıes estªo relacionadas entre si.

No final de cada aula sªo apresentados exercíciosexercíciosexercíciosexercíciosexercícios. É importante que vocŒ os faça e confira suas respostas com as do gabarito. Dessa forma, poderÆ ver o que errou ou acertou. Nªo se preocupe com erros. Descobrir um erro e corrigi-lo Ø um meio valioso de aprender.

No fim do curso, vocŒ terÆ adquirido uma sØrie de conhecimentos de mecânica que o ajudarªo a compreender melhor o universo da mecânica e a importância de ser um profissional nessa Ærea.

AutoresAutoresAutoresAutoresAutores Nívia Gordo Joel Ferreira

Professores ColaboradoresProfessores ColaboradoresProfessores ColaboradoresProfessores ColaboradoresProfessores Colaboradores Antonio Sergio da Gama Osvaldo Caetano Osvaldo Santana Joªo Gelezoglio Edson Lemes Edilson Lopes de Aquino Silvio Pereira do Vale Ademir Costacurta Robervaldo de Andrade JosØ Gilson de Oliveira Renato Beserra Luis Bretoni Joªo Leªo Nivaldo Silva Braz Dagoberto Gregório Maria Tereza M.Moraes Roson

Ilustraçıes TØcnicas e DigitaçªoIlustraçıes TØcnicas e DigitaçªoIlustraçıes TØcnicas e DigitaçªoIlustraçıes TØcnicas e DigitaçªoIlustraçıes TØcnicas e Digitaçªo Luiz Thomazi Filho (coordenaçªo), Gilvan Lima da Silva, Izael Galvani, JosØ Joaquim Pecegueiro, JosØ Luciano de Souza Filho, Marcos Antônio Oldigueri, Madalena Ferreira da Silva, Maria Verônica Rodrigues de Oliveira, Ricardo Gilius Ferreira.

26AULA26 A U L A

IntroduçªoUm motorista viajava numa estrada e nªo viu a luz vermelha que, de repente, apareceu no painel. Mais alguns metros, o carro parou .

O motorista, que nada entendia de carro, percebeu que algo de grave acontecera. Empurrou o carro para o acostamento, colocou o triângulo como sinal de aviso e saiu à procura de socorro. Por sorte, encontrou um mecânico.

O mecânico identificou o problema. A correia do alternador estava arrebentada. Como o motorista nªo tinha uma correia de reserva, foi necessÆrio rebocar o carro.

Esse problema pode lhe dar idØia da importância da correia como elemento de transmissªo de movimento.

Por isso, vocŒ vai estudar alguns elementos de mÆquina para transmissªo: correia, correntes, engrenagens, rodas de atrito, roscas, cabos de aço.

Com esses elementos sªo montados sistemas de transmissªo sistemas de transmissªo sistemas de transmissªo sistemas de transmissªo sistemas de transmissªo que transferem potŒncia e movimento a um outro sistema.

Na figura abaixo, a polia condutora transmite energia e movimento à polia conduzida.

Introduçªo aos elementos de transmissªo

AULAOs sistemas de transmissªo podem, tambØm, variarvariarvariarvariarvariar as rotaçıes entre dois eixos. Nesse caso, o sistema de rotaçªo Ø chamado variadorvariadorvariadorvariadorvariador.

As maneiras de variar a rotaçªo de um eixo podem ser: ·por engrenagens;

·por correias;

·por atrito.

Abaixo, temos a ilustraçªo de um variador por engrenagens acionado por um motor elØtrico.

Seja qual for o tipo de variador, sua funçªo estÆ ligada a eixos.

Modos de transmissªo

A transmissªo de força e movimento pode ser pela forma e por atrito.

A transmissªo pela formaformaformaformaforma Ø assim chamada porque a forma dos elementos transmissores Ø adequada para encaixamento desses elementos entre si. Essa maneira de transmissªo Ø a mais usada, principalmente com os elementos chavetados, eixos-Ærvore entalhados e eixos-Ærvore estriados.

elementos chavetados eixos-árvore entalhados eixos-árvore estriados

AULAA transmissªo por atrito atrito atrito atrito atrito possibilita uma boa centralizaçªo das peças ligadas aos eixos. Entretanto, nªo possibilita transmissªo de grandes esforços quanto os

transmitidos pela forma. Os principais elementos de transmissªo por atrito sªo os elementos anelares e arruelas estreladas.

elementos anelares

Esses elementos constituem-se de dois anØis cônicos apertados entre si e que atuam ao mesmo tempo sobre o eixo e o cubo.

arruelas estreladas

As arruelas estreladas possibilitam grande rigor de movimento axial (dos eixos) e radial (dos raios). As arruelas sªo apertadas por meio de parafusos que forçam a arruela contra o eixo e o cubo ao mesmo tempo.

Descriçªo de alguns elementos de transmissªo

Apresentamos, a seguir, uma breve descriçªo dos principais elementos de mÆquina de transmissªo: correias, correntes, engrenagens, rodas de atrito, roscas, cabos de aço e acoplamento. Os eixos jÆ foram descritos. Cada um desses elementos serÆ estudado mais profundamente nas aulas seguintes.

AULACorreiasCorreiasCorreiasCorreiasCorreias Sªo elementos de mÆquina que transmitem movimento de rotaçªo entre

eixos por intermØdio das polias. As correias podem ser contínuas ou com emendas. As polias sªo cilíndricas, fabricadas em diversos materiais. Podem ser fixadas aos eixos por meio de pressªo, de chaveta ou de parafuso.

CorrentesCorrentesCorrentesCorrentesCorrentes Sªo elementos de transmissªo, geralmente metÆlicos, constituídos de uma sØrie de anØis ou elos. Existem vÆrios tipos de corrente e cada tipo tem uma aplicaçªo específica.

corrente de eloscorrente de buchas

EngrenagensEngrenagensEngrenagensEngrenagensEngrenagens TambØm conhecidas como rodas dentadas, as engrenagens sªo elementos de mÆquina usados na transmissªo entre eixos. Existem vÆrios tipos de engrenagem.

engrenagens cilíndricas de dentes retos

AULARodas de atritoRodas de atritoRodas de atritoRodas de atritoRodas de atrito Sªo elementos de mÆquinas que transmitem movimento por atrito entre dois eixos paralelos ou que se cruzam.

RoscasRoscasRoscasRoscasRoscas Sªo saliŒncias de perfil constante, em forma de hØlice (helicoidal). As roscas se movimentam de modo uniforme, externa ou internamente, ao redor de uma superfície cilíndrica ou cônica. As saliŒncias sªo denominadas filetesfiletesfiletesfiletesfiletes.

Existem roscas de transporte transporte transporte transporte transporte ou movimento movimento movimento movimento movimento que transformam o movimento giratório num movimento longitudinal. Essas roscas sªo usadas, normalmente, em tornos e prensas, principalmente quando sªo freqüentes as montagens e desmontagens.

rosca que transforma movimento giratório em movimento longitudinal.

rosca que transforma movimento longitudinal em movimento giratório.

berbequim

AULACabos de açoCabos de açoCabos de açoCabos de açoCabos de aço Sªo elementos de mÆquinas feitos de arame trefilado a frio. Inicialmente, o

arame Ø enrolado de modo a formar pernas. Depois as pernas sªo enroladas em espirais em torno de um elemento central, chamado nœcleonœcleonœcleonœcleonœcleo ou almaalmaalmaalmaalma.

AcoplamentoAcoplamentoAcoplamentoAcoplamentoAcoplamento É um conjunto mecânico que transmite movimento entre duas peças.

cabos

AULAExercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1 Vamos testar sua aprendizagem de assuntos jÆ estudados? Analise a œltima ilustraçªo da aula e responda às seguintes questıes:

a)a)a)a)a)Quantas flanges foram usadas no acoplamento?

b)b)b)b)b)Qual o formato da cabeça dos parafusos e das porcas?

c)c)c)c)c)Quantos conjuntos de parafusos, porcas e arruelas foram empregados na uniªo?

d)d)d)d)d)Que tipo de corte foi empregado?

e)e)e)e)e)Quais os nomes das vistas representadas?

Marque com um X a resposta correta.

Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2 Os elementos que transmitem força e movimento sªo:

a)a)a)a)a) ( ) rolamentos; b)b)b)b)b) ( ) correias; c)c)c)c)c) ( ) pinos; d)d)d)d)d) ( ) arruelas.

Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3 A transmissªo pode ser feita por:

a)a)a)a)a)()atrito e pressªo; b)b)b)b)b)()forma e deslizamento; c)c)c)c)c)()forma e atrito; d)d)d)d)d)()atrito e impulso.

Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4

Com os elementos desªo montados os .......................... de
transmissªo, os quais tŒm por finalidade transferirde um eixo

Complete os espaços em branco. a outro.

Exercícios

27 AULA

VocŒ jÆ pensou o que seria do ser humano sem a coluna vertebral para lhe dar sustentaçªo. Toda a estrutura de braços, pernas, mªos, pØs seria um amontoado de ossos e mœsculos sem condiçªo de transmitir movimento.

Esse Ø apenas um exemplo para facilitar as explicaçıes sobre o assunto de nossa aula de hoje: eixos e Ærvores.

Eixos e Ærvores

Assim como o homem, as mÆquinas contam com sua coluna vertebral como um dos principais elementos de sua estrutura física: eixos e Ærvores, que podem ter perfis lisos ou compostos, em que sªo montadas as engrenagens, polias, rolamentos, volantes, manípulos etc.

Os eixos e as Ærvores podem ser fixos ou giratórios e sustentam os elementos de mÆquina. No caso dos eixos fixos, os elementos (engrenagens com buchas, polias sobre rolamentos e volantes) Ø que giram.

Eixos e Ærvores

27 A U L A

Introduçªo

27 AULA

Quando se trata de eixo-Ærvore giratório, o eixo se movimenta juntamente com seus elementos ou independentemente deles como, por exemplo, eixos de afiadores (esmeris), rodas de trole (trilhos), eixos de mÆquinas-ferramenta, eixos sobre mancais.

Material de fabricaçªo

Os eixos e Ærvores sªo fabricados em aço ou ligas de aço, pois os materiais metÆlicos apresentam melhores propriedades mecânicas do que os outros materiais. Por isso, sªo mais adequados para a fabricaçªo de elementos de transmissªo:

•eixos com pequena solicitaçªo mecânica sªo fabricados em aço ao carbono;

•eixo-Ærvore de mÆquinas e automóveis sªo fabricados em aço-níquel;

•eixo-Ærvore para altas rotaçıes ou para bombas e turbinas sªo fabricados em aço cromo-níquel;

•eixo para vagıes sªo fabricados em aço-manganŒs.

Quando os eixos e Ærvores tŒm finalidades específicas, podem ser fabricados em cobre, alumínio, latªo. Portanto, o material de fabricaçªo varia de acordo com a funçªo dos eixos e Ærvores.

Tipos e características de Ærvores

Conforme sua funçıes, uma Ærvore pode ser de engrenagens (em que sªo montados mancais e rolamentos) ou de manivelas, que transforma movimentos circulares em movimentos retilíneos.

AULAPara suporte de forças radiais, usam-se espigas retas, cônicas, de colar, de manivela e esfØrica.

Para suporte de forças axiais, usam-se espigas de anØis ou de cabeça.

As forças axiais tŒm direçªo perpendicular (90”) à seçªo transversal do eixo, enquanto as forças radiais tŒm direçªo tangente ou paralela à seçªo transversal do eixo.

de colar

AULAQuanto ao tipo, os eixos podem ser roscados, ranhurados, estriados, maciços, vazados, flexíveis, cônicos, cujas características estªo descritas a seguir.

Eixos maciços A maioria dos eixos maciços tem seçªo transversal circular maciça, com degraus ou apoios para ajuste das peças montadas sobre eles. A extremidade do eixo Ø chanfrada para evitar rebarbas. As arestas sªo arredondadas para aliviar a concentraçªo de esforços.

Eixos vazados Normalmente, as mÆquinas-ferramenta possuem o eixo-Ærvore vazado para facilitar a fixaçªo de peças mais longas para a usinagem.

Temos ainda os eixos vazados empregados nos motores de aviªo, por serem mais leves.

Eixos cônicos Os eixos cônicos devem ser ajustados a um componente que possua um furo de encaixe cônico. A parte que se ajusta tem um formato cônico e Ø firmemente presa por uma porca. Uma chaveta Ø utilizada para evitar a rotaçªo relativa.

AULAEixos roscados Esse tipo de eixo Ø composto de rebaixos e furos roscados, o que permite sua

utilizaçªo como elemento de transmissªo e tambØm como eixo prolongador utilizado na fixaçªo de rebolos para retificaçªo interna e de ferramentas para usinagem de furos.

Eixos-Ærvore ranhurados Esse tipo de eixo apresenta uma sØrie de ranhuras longitudinais em torno de sua circunferŒncia. Essas ranhuras engrenam-se com os sulcos correspondentes de peças que serªo montadas no eixo. Os eixos ranhurados sªo utilizados para transmitir grande força.

Eixos-Ærvore estriados Assim como os eixos cônicos, como chavetas, caracterizam-se por garantir uma boa concentricidade com boa fixaçªo, os eixos-Ærvore estriados tambØm sªo utilizados para evitar rotaçªo relativa em barras de direçªo de automóveis, alavancas de mÆquinas etc.

retífica interna, torneamento interno

AULA Eixos-Ærvore flexíveis Consistem em uma sØrie de camadas de arame de aço enroladas

alternadamente em sentidos opostos e apertadas fortemente. O conjunto Ø protegido por um tubo flexível e a uniªo com o motor Ø feita mediante uma braçadeira especial com uma rosca.

Sªo eixos empregados para transmitir movimento a ferramentas portÆteis (roda de afiar), e adequados a forças nªo muito grandes e altas velocidades (cabo de velocímetro).

Teste sua aprendizagem. Faça os exercícios a seguir, depois confira suas respostas com as do gabarito.

AULAMarque com um X a œnica resposta correta.

Exercício 1

O eixo que transmite movimento ou energia e suporta esforços chama-se: a)()Ærvore ou espiga; b)()eixo vazado ou Ærvore; c)()eixo-Ærvore ou Ærvore; d)()eixo ou espiga.

Exercício 2

Os elementos de mÆquina sªo sustentados por: a) ( ) espigas; b) ( ) morsa; c) ( ) barras; d) ( ) eixos.

Exercício 3

Para usinar peças longas sªo usadas mÆquinas-ferramenta com: a) ( ) eixo-Ærvore vazado; b) ( ) eixo-Ærvore maciço; c)()eixo vazado; d)()eixo maciço.

Exercicio 4

Os eixos podem ser: a)()flexíveis ou giratórios; b)()imóveis ou fixos; c)()fixos ou giratórios; d)()fixos ou oscilantes.

Exercício 5

Os eixos e Ærvores podem ser fabricados em: a)()cobre, alumínio, latªo, elÆstico; b)()chumbo, alumínio, latªo, aço; c)()chumbo, aço, plÆstico, ferro; d)()aço, cobre, alumínio, latªo.

Exercícios

28AULA28 A U L A

IntroduçªoPolias e correias Às vezes, pequenos problemas de uma em- presa podem ser resolvidos com soluçıes imediatas, principalmente quando os recursos estªo próximos de nós, sem exigir grandes investimentos. Por exemplo: com a simples troca de alguns componentes de uma mÆquina, onde se pretende melhorar o rendimento do sistema de transmissªo, conseguiremos resolver o problema de atrito, desgaste e perda de energia. Esses componentes - as polias e as correias, que sªo o assunto da aula de hoje.

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