Elementos de Máquinas Senai - Apostilas - Engenharia Mecânica Part1, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

Baixe Elementos de Máquinas Senai - Apostilas - Engenharia Mecânica Part1 e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! Departamento Regional de São Paulo Elementos de Máquinas - 1 - MÓDULOS ESPECIAIS MECÂNICA Escola SENAI “Hessel Horácio Cherkassky” Apresentação Este módulo tem como objetivo apresentar um estudo de Elementos de Máquina. Nele você vai encontrar uma seqüência de aulas, cada uma delas correspondendo a um programa de televisão. É importante que você assista à aula na TV e depois leia o texto correspondente no livro. Como o assunto é extenso, o módulo está apresentado em dois livros. No primeiro livro, você vai estudar elementos de fixação, de apoio e elemen- tos elásticos. No segundo livro, você vai estudar elementos de transmissão, de vedação e sistemas de lubrificação. Esses conhecimentos são indispensáveis à mecânica em geral. Se você já trabalha numa indústria, ou se tem uma empresa, ou ainda se deseja trabalhar como mecânico, precisa saber o que são Elementos de Máquina, quais suas características, funções e como são utilizados na prática. Com esse conheci- mento, você ficará preparado, por exemplo, para operar máquinas e, possi- velmente, corrigir defeitos que elas apresentem. A maior parte das aulas apresenta informações teóricas e atividades práticas. É importante que você saiba os conceitos que estão por trás de cada atividade prática porque, assim, você terá condições de compreender situa- ções novas e resolver problemas que surgirem na sua casa, no seu trabalho, na sua vida. Mesmo que você já tenha alguns conhecimentos de Elementos de Máquina, procure assistir aos programas da TV e ler todas as aulas do livro. Assim, os conhecimentos que você já possui se tornarão mais sólidos. Evite pular aulas porque, apesar de as aulas se organizarem por módulos, as informações estão relacionadas entre si. Por exemplo, o primeiro módulo do curso profissionalizante dá uma visão geral da mecânica para mostrar que o seu significado é muito mais amplo do que geralmente se pensa. Com essa visão, você vai entender melhor as aulas do segundo módulo, que mostra como quase tudo na vida e, em especial, na mecânica, tem que seguir normas. O conhecimento dessas normas, por sua vez, torna-se necessário para se compreender as demais aulas, como as deste módulo, em que todos os elementos de máquina são normalizados. 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 Tanto os elementos de fixação móvel como os elementos de fixação permanente devem ser usados com muita habilidade e cuidado porque são, geralmente, os componentes mais frágeis da máquina. Assim, para projetar um conjunto mecânico é preciso escolher o elemento de fixação adequado ao tipo de peças que irão ser unidas ou fixadas. Se, por exemplo, unirmos peças robustas com elementos de fixação fracos e mal planejados, o conjunto apre- sentará falhas e poderá ficar inutilizado. Ocorrerá, portanto, desperdício de tempo, de materiais e de recursos financeiros. Ainda é importante planejar e escolher corretamente os elementos de fixação a serem usados para evitar concentração de tensão nas peças fixadas. Essas tensões causam rupturas nas peças por fadiga do material. Tipos de elementos de fixação Para você conhecer melhor alguns elementos de fixação, apresentamos a seguir uma descrição simples de cada um deles. Rebite O rebite é formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça. É fabricado em aço, alumínio, cobre ou latão. É usado para fixa- ção permanente de duas ou mais peças. Pino O pino une peças articuladas. Nesse tipo de união, uma das peças pode se movimentar por rotação. Fadiga de material significa queda de resistência ou enfraquecimento do material devido a tensões e constantes esforços. rebite de cabeça redonda 1 A U L ACavilha A cavilha une peças que não são articuladas entre si. Contrapino ou cupilha O contrapino ou cupilha é uma haste ou arame com forma semelhante à de um meio-cilindro, dobrado de modo a fazer uma cabeça circular e tem duas pernas desiguais. Introduz-se o contrapino ou cupilha num furo na extremida- de de um pino ou parafuso com porca castelo. As pernas do contrapino são viradas para trás e, assim, impedem a saída do pino ou da porca durante vibrações das peças fixadas. Parafuso O parafuso é uma peça formada por um corpo cilíndrico roscado e uma cabeça, que pode ter várias formas. cupilha ou contrapino 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 AOs rebites são peças fabricadas em aço, alumínio, cobre ou latão. Unem rigidamente peças ou chapas, principalmente, em estruturas metálicas, de reser- vatórios, caldeiras, máquinas, navios, aviões, veículos de transporte e treliças. A fixação das pontas da lona de fricção do disco de embreagem de automóvel é feita por rebites. Outro exemplo de aplicação, visto na mesma figura, é a fixação da lona de fricção da sapata de freio de automóvel. O rebite também é usado para fixação de terminais de cintas e lona. Tipos de rebite e suas proporções O quadro a seguir mostra a classificação dos rebites em função do formato da cabeça e de seu emprego em geral. 2 A U L A A fabricação de rebi- tes é padronizada, ou seja, segue normas téc- nicas que indicam medi- das da cabeça, do corpo e do comprimento útil dos rebites. No quadro a seguir apresentamos as propor- ções padronizadas para os rebites. Os valores que aparecem nas ilustrações são constantes, ou seja, nunca mudam. TIPOS DE REBITE EMPREGO Largamente utilizados devido à resistência que oferecem. Empregados em uniões que não admitem saliências. Empregados em uniões que admitem pequenas saliências. Usados nas uniões de chapas com espessura máxima de 7 mm. Cabeça redonda larga Cabeça redonda estreita Cabeça escareada chata larga Cabeça escareada chata estreita Cabeça escareada com calota Cabeça tipo panela Cabeça cilíndrica FORMATO DA CABEÇA Cabeça redonda larga Cabeça redonda estreita Cabeça escareada chata larga Cabeça escareada chata estreita Cabeça escareada com calota Cabeça tipo panela Cabeça cilíndrica 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 " 2 A U L A Para verificar sua aprendizagem, faça os exercícios a seguir. Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 Para união permanente de duas ou mais peças são usados os seguintes elementos de fixação: a) ( ) rebites e solda; b) ( ) rebites e chavetas; c) ( ) rebites e arruelas; d) ( ) rebites e porcas. Exercício 2 Quando se deseja uma união permanente, em que as superfícies das peças não sejam modificadas devido ao calor, deve-se usar: a) ( ) solda; b) ( ) parafuso; c) ( ) rebite; d) ( ) chaveta. Exercício 3 Um rebite compõe-se de: a) ( ) cabeça e pontas; b) ( ) corpo e cabeça; c) ( ) corpo e pontas; d) ( ) cabeça e pino. Exercício 4 Na especificação de um rebite, deve-se levar em conta: a) ( ) Material de fabricação, tipo de cabeça , diâmetro do corpo e com- primento útil. b) ( ) Material de fabricação, tipo do corpo, diâmetro da cabeça. c) ( ) Material de fabricação, tipo de cabeça e comprimento útil. d) ( ) Material de fabricação, comprimento útil e tipo de cabeça. Exercícios 3 A U L A Você já tem uma noção do que é rebite e de como ele deve ser especificado de acordo com o trabalho a ser feito. Mas como você vai proceder, na prática, para fixar duas peças entre si, usando rebites? Em outras palavras, como você vai fazer a rebitagem? Na rebitagem, você vai colocar os rebites em furos já feitos nas peças a serem unidas. Depois você vai dar forma de cabeça no corpo dos rebites. Esse procedi- mento está ilustrado nestas três figuras: Processos de rebitagem A segunda cabeça do rebite pode ser feita por meio de dois processos: manual e mecânico. Processo manual Esse tipo de processo é feito à mão, com pancadas de martelo. Antes de iniciar o processo, é preciso compri- mir as duas superfícies metálicas a serem unidas, com o auxílio de duas ferramentas: o contra-estampo, que fica sob as chapas, e o repuxador, que é uma peça de aço com furo interno, no qual é introduzida a ponta saliente do rebite. Introdução 3 U L A Rebites II 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 3 A U L AExemplo de rebitagem manual Nesse exemplo, você vai ver toda a seqüência de operações de uma rebitagem, usando-se rebites de cabeça escareada chata. Processo de execução: 1. Prepare o material · Elimine as rebarbas dos furos a fim de assegurar uma boa aderência entre as chapas. 2. Alinhe as chapas · Se necessário, prenda as chapas com grampos, alica- tes de pressão ou morsa manual. · Se houver furos que não coincidam, passe o alargador. 3. Prepare os rebites · Calcule o comprimento do rebite de acordo com o formato da cabeça. · Se necessário, corte o rebite e rebarbe-o. 4. Rebite · Inicie a rebitagem pelos extremos da linha de rebitagem. · Apóie as chapas sobre uma base sólida e repuxe os rebites. A base sólida deve estar sempre limpa, ou seja, livre de partículas sólidas. · As pancadas iniciais sobre os rebites devem ser aplica- das com a face de impacto do martelo e devem ser perpendiculares em relação aos rebites. · Boleie os rebites com a bola do martelo a fim de preencher todo o escareado. · Termine a rebitagem dando pancadas com a face do martelo. Evite dar pancadas desnecessárias sobre os rebites, pois isto torna-os duros e frágeis. Para verificar sua aprendizagem, faça os exercícios, a seguir. 1 2 3 4 3 A U L A Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 Unir peças com rebites é um processo chamado: a) ( ) martelamento; b) ( ) rebitagem; c) ( ) usinagem; d) ( ) escareamento. Exercício 2 O processo de rebitagem que não usa fonte de calor chama-se: a) ( ) processo a quente; b) ( ) processo a frio; c) ( ) processo natural; d) ( ) processo artificial. Exercício 3 A rebitagem por meio de martelo pneumático é um processo: a) ( ) manual; b) ( ) eletrônico; c) ( ) automático; d) ( ) mecânico. Exercício 4 Na rebitagem por processo mecânico em que é necessário o deslocamento do operador e da máquina, recomenda-se o uso de: a) ( ) martelo pneumático; b) ( ) martelo de bola; c) ( ) rebitadeira hidráulica; d) ( ) rebitadeira pneumática. Exercício 5 As principais ferramentas usadas em rebitagem são: a) ( ) estampo, contra-estampo, repuxador; b) ( ) estampo, alicate, repuxador; c) ( ) estampo, repuxador, morsa; d) ( ) estampo, contra-estampo, solda. Exercícios 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 Exemplo – qual é o diâmetro do furo para um rebite com diâmetro de 6,35 mm? Solução: dF = dR · 1,06 dF = 6,35 · 1,06 dF = 6,73 mm Portanto, o diâmetro do furo será de 6,73 mm. Cálculo do comprimento útil do rebite O cálculo desse comprimento é feito por meio da seguinte fórmula: L = y · d + S onde: L = comprimento útil do rebite; y = constante determinada pelo formato da cabeça do rebite; d = diâmetro do rebite; S = soma das espessuras das chapas. Para rebites de cabeça redonda e cilíndrica, temos: L = 1,5 · d + S Para rebites de cabeça escareada, temos: L = 1 · d + S Exemplos 1. Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça redonda com diâmetro de 3,175 mm para rebitar duas chapas, uma com 2 mm de espessura e a outra com 3 mm. Solução: L = y · d + S L = 1,5 · 3,175 + 5 L = 4,762 + 5 L = 9,76 mm O comprimento do útil rebite deve ser de 9,76 mm. 2. Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça escareada com diâmetro de 4,76 mm para rebitar duas chapas, uma com 3 mm de espessura e a outra com 7 mm de espessura. Solução: L = y · d + S L = 1 · 4,76 + 10 L = 4,76 + 10 L = 14,76 mm O comprimento do útil rebite deve ser de 14 mm. 4 A U L ADefeitos de rebitagem É preciso fazer bem- feita a rebitagem para assegurar a resistência e a vedação necessárias às peças unidas por rebites. Os defeitos, por menores que sejam, representam enfraquecimento e instabilidade da união. Alguns desses defeitos somente são percebidos com o passar do tempo por isso, é preciso estar bem atento e executar as operações de rebitagem com a maior precisão possível. Os principais defeitos na rebitagem são devidos, geralmente, ao mau preparo das chapas a serem unidas e à má execução das operações nas fases de rebitagem. Os defeitos causados pelo mau preparo das chapas são: · Furos fora do eixo, formando degraus - Nesse caso, o corpo rebitado preenche o vão e assume uma forma de rebaixo, formando uma incisão ou corte, o que diminui a resistência do corpo. · Chapas mal encostadas - Nesse caso, o corpo do rebite preenche o vão existente entre as chapas, encunhando-se entre elas. Isso produz um engrossamento da secção do corpo do rebite, reduzindo sua resistência. · Diâmetro do furo muito maior em relação ao diâmetro do rebite - O rebatimento não é suficiente para preencher a folga do furo. Isso faz o rebite assumir um eixo inclinado, que reduz muito a pressão do aperto. Os defeitos causados pela má execução das diversas operações e fases de rebitagem são: · Aquecimento excessivo do rebite - Quando isso ocorre, o material do rebite terá suas características físicas alteradas, pois após esfriar, o rebite contrai-se e então a folga aumenta. Se a folga aumentar, ocorrerá o deslizamento das chapas. 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 4 A U L AExercício 6 Qual deve ser o diâmetro do furo que vai receber um rebite com 5/16" de diâmetro? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Exercício 7 Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça redonda com diâmetro de 1/4" para rebitar duas chapas: uma com 3/16" de espessura e outra com 1/4". .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Exercício 8 Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça escareada com diâmetro de 1/8" para rebitar duas chapas, uma com 1/16" de espessura e outra com 3/16". .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. 5 A U L A 5 A U L Introdução Até agora você estudou rebites que consti- tuem um dos principais elementos de fixação. Mas existem outros elementos que um mecânico deve conhecer como pinos, cavilhas e cupilhas ou contrapinos. O que são pinos, cavilhas e cupilhas? Como e quando são usados? Para que servem? Este é o assunto desta aula. Vamos estudá-lo? Pinos e cavilhas Os pinos e cavilhas têm a finalidade de alinhar ou fixar os elementos de máquinas, permitindo uniões mecânicas, ou seja, uniões em que se juntam duas ou mais peças, estabelecendo, assim, conexão entre elas. Veja os exemplos abaixo. As cavilhas, também, são chamados pinos estriados, pinos entalhados, pinos ranhurados ou, ainda, rebite entalhado. A diferenciação entre pinos e cavilhas leva em conta o formato dos elementos e suas aplicações. Por exemplo, pinos são usados para junções de peças que se articulam entre si e cavilhas são utilizadas em conjuntos sem articulações; indicando pinos com entalhes externos na sua superfície. Esses entalhes é que fazem com que o conjunto não se movimente. A forma e o comprimento dos entalhes determi- nam os tipos de cavilha. Pinos e cupilhas 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 5 A U L A Pino cupilhado Nesse caso, a cupilha não entra no eixo, mas no próprio pino. O pino cupilhado é utilizado como eixo curto para uniões articuladas ou para suportar rodas, polias, cabos, etc. Marque com X a resposta correta Exercício 1 Para alinhar ou fixar elementos de máquina, usa-se: a) chaveta b) contrapiso c) pino Exercício 2 A fixação do pino estriado é feita em furo executado por meio de: a) broca b) martelo c) solda Exercício 3 Para fixar outros elemetos de máquinas como porcas, pinos, etc, usa-se: a) pino cônico b) cavilha lisa c) cupilha Exercícios pino roscado pino sem cabeça pino com cabeça 6 A U L A Um motorista, distraído, passou com o carro sobre um grande buraco. Sentiu que o carro começou a se desgovernar. Parou acostamento e, para seu espanto, viu uma roda quase solta. Que fazer? Por sorte, apareceu um mecânico que rapidamente colocou a roda. Explicou que, com a grande vibração do carro, os parafusos da roda se afrouxaram e, conseqüentemente, a roda se soltou. Essa situação pode dar-lhe uma idéia da importância de parafusos. Por isto, esta e as próximas três aulas têm o objetivo de apresentar-lhe informações sobre parafusos. Esse conhecimento é indispensável para quem trabalha na área de mecânica. Todo parafuso tem rosca de diversos tipos. Para você compreender melhor a noção de parafuso e as suas funções, vamos, antes, conhecer roscas. Roscas Rosca é um conjunto de filetes em torno de uma superfície cilíndrica. As roscas podem ser internas ou externas. As roscas internas encontram-se no interior das porcas. As roscas externas se localizam no corpo dos parafusos. Parafusos I Introdução 6 U L A 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 1 0,693 0,153 0,036 1,011 0,729 0,018 0,25 0,837 1,2 0,893 0,153 0,036 1,211 0,929 0,018 0,25 1,038 1,4 1,032 0,184 0,043 1,413 1,075 0,022 0,3 1,205 1,6 1,171 0,215 0,051 1,616 1,221 0,022 0,35 1,373 1,8 1,371 0,215 0,051 1,816 1,421 0,022 0,35 1,573 2 1,509 0,245 0,058 2,018 1,567 0,025 0,4 1,740 2,2 1,648 0,276 0,065 2,220 1,713 0,028 0,45 1,908 2,5 1,948 0,276 0,065 2,520 2,013 0,028 0,45 2,208 3 2,387 0,307 0,072 3,022 2,459 0,031 0,5 2,675 3,5 2,764 0,368 0,087 3,527 2,850 0,038 0,6 3,110 4 3,141 0,429 0,101 4,031 3,242 0,044 0,7 3,545 4,5 3,680 0,460 0,108 4,534 3,690 0,047 0,75 4,013 5 4,019 0,491 0,115 5,036 4,134 0,051 0,8 4,480 6 4,773 0,613 0,144 6,045 4,917 0,06 1 5,350 7 5,773 0,613 0,144 7,045 5,917 0,06 1 6,350 8 6,466 0,767 0,180 8,056 6,647 0,08 1,25 7,188 9 7,466 0,767 0,180 9,056 7,647 0,08 1,25 8,188 10 8,160 0,920 0,217 10,067 8,376 0,09 1,5 9,026 11 9,160 0,920 0,217 11,067 9,376 0,09 1,5 10,026 12 9,833 1,074 0,253 12,079 10,106 0,11 1,75 10,863 14 11,546 1,227 0,289 14,090 11,835 0,13 2 12,701 16 13,546 1,227 0,289 16,090 13,835 0,13 2 14,701 18 14,933 1,534 0,361 18,112 15,294 0,16 2,5 16,376 20 16,933 1,534 0,361 20,112 17,294 0,16 2,5 18,376 22 18,933 1,534 0,361 22,112 19,294 0,16 2,5 20,376 24 20,319 1,840 0,433 24,135 20,752 0,19 3 22,051 27 23,319 1,840 0,433 27,135 23,752 0,19 3 25,051 30 25,706 2,147 0,505 30,157 26,211 0,22 3,5 27,727 33 28,706 2,147 0,505 33,157 29,211 0,22 3,5 30,727 36 31,093 2,454 0,577 36,180 31,670 0,25 4 33,402 39 34,093 2,454 0,577 39,180 34,670 0,25 4 36,402 42 36,479 2,760 0,650 42,102 37,129 0,28 4,5 39,077 TABELAS DE ROSCAS ROSCA MÉTRICA DE PERFIL TRIANGULAR SÉRIE NORMAL EXTERNA E INTERNA (PARAFUSO E PORCA) INTERNA (PORCA) EXTERNA (PARAFUSO) P (mm) d2 D2 (mm) he (mm) rre (mm) D (mm) D1 (mm) rri (mm) d (mm) d1 (mm) R ai o d a ra iz d a ro sc a ex te rn a M ai or M en or R ai o d a ra iz d a ro sc a in te rn a P as so E fe ti vo M ai or (n om in al ) M en or A lt u ra d o fi le te 6 A U L A TABELAS DE ROSCAS ROSCA MÉTRICA DE PERFIL TRIANGULAR SÉRIE FINA EXTERNA E INTERNA (PARAFUSO E PORCA) INTERNA (PORCA) EXTERNA (PARAFUSO) M ai or (n om in al ) M en or A lt u ra d o fi le te R ai o d a ra iz d a ro sc a ex te rn a M ai or M en or R ai o d a ra iz d a ro sc a in te rn a P as so E fe ti vo 1,6 1,354 0,123 0,029 1,609 1,384 0,013 0,2 1,470 1,8 1,554 0,123 0,029 1,809 1,584 0,013 0,2 1,670 2 1,693 0,153 0,036 2,012 1,730 0,157 0,25 1,837 2,2 1,893 0,153 0,036 2,212 1,930 0,157 0,25 2,038 2,5 2,070 0,215 0,050 2,516 2,121 0,022 0,35 2,273 3 2,570 0,215 0,050 3,016 2,621 0,022 0,35 2,773 3,5 3,070 0,215 0,050 3,516 3,121 0,022 0,35 3,273 4 3,386 0,307 0,072 4,027 3,459 0,031 0,5 3,673 4,5 3,886 0,307 0,072 5,527 3,959 0,031 0,5 4,175 5 4,386 0,307 0,072 5,027 4,459 0,031 0,5 4,675 5,5 4,886 0,307 0,072 5,527 4,959 0,031 0,5 5,175 6 5,180 0,460 0,108 6,034 5,188 0,047 0,75 5,513 7 6,180 0,460 0,108 7,034 6,188 0,047 0,75 6,513 8 7,180 0,460 0,108 8,034 7,188 0,047 0,75 7,513 8 6,773 0,613 0,144 8,045 6,917 0,06 1 7,350 9 8,180 0,460 0,108 9,034 8,188 0,047 0,75 8,513 9 7,773 0,613 0,144 9,045 7,917 0,06 1 8,350 10 9,180 0,460 0,108 10,034 9,188 0,047 0,75 9,513 10 8,773 0,613 0,144 10,045 8,917 0,06 1 9,350 10 8,466 0,767 0,180 10,056 8,647 0,08 1,25 8,625 11 10,180 0,460 0,108 11,034 10,188 0,047 0,75 10,513 11 9,773 0,613 0,144 11,045 9,917 0,06 1 10,350 12 10,773 0,613 0,144 12,045 10,917 0,06 1 11,350 12 10,466 0,767 0,180 12,056 10,647 0,08 1,25 11,187 12 10,160 0,920 0,217 12,067 10,376 0,09 1,5 11,026 14 12,773 0,613 0,144 14,045 12,917 0,06 1 13,350 14 12,466 0,767 0,180 14,056 12,647 0,08 1,25 13,187 14 12,160 0,920 0,217 14,067 12,376 0,09 1,5 13,026 15 13,773 0,613 0,144 15,045 13,917 0,06 1 14,350 15 13,160 0,920 0,217 15,067 13,376 0,09 1,5 14,026 16 14,773 0,613 0,144 16,045 14,917 0,06 1 15,350 16 14,160 0,920 0,217 16,067 14,376 0,09 1,5 15,026 17 15,773 0,613 0,144 17,045 15,917 0,06 1 16,350 17 15,160 0,920 0,217 17,067 16,376 0,09 1,5 16,026 18 16,773 0,613 0,144 18,045 16,917 0,06 1 17,350 rri (mm) P (mm) d2 D2 (mm) d (mm) d1 (mm) he (mm) rre (mm) D (mm) D1 (mm) 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 O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico, totalmente roscado ou parcialmente roscado. A cabeça pode apresentar vários formatos; porém, há parafusos sem cabeça. Há uma enorme variedade de parafusos que podem ser diferenciados pelo formato da cabeça, do corpo e da ponta. Essas diferenças, determinadas pela função dos parafusos, permite classificá-los em quatro grandes grupos: para- fusos passantes, parafusos não-passantes, parafusos de pressão, parafusos prisioneiros. Parafusos passantes Esses parafusos atravessam, de lado a lado, as peças a serem unidas, passando livremente nos furos. Dependendo do serviço, esses parafusos, além das porcas, utilizam arruelas e contraporcas como acessórios. Os parafusos passantes apresentam-se com cabeça ou sem cabeça. cilíndrico cônico prisioneiro 7 A U L AParafusos não-passantes São parafusos que não utilizam porcas. O papel de porca é desempenhado pelo furo roscado, feito numa das peças a ser unida. Parafusos de pressão Esses parafusos são fixados por meio de pressão. A pressão é exercida pelas pon- tas dos parafusos contra a peça a ser fixada. Os parafusos de pressão podem apre- sentar cabeça ou não. Parafusos prisioneiros São parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades, sendo recomendados nas situações que exigem montagens e desmontagens freqüen- tes. Em tais situações, o uso de outros tipos de parafusos acaba danificando a rosca dos furos. As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes ou senti- dos opostos, isto é, um horário e o outro anti-horário. Para fixarmos o prisioneiro no furo da máquina, utilizamos uma ferramenta especial. Caso não haja esta ferramenta, improvisa-se um apoio com duas porcas travadas numa das extremidades do prisioneiro. Após a fixação do prisioneiro pela outra extremidade, retiram-se as porcas. A segunda peça é apertada mediante uma porca e arruela, aplicadas à extremidade livre do prisioneiro. O parafuso prisioneiro permanece no lugar quando as peças são desmontadas. 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 7 A U L ASolução: a) Procura-se na tabela o material a ser parafusado, ou seja, o alumínio. b) A seguir, busca-se na coluna profundidade do furo broqueado a relação a ser usada para o alumínio. Encontra-se o valor 3d. Isso significa que a profundidade do furo broqueado deverá ser três vezes o diâmetro do parafuso, ou seja: 3 ´ 6 mm = 18 mm. c) Prosseguindo, busca-se na coluna profundidade do furo roscado a relação a ser usada para o alumínio. Encontra-se o valor 2,5d. Logo, a profundidade da parte roscada deverá ser: 2,5 ´ 6 mm = 15 mm. d) Consultando a coluna comprimento de penetração do parafuso, encontra- se a relação 2d para o alumínio. Portanto: 2 ́ 6 mm = 12 mm. O valor 12 mm deverá ser o comprimento de penetração do parafuso. e) Finalmente, determina-se o diâmetro do furo passante por meio da relação 1,06d. Portanto: 1,06 ´ 6 mm = 6,36 mm. Se a união por parafusos for feita entre materiais diferentes, os cálculos deverão ser efetuados em função do material que receberá a rosca. Faça os exercícios a seguir para verificar sua aprendizagem. Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 O parafuso é um elemento de fixação que une peças de modo: a) ( ) permanente; b) ( ) temporário; c) ( ) articulado. Exercício 2 Em geral, o parafuso é composto de: a) ( ) cabeça e haste; b) ( ) cabeça e corpo; c) ( ) cabeça e garras. Exercício 3 Quanto à finalidade ou à função, os parafusos podem ser assim classificados: a) ( ) De pressão, sem pressão, passantes, prisioneiros. b) ( ) Prisioneiros, não-passantes, de pressão, roscados. c) ( ) Não-passante, de pressão, roscados internamente, roscado exter- namente. d) ( ) Passantes, não-passantes, prisioneiros, de pressão. Exercício 4 Em um parafuso de aço com 12 mm de diâmetro, a profundidade da parte roscada é de: a) ( ) 12 mm; b) ( ) 24 mm; c) ( ) 18 mm. Exercícios 8 A U L A Até agora você estudou classificação geral dos parafusos quanto à função que eles exercem e alguns fatores a serem considerados na união de peças. Nesta aula, você vai estudar, de forma mais aprofundada, alguns tipos de parafusos bastante usados em mecânica. Parafuso de cabeça sextavada Em desenho técnico, esse parafuso é representado da seguinte forma: d = diâmetro do parafuso; k = altura da cabeça (0,7 d); s = medida entre as faces paralelas do sextavado (1,7 d); e = distância entre os vértices do sextavado (2 d); L = comprimento útil (medidas padronizadas); b = comprimento da rosca (medidas padronizadas); R= raio de arredondamento da extremidade do corpo do parafuso. Parafusos III 8 A U L Introdução As medidas das partes dos parafusos são proporcionais ao diâmetro do seu corpo. 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 Aplicação Esse tipo de parafuso é também muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços. Possibilita melhor acabamento na superfície. São fabricados em aço, cobre e ligas, como latão. · De cabeça cilíndrica boleada com fenda Em desenho técnico, a representação é feita como mostra a figura. onde: · diâmetro da cabeça do parafuso = 1,7 d; · raio da cabeça = 1,4 d; · comprimento da parte cilíndrica da cabeça = 0,66 d; · largura da fenda = 0,18 d; · profundidade da fenda = 0,44 d. Aplicação São utilizados na fixação de elementos nos quais existe a possibilidade de se fazer um encaixe profundo para a cabeça do parafuso, e a necessidade de um bom acabamento na superfície dos componentes. Trata-se de um parafuso cuja cabeça é mais resistente do que as outras de sua classe. São fabricados em aço, cobre e ligas, como latão. · De cabeça escareada boleada com fenda onde: · diâmetro da cabeça do parafuso = 2 d; · raio da cabeça do parafuso = 2 d; · largura da fenda = 0,18 d; · profundidade da fenda = 0,5 d. cabeça cilíndrica boleada com fenda cabeça escareada baleada com fenda 8 A U L AAplicação São geralmente utilizados na união de elementos cujas espessuras sejam finas e quando é necessário que a cabeça do parafuso fique embutida no elemento. Permitem um bom acabamento na superfície. São fabricados em aço, cobre e ligas como latão. Parafusos com rosca soberba para madeira São vários os tipos de parafusos para madeira. Apresentamos, em seguida, os diferentes tipos e os cálculos para dimensionamento dos detalhes da cabeça. Tipos Aplicação Esse tipo de parafuso também é utilizado com auxílio de buchas plásticas. O conjunto, parafuso-bucha é aplicado na fixação de elementos em bases de alvenaria. Quanto à escolha do tipo de cabeça a ser utilizado, leva-se em consideração a natureza da união a ser feita. São fabricados em aço e tratados superficialmente para evitar efeitos oxidantes de agentes naturais. Para testar sua aprendizagem, faça os exercícios a seguir. cabeça quadrada cabeça chata com fenda cabeça oval cabeça sextavada cabeça redonda Departamento Regional de São Paulo Elementos de Máquinas - 1 - MÓDULOS ESPECIAIS MECÂNICA Escola SENAI “Hessel Horácio Cherkassky” Apresentação Este módulo tem como objetivo apresentar um estudo de Elementos de Máquina. Nele você vai encontrar uma seqüência de aulas, cada uma delas correspondendo a um programa de televisão. É importante que você assista à aula na TV e depois leia o texto correspondente no livro. Como o assunto é extenso, o módulo está apresentado em dois livros. No primeiro livro, você vai estudar elementos de fixação, de apoio e elemen- tos elásticos. No segundo livro, você vai estudar elementos de transmissão, de vedação e sistemas de lubrificação. Esses conhecimentos são indispensáveis à mecânica em geral. Se você já trabalha numa indústria, ou se tem uma empresa, ou ainda se deseja trabalhar como mecânico, precisa saber o que são Elementos de Máquina, quais suas características, funções e como são utilizados na prática. Com esse conheci- mento, você ficará preparado, por exemplo, para operar máquinas e, possi- velmente, corrigir defeitos que elas apresentem. A maior parte das aulas apresenta informações teóricas e atividades práticas. É importante que você saiba os conceitos que estão por trás de cada atividade prática porque, assim, você terá condições de compreender situa- ções novas e resolver problemas que surgirem na sua casa, no seu trabalho, na sua vida. Mesmo que você já tenha alguns conhecimentos de Elementos de Máquina, procure assistir aos programas da TV e ler todas as aulas do livro. Assim, os conhecimentos que você já possui se tornarão mais sólidos. Evite pular aulas porque, apesar de as aulas se organizarem por módulos, as informações estão relacionadas entre si. Por exemplo, o primeiro módulo do curso profissionalizante dá uma visão geral da mecânica para mostrar que o seu significado é muito mais amplo do que geralmente se pensa. Com essa visão, você vai entender melhor as aulas do segundo módulo, que mostra como quase tudo na vida e, em especial, na mecânica, tem que seguir normas. O conhecimento dessas normas, por sua vez, torna-se necessário para se compreender as demais aulas, como as deste módulo, em que todos os elementos de máquina são normalizados. 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 Tanto os elementos de fixação móvel como os elementos de fixação permanente devem ser usados com muita habilidade e cuidado porque são, geralmente, os componentes mais frágeis da máquina. Assim, para projetar um conjunto mecânico é preciso escolher o elemento de fixação adequado ao tipo de peças que irão ser unidas ou fixadas. Se, por exemplo, unirmos peças robustas com elementos de fixação fracos e mal planejados, o conjunto apre- sentará falhas e poderá ficar inutilizado. Ocorrerá, portanto, desperdício de tempo, de materiais e de recursos financeiros. Ainda é importante planejar e escolher corretamente os elementos de fixação a serem usados para evitar concentração de tensão nas peças fixadas. Essas tensões causam rupturas nas peças por fadiga do material. Tipos de elementos de fixação Para você conhecer melhor alguns elementos de fixação, apresentamos a seguir uma descrição simples de cada um deles. Rebite O rebite é formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça. É fabricado em aço, alumínio, cobre ou latão. É usado para fixa- ção permanente de duas ou mais peças. Pino O pino une peças articuladas. Nesse tipo de união, uma das peças pode se movimentar por rotação. Fadiga de material significa queda de resistência ou enfraquecimento do material devido a tensões e constantes esforços. rebite de cabeça redonda 1 A U L ACavilha A cavilha une peças que não são articuladas entre si. Contrapino ou cupilha O contrapino ou cupilha é uma haste ou arame com forma semelhante à de um meio-cilindro, dobrado de modo a fazer uma cabeça circular e tem duas pernas desiguais. Introduz-se o contrapino ou cupilha num furo na extremida- de de um pino ou parafuso com porca castelo. As pernas do contrapino são viradas para trás e, assim, impedem a saída do pino ou da porca durante vibrações das peças fixadas. Parafuso O parafuso é uma peça formada por um corpo cilíndrico roscado e uma cabeça, que pode ter várias formas. cupilha ou contrapino 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 AOs rebites são peças fabricadas em aço, alumínio, cobre ou latão. Unem rigidamente peças ou chapas, principalmente, em estruturas metálicas, de reser- vatórios, caldeiras, máquinas, navios, aviões, veículos de transporte e treliças. A fixação das pontas da lona de fricção do disco de embreagem de automóvel é feita por rebites. Outro exemplo de aplicação, visto na mesma figura, é a fixação da lona de fricção da sapata de freio de automóvel. O rebite também é usado para fixação de terminais de cintas e lona. Tipos de rebite e suas proporções O quadro a seguir mostra a classificação dos rebites em função do formato da cabeça e de seu emprego em geral. 2 A U L A A fabricação de rebi- tes é padronizada, ou seja, segue normas téc- nicas que indicam medi- das da cabeça, do corpo e do comprimento útil dos rebites. No quadro a seguir apresentamos as propor- ções padronizadas para os rebites. Os valores que aparecem nas ilustrações são constantes, ou seja, nunca mudam. TIPOS DE REBITE EMPREGO Largamente utilizados devido à resistência que oferecem. Empregados em uniões que não admitem saliências. Empregados em uniões que admitem pequenas saliências. Usados nas uniões de chapas com espessura máxima de 7 mm. Cabeça redonda larga Cabeça redonda estreita Cabeça escareada chata larga Cabeça escareada chata estreita Cabeça escareada com calota Cabeça tipo panela Cabeça cilíndrica FORMATO DA CABEÇA Cabeça redonda larga Cabeça redonda estreita Cabeça escareada chata larga Cabeça escareada chata estreita Cabeça escareada com calota Cabeça tipo panela Cabeça cilíndrica 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 " 2 A U L A Para verificar sua aprendizagem, faça os exercícios a seguir. Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 Para união permanente de duas ou mais peças são usados os seguintes elementos de fixação: a) ( ) rebites e solda; b) ( ) rebites e chavetas; c) ( ) rebites e arruelas; d) ( ) rebites e porcas. Exercício 2 Quando se deseja uma união permanente, em que as superfícies das peças não sejam modificadas devido ao calor, deve-se usar: a) ( ) solda; b) ( ) parafuso; c) ( ) rebite; d) ( ) chaveta. Exercício 3 Um rebite compõe-se de: a) ( ) cabeça e pontas; b) ( ) corpo e cabeça; c) ( ) corpo e pontas; d) ( ) cabeça e pino. Exercício 4 Na especificação de um rebite, deve-se levar em conta: a) ( ) Material de fabricação, tipo de cabeça , diâmetro do corpo e com- primento útil. b) ( ) Material de fabricação, tipo do corpo, diâmetro da cabeça. c) ( ) Material de fabricação, tipo de cabeça e comprimento útil. d) ( ) Material de fabricação, comprimento útil e tipo de cabeça. Exercícios 3 A U L A Você já tem uma noção do que é rebite e de como ele deve ser especificado de acordo com o trabalho a ser feito. Mas como você vai proceder, na prática, para fixar duas peças entre si, usando rebites? Em outras palavras, como você vai fazer a rebitagem? Na rebitagem, você vai colocar os rebites em furos já feitos nas peças a serem unidas. Depois você vai dar forma de cabeça no corpo dos rebites. Esse procedi- mento está ilustrado nestas três figuras: Processos de rebitagem A segunda cabeça do rebite pode ser feita por meio de dois processos: manual e mecânico. Processo manual Esse tipo de processo é feito à mão, com pancadas de martelo. Antes de iniciar o processo, é preciso compri- mir as duas superfícies metálicas a serem unidas, com o auxílio de duas ferramentas: o contra-estampo, que fica sob as chapas, e o repuxador, que é uma peça de aço com furo interno, no qual é introduzida a ponta saliente do rebite. Introdução 3 U L A Rebites II 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 3 A U L AExemplo de rebitagem manual Nesse exemplo, você vai ver toda a seqüência de operações de uma rebitagem, usando-se rebites de cabeça escareada chata. Processo de execução: 1. Prepare o material · Elimine as rebarbas dos furos a fim de assegurar uma boa aderência entre as chapas. 2. Alinhe as chapas · Se necessário, prenda as chapas com grampos, alica- tes de pressão ou morsa manual. · Se houver furos que não coincidam, passe o alargador. 3. Prepare os rebites · Calcule o comprimento do rebite de acordo com o formato da cabeça. · Se necessário, corte o rebite e rebarbe-o. 4. Rebite · Inicie a rebitagem pelos extremos da linha de rebitagem. · Apóie as chapas sobre uma base sólida e repuxe os rebites. A base sólida deve estar sempre limpa, ou seja, livre de partículas sólidas. · As pancadas iniciais sobre os rebites devem ser aplica- das com a face de impacto do martelo e devem ser perpendiculares em relação aos rebites. · Boleie os rebites com a bola do martelo a fim de preencher todo o escareado. · Termine a rebitagem dando pancadas com a face do martelo. Evite dar pancadas desnecessárias sobre os rebites, pois isto torna-os duros e frágeis. Para verificar sua aprendizagem, faça os exercícios, a seguir. 1 2 3 4 3 A U L A Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 Unir peças com rebites é um processo chamado: a) ( ) martelamento; b) ( ) rebitagem; c) ( ) usinagem; d) ( ) escareamento. Exercício 2 O processo de rebitagem que não usa fonte de calor chama-se: a) ( ) processo a quente; b) ( ) processo a frio; c) ( ) processo natural; d) ( ) processo artificial. Exercício 3 A rebitagem por meio de martelo pneumático é um processo: a) ( ) manual; b) ( ) eletrônico; c) ( ) automático; d) ( ) mecânico. Exercício 4 Na rebitagem por processo mecânico em que é necessário o deslocamento do operador e da máquina, recomenda-se o uso de: a) ( ) martelo pneumático; b) ( ) martelo de bola; c) ( ) rebitadeira hidráulica; d) ( ) rebitadeira pneumática. Exercício 5 As principais ferramentas usadas em rebitagem são: a) ( ) estampo, contra-estampo, repuxador; b) ( ) estampo, alicate, repuxador; c) ( ) estampo, repuxador, morsa; d) ( ) estampo, contra-estampo, solda. Exercícios 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 Exemplo – qual é o diâmetro do furo para um rebite com diâmetro de 6,35 mm? Solução: dF = dR · 1,06 dF = 6,35 · 1,06 dF = 6,73 mm Portanto, o diâmetro do furo será de 6,73 mm. Cálculo do comprimento útil do rebite O cálculo desse comprimento é feito por meio da seguinte fórmula: L = y · d + S onde: L = comprimento útil do rebite; y = constante determinada pelo formato da cabeça do rebite; d = diâmetro do rebite; S = soma das espessuras das chapas. Para rebites de cabeça redonda e cilíndrica, temos: L = 1,5 · d + S Para rebites de cabeça escareada, temos: L = 1 · d + S Exemplos 1. Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça redonda com diâmetro de 3,175 mm para rebitar duas chapas, uma com 2 mm de espessura e a outra com 3 mm. Solução: L = y · d + S L = 1,5 · 3,175 + 5 L = 4,762 + 5 L = 9,76 mm O comprimento do útil rebite deve ser de 9,76 mm. 2. Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça escareada com diâmetro de 4,76 mm para rebitar duas chapas, uma com 3 mm de espessura e a outra com 7 mm de espessura. Solução: L = y · d + S L = 1 · 4,76 + 10 L = 4,76 + 10 L = 14,76 mm O comprimento do útil rebite deve ser de 14 mm. 4 A U L ADefeitos de rebitagem É preciso fazer bem- feita a rebitagem para assegurar a resistência e a vedação necessárias às peças unidas por rebites. Os defeitos, por menores que sejam, representam enfraquecimento e instabilidade da união. Alguns desses defeitos somente são percebidos com o passar do tempo por isso, é preciso estar bem atento e executar as operações de rebitagem com a maior precisão possível. Os principais defeitos na rebitagem são devidos, geralmente, ao mau preparo das chapas a serem unidas e à má execução das operações nas fases de rebitagem. Os defeitos causados pelo mau preparo das chapas são: · Furos fora do eixo, formando degraus - Nesse caso, o corpo rebitado preenche o vão e assume uma forma de rebaixo, formando uma incisão ou corte, o que diminui a resistência do corpo. · Chapas mal encostadas - Nesse caso, o corpo do rebite preenche o vão existente entre as chapas, encunhando-se entre elas. Isso produz um engrossamento da secção do corpo do rebite, reduzindo sua resistência. · Diâmetro do furo muito maior em relação ao diâmetro do rebite - O rebatimento não é suficiente para preencher a folga do furo. Isso faz o rebite assumir um eixo inclinado, que reduz muito a pressão do aperto. Os defeitos causados pela má execução das diversas operações e fases de rebitagem são: · Aquecimento excessivo do rebite - Quando isso ocorre, o material do rebite terá suas características físicas alteradas, pois após esfriar, o rebite contrai-se e então a folga aumenta. Se a folga aumentar, ocorrerá o deslizamento das chapas. 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 4 A U L AExercício 6 Qual deve ser o diâmetro do furo que vai receber um rebite com 5/16" de diâmetro? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Exercício 7 Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça redonda com diâmetro de 1/4" para rebitar duas chapas: uma com 3/16" de espessura e outra com 1/4". .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Exercício 8 Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça escareada com diâmetro de 1/8" para rebitar duas chapas, uma com 1/16" de espessura e outra com 3/16". .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. 5 A U L A 5 A U L Introdução Até agora você estudou rebites que consti- tuem um dos principais elementos de fixação. Mas existem outros elementos que um mecânico deve conhecer como pinos, cavilhas e cupilhas ou contrapinos. O que são pinos, cavilhas e cupilhas? Como e quando são usados? Para que servem? Este é o assunto desta aula. Vamos estudá-lo? Pinos e cavilhas Os pinos e cavilhas têm a finalidade de alinhar ou fixar os elementos de máquinas, permitindo uniões mecânicas, ou seja, uniões em que se juntam duas ou mais peças, estabelecendo, assim, conexão entre elas. Veja os exemplos abaixo. As cavilhas, também, são chamados pinos estriados, pinos entalhados, pinos ranhurados ou, ainda, rebite entalhado. A diferenciação entre pinos e cavilhas leva em conta o formato dos elementos e suas aplicações. Por exemplo, pinos são usados para junções de peças que se articulam entre si e cavilhas são utilizadas em conjuntos sem articulações; indicando pinos com entalhes externos na sua superfície. Esses entalhes é que fazem com que o conjunto não se movimente. A forma e o comprimento dos entalhes determi- nam os tipos de cavilha. Pinos e cupilhas 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 5 A U L A Pino cupilhado Nesse caso, a cupilha não entra no eixo, mas no próprio pino. O pino cupilhado é utilizado como eixo curto para uniões articuladas ou para suportar rodas, polias, cabos, etc. Marque com X a resposta correta Exercício 1 Para alinhar ou fixar elementos de máquina, usa-se: a) chaveta b) contrapiso c) pino Exercício 2 A fixação do pino estriado é feita em furo executado por meio de: a) broca b) martelo c) solda Exercício 3 Para fixar outros elemetos de máquinas como porcas, pinos, etc, usa-se: a) pino cônico b) cavilha lisa c) cupilha Exercícios pino roscado pino sem cabeça pino com cabeça 6 A U L A Um motorista, distraído, passou com o carro sobre um grande buraco. Sentiu que o carro começou a se desgovernar. Parou acostamento e, para seu espanto, viu uma roda quase solta. Que fazer? Por sorte, apareceu um mecânico que rapidamente colocou a roda. Explicou que, com a grande vibração do carro, os parafusos da roda se afrouxaram e, conseqüentemente, a roda se soltou. Essa situação pode dar-lhe uma idéia da importância de parafusos. Por isto, esta e as próximas três aulas têm o objetivo de apresentar-lhe informações sobre parafusos. Esse conhecimento é indispensável para quem trabalha na área de mecânica. Todo parafuso tem rosca de diversos tipos. Para você compreender melhor a noção de parafuso e as suas funções, vamos, antes, conhecer roscas. Roscas Rosca é um conjunto de filetes em torno de uma superfície cilíndrica. As roscas podem ser internas ou externas. As roscas internas encontram-se no interior das porcas. As roscas externas se localizam no corpo dos parafusos. Parafusos I Introdução 6 U L A 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 1 0,693 0,153 0,036 1,011 0,729 0,018 0,25 0,837 1,2 0,893 0,153 0,036 1,211 0,929 0,018 0,25 1,038 1,4 1,032 0,184 0,043 1,413 1,075 0,022 0,3 1,205 1,6 1,171 0,215 0,051 1,616 1,221 0,022 0,35 1,373 1,8 1,371 0,215 0,051 1,816 1,421 0,022 0,35 1,573 2 1,509 0,245 0,058 2,018 1,567 0,025 0,4 1,740 2,2 1,648 0,276 0,065 2,220 1,713 0,028 0,45 1,908 2,5 1,948 0,276 0,065 2,520 2,013 0,028 0,45 2,208 3 2,387 0,307 0,072 3,022 2,459 0,031 0,5 2,675 3,5 2,764 0,368 0,087 3,527 2,850 0,038 0,6 3,110 4 3,141 0,429 0,101 4,031 3,242 0,044 0,7 3,545 4,5 3,680 0,460 0,108 4,534 3,690 0,047 0,75 4,013 5 4,019 0,491 0,115 5,036 4,134 0,051 0,8 4,480 6 4,773 0,613 0,144 6,045 4,917 0,06 1 5,350 7 5,773 0,613 0,144 7,045 5,917 0,06 1 6,350 8 6,466 0,767 0,180 8,056 6,647 0,08 1,25 7,188 9 7,466 0,767 0,180 9,056 7,647 0,08 1,25 8,188 10 8,160 0,920 0,217 10,067 8,376 0,09 1,5 9,026 11 9,160 0,920 0,217 11,067 9,376 0,09 1,5 10,026 12 9,833 1,074 0,253 12,079 10,106 0,11 1,75 10,863 14 11,546 1,227 0,289 14,090 11,835 0,13 2 12,701 16 13,546 1,227 0,289 16,090 13,835 0,13 2 14,701 18 14,933 1,534 0,361 18,112 15,294 0,16 2,5 16,376 20 16,933 1,534 0,361 20,112 17,294 0,16 2,5 18,376 22 18,933 1,534 0,361 22,112 19,294 0,16 2,5 20,376 24 20,319 1,840 0,433 24,135 20,752 0,19 3 22,051 27 23,319 1,840 0,433 27,135 23,752 0,19 3 25,051 30 25,706 2,147 0,505 30,157 26,211 0,22 3,5 27,727 33 28,706 2,147 0,505 33,157 29,211 0,22 3,5 30,727 36 31,093 2,454 0,577 36,180 31,670 0,25 4 33,402 39 34,093 2,454 0,577 39,180 34,670 0,25 4 36,402 42 36,479 2,760 0,650 42,102 37,129 0,28 4,5 39,077 TABELAS DE ROSCAS ROSCA MÉTRICA DE PERFIL TRIANGULAR SÉRIE NORMAL EXTERNA E INTERNA (PARAFUSO E PORCA) INTERNA (PORCA) EXTERNA (PARAFUSO) P (mm) d2 D2 (mm) he (mm) rre (mm) D (mm) D1 (mm) rri (mm) d (mm) d1 (mm) R ai o d a ra iz d a ro sc a ex te rn a M ai or M en or R ai o d a ra iz d a ro sc a in te rn a P as so E fe ti vo M ai or (n om in al ) M en or A lt u ra d o fi le te 6 A U L A TABELAS DE ROSCAS ROSCA MÉTRICA DE PERFIL TRIANGULAR SÉRIE FINA EXTERNA E INTERNA (PARAFUSO E PORCA) INTERNA (PORCA) EXTERNA (PARAFUSO) M ai or (n om in al ) M en or A lt u ra d o fi le te R ai o d a ra iz d a ro sc a ex te rn a M ai or M en or R ai o d a ra iz d a ro sc a in te rn a P as so E fe ti vo 1,6 1,354 0,123 0,029 1,609 1,384 0,013 0,2 1,470 1,8 1,554 0,123 0,029 1,809 1,584 0,013 0,2 1,670 2 1,693 0,153 0,036 2,012 1,730 0,157 0,25 1,837 2,2 1,893 0,153 0,036 2,212 1,930 0,157 0,25 2,038 2,5 2,070 0,215 0,050 2,516 2,121 0,022 0,35 2,273 3 2,570 0,215 0,050 3,016 2,621 0,022 0,35 2,773 3,5 3,070 0,215 0,050 3,516 3,121 0,022 0,35 3,273 4 3,386 0,307 0,072 4,027 3,459 0,031 0,5 3,673 4,5 3,886 0,307 0,072 5,527 3,959 0,031 0,5 4,175 5 4,386 0,307 0,072 5,027 4,459 0,031 0,5 4,675 5,5 4,886 0,307 0,072 5,527 4,959 0,031 0,5 5,175 6 5,180 0,460 0,108 6,034 5,188 0,047 0,75 5,513 7 6,180 0,460 0,108 7,034 6,188 0,047 0,75 6,513 8 7,180 0,460 0,108 8,034 7,188 0,047 0,75 7,513 8 6,773 0,613 0,144 8,045 6,917 0,06 1 7,350 9 8,180 0,460 0,108 9,034 8,188 0,047 0,75 8,513 9 7,773 0,613 0,144 9,045 7,917 0,06 1 8,350 10 9,180 0,460 0,108 10,034 9,188 0,047 0,75 9,513 10 8,773 0,613 0,144 10,045 8,917 0,06 1 9,350 10 8,466 0,767 0,180 10,056 8,647 0,08 1,25 8,625 11 10,180 0,460 0,108 11,034 10,188 0,047 0,75 10,513 11 9,773 0,613 0,144 11,045 9,917 0,06 1 10,350 12 10,773 0,613 0,144 12,045 10,917 0,06 1 11,350 12 10,466 0,767 0,180 12,056 10,647 0,08 1,25 11,187 12 10,160 0,920 0,217 12,067 10,376 0,09 1,5 11,026 14 12,773 0,613 0,144 14,045 12,917 0,06 1 13,350 14 12,466 0,767 0,180 14,056 12,647 0,08 1,25 13,187 14 12,160 0,920 0,217 14,067 12,376 0,09 1,5 13,026 15 13,773 0,613 0,144 15,045 13,917 0,06 1 14,350 15 13,160 0,920 0,217 15,067 13,376 0,09 1,5 14,026 16 14,773 0,613 0,144 16,045 14,917 0,06 1 15,350 16 14,160 0,920 0,217 16,067 14,376 0,09 1,5 15,026 17 15,773 0,613 0,144 17,045 15,917 0,06 1 16,350 17 15,160 0,920 0,217 17,067 16,376 0,09 1,5 16,026 18 16,773 0,613 0,144 18,045 16,917 0,06 1 17,350 rri (mm) P (mm) d2 D2 (mm) d (mm) d1 (mm) he (mm) rre (mm) D (mm) D1 (mm) 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 O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico, totalmente roscado ou parcialmente roscado. A cabeça pode apresentar vários formatos; porém, há parafusos sem cabeça. Há uma enorme variedade de parafusos que podem ser diferenciados pelo formato da cabeça, do corpo e da ponta. Essas diferenças, determinadas pela função dos parafusos, permite classificá-los em quatro grandes grupos: para- fusos passantes, parafusos não-passantes, parafusos de pressão, parafusos prisioneiros. Parafusos passantes Esses parafusos atravessam, de lado a lado, as peças a serem unidas, passando livremente nos furos. Dependendo do serviço, esses parafusos, além das porcas, utilizam arruelas e contraporcas como acessórios. Os parafusos passantes apresentam-se com cabeça ou sem cabeça. cilíndrico cônico prisioneiro 7 A U L AParafusos não-passantes São parafusos que não utilizam porcas. O papel de porca é desempenhado pelo furo roscado, feito numa das peças a ser unida. Parafusos de pressão Esses parafusos são fixados por meio de pressão. A pressão é exercida pelas pon- tas dos parafusos contra a peça a ser fixada. Os parafusos de pressão podem apre- sentar cabeça ou não. Parafusos prisioneiros São parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades, sendo recomendados nas situações que exigem montagens e desmontagens freqüen- tes. Em tais situações, o uso de outros tipos de parafusos acaba danificando a rosca dos furos. As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes ou senti- dos opostos, isto é, um horário e o outro anti-horário. Para fixarmos o prisioneiro no furo da máquina, utilizamos uma ferramenta especial. Caso não haja esta ferramenta, improvisa-se um apoio com duas porcas travadas numa das extremidades do prisioneiro. Após a fixação do prisioneiro pela outra extremidade, retiram-se as porcas. A segunda peça é apertada mediante uma porca e arruela, aplicadas à extremidade livre do prisioneiro. O parafuso prisioneiro permanece no lugar quando as peças são desmontadas. 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 7 A U L ASolução: a) Procura-se na tabela o material a ser parafusado, ou seja, o alumínio. b) A seguir, busca-se na coluna profundidade do furo broqueado a relação a ser usada para o alumínio. Encontra-se o valor 3d. Isso significa que a profundidade do furo broqueado deverá ser três vezes o diâmetro do parafuso, ou seja: 3 ´ 6 mm = 18 mm. c) Prosseguindo, busca-se na coluna profundidade do furo roscado a relação a ser usada para o alumínio. Encontra-se o valor 2,5d. Logo, a profundidade da parte roscada deverá ser: 2,5 ´ 6 mm = 15 mm. d) Consultando a coluna comprimento de penetração do parafuso, encontra- se a relação 2d para o alumínio. Portanto: 2 ́ 6 mm = 12 mm. O valor 12 mm deverá ser o comprimento de penetração do parafuso. e) Finalmente, determina-se o diâmetro do furo passante por meio da relação 1,06d. Portanto: 1,06 ´ 6 mm = 6,36 mm. Se a união por parafusos for feita entre materiais diferentes, os cálculos deverão ser efetuados em função do material que receberá a rosca. Faça os exercícios a seguir para verificar sua aprendizagem. Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 O parafuso é um elemento de fixação que une peças de modo: a) ( ) permanente; b) ( ) temporário; c) ( ) articulado. Exercício 2 Em geral, o parafuso é composto de: a) ( ) cabeça e haste; b) ( ) cabeça e corpo; c) ( ) cabeça e garras. Exercício 3 Quanto à finalidade ou à função, os parafusos podem ser assim classificados: a) ( ) De pressão, sem pressão, passantes, prisioneiros. b) ( ) Prisioneiros, não-passantes, de pressão, roscados. c) ( ) Não-passante, de pressão, roscados internamente, roscado exter- namente. d) ( ) Passantes, não-passantes, prisioneiros, de pressão. Exercício 4 Em um parafuso de aço com 12 mm de diâmetro, a profundidade da parte roscada é de: a) ( ) 12 mm; b) ( ) 24 mm; c) ( ) 18 mm. Exercícios 8 A U L A Até agora você estudou classificação geral dos parafusos quanto à função que eles exercem e alguns fatores a serem considerados na união de peças. Nesta aula, você vai estudar, de forma mais aprofundada, alguns tipos de parafusos bastante usados em mecânica. Parafuso de cabeça sextavada Em desenho técnico, esse parafuso é representado da seguinte forma: d = diâmetro do parafuso; k = altura da cabeça (0,7 d); s = medida entre as faces paralelas do sextavado (1,7 d); e = distância entre os vértices do sextavado (2 d); L = comprimento útil (medidas padronizadas); b = comprimento da rosca (medidas padronizadas); R= raio de arredondamento da extremidade do corpo do parafuso. Parafusos III 8 A U L Introdução As medidas das partes dos parafusos são proporcionais ao diâmetro do seu corpo. 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 Aplicação Esse tipo de parafuso é também muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços. Possibilita melhor acabamento na superfície. São fabricados em aço, cobre e ligas, como latão. · De cabeça cilíndrica boleada com fenda Em desenho técnico, a representação é feita como mostra a figura. onde: · diâmetro da cabeça do parafuso = 1,7 d; · raio da cabeça = 1,4 d; · comprimento da parte cilíndrica da cabeça = 0,66 d; · largura da fenda = 0,18 d; · profundidade da fenda = 0,44 d. Aplicação São utilizados na fixação de elementos nos quais existe a possibilidade de se fazer um encaixe profundo para a cabeça do parafuso, e a necessidade de um bom acabamento na superfície dos componentes. Trata-se de um parafuso cuja cabeça é mais resistente do que as outras de sua classe. São fabricados em aço, cobre e ligas, como latão. · De cabeça escareada boleada com fenda onde: · diâmetro da cabeça do parafuso = 2 d; · raio da cabeça do parafuso = 2 d; · largura da fenda = 0,18 d; · profundidade da fenda = 0,5 d. cabeça cilíndrica boleada com fenda cabeça escareada baleada com fenda 8 A U L AAplicação São geralmente utilizados na união de elementos cujas espessuras sejam finas e quando é necessário que a cabeça do parafuso fique embutida no elemento. Permitem um bom acabamento na superfície. São fabricados em aço, cobre e ligas como latão. Parafusos com rosca soberba para madeira São vários os tipos de parafusos para madeira. Apresentamos, em seguida, os diferentes tipos e os cálculos para dimensionamento dos detalhes da cabeça. Tipos Aplicação Esse tipo de parafuso também é utilizado com auxílio de buchas plásticas. O conjunto, parafuso-bucha é aplicado na fixação de elementos em bases de alvenaria. Quanto à escolha do tipo de cabeça a ser utilizado, leva-se em consideração a natureza da união a ser feita. São fabricados em aço e tratados superficialmente para evitar efeitos oxidantes de agentes naturais. Para testar sua aprendizagem, faça os exercícios a seguir. cabeça quadrada cabeça chata com fenda cabeça oval cabeça sextavada cabeça redonda 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 AInformações preliminares O primeiro procedimento para calcular roscas consiste na medição do passo da rosca. Para obter essa medida, podemos usar pente de rosca, escala ou paquímetro. Esses instrumentos são chamados verificadores de roscas e fornecem a medida do passo em milímetro ou em filetes por polegada e, também, a medida do ângulo dos filetes. As roscas de perfil triangular são fabricadas segundo três sistemas norma- lizados: o sistema métrico ou internacional (ISO), o sistema inglês ou whitworth e o sistema americano. No sistema métrico, as medidas das roscas são determinadas em milímetros. Os filetes têm forma triangular, ângulo de 60º, crista plana e raiz arredondada. No sistema whitworth, as medidas são dadas em polegadas. Nesse sistema, o filete tem a forma triangular, ângulo de 55º, crista e raiz arredondadas. O passo é determinado dividindo-se uma polegada pelo número de filetes con- tidos em uma polegada. 9 A U L A No sistema americano, as medidas são expressas em polegadas. O filete tem a forma triangular, ângulo de 60º, crista plana e raiz arredondada. Nesse sistema, como no whitworth, o passo também é determinado divi- dindo-se uma polegada pelo número de filetes contidos em uma polegada. Nos três sistemas, as roscas são fabricadas em dois padrões: normal e fina. A rosca normal tem menor número de filetes por polegada que a rosca fina. No sistema whitworth, a rosca normal é caracterizada pela sigla BSW (british standard whitworth - padrão britânico para roscas normais). Nesse mesmo sistema, a rosca fina é caracterizada pela sigla BSF (british standard fine - padrão britânico para roscas finas). No sistema americano, a rosca normal é caracterizada pela sigla NC (national coarse) e a rosca fina pela sigla NF (national fine). Cálculos de roscas triangulares – métrica normal Agora que você viu com detalhes os instrumentos de medir passo de rosca e os sistemas de roscas, vamos fazer alguns exercícios práticos. Antes dos exercícios, é preciso que você saiba quais são os procedimentos para determinar o passo da rosca ou o número de fios por polegada. Vamos usar o pente de rosca. · Verificar qual das lâminas do pente da rosca se encaixa perfeitamente nos filetes da rosca. A lâmina que se encaixar vai indicar-lhe o passo da rosca ou o número de fios por polegada. · Vimos que, no lugar do pente de rosca, você pode usar uma escala e medir, por exemplo, 10 filetes da rosca. Você divide a medida encontrada por 10 para encontrar o passo da rosca. Isto, se a rosca for do sistema métrico. Se ela for do sistema inglês, você deve verificar quantos filetes cabem em uma polegada da escala. O resultado, portanto, será o número de fios por polegada. · Medir o diâmetro externo da rosca com paquímetro. Tendo a medida do diâmetro e a medida do passo, ou o número de fios por polegada, você vai consultar a tabela para obter as demais medidas da rosca. Também, em vez de consultar a tabela, você pode fazer os cálculos das dimensões da rosca. 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 É muito importante para o mecânico saber o cálculo do diâmetro da broca que vai fazer um furo no qual a rosca será aberta por macho. No cálculo de diâmetro da broca para abrir rosca métrica triangular, normal ou fina, usa-se a seguinte fórmula: Æ broca = d - P Exemplo - Calcular diâmetro de broca para abrir o furo a ser roscado com rosca métrica, sabendo que o diâmetro maior do parafuso é de 10 mm e o passo é de 1,5 mm. Substituindo os valores na fórmula: Æ broca = 10 - 1,5 Æ broca = 8,5 mm Portanto, o diâmetro da broca deve ser de 8,5 mm. Exercício 8 Calcular diâmetro de broca para abrir o furo a ser roscado com rosca métrica, sabendo que o diâmetro maior do parafuso é de 8mm e o passo é de 1 mm. Fórmula: Æ broca = d - P Cálculo de roscas triangulares Rosca whitworth normal (BSW) e fina (BSF) Exemplo - Calcular o passo em mm de um parafuso com rosca whitworth, sabendo-se que a rosca tem 32 fios por polegada. Fórmula: P = 25, 4 nº de fios Substituindo os valores: P = 25, 4 32 P = 0,79 mm Portanto, o passo deve ser de 0,79 mm. Exercício 9 Calcule o passo em mm de um parafuso com rosca whitworth, sabendo-se que a rosca tem 18 fios por polegada. Fórmula: P = 25, 4 nº de fios 9 A U L AExemplo - Calcular a altura de filete (he) de uma rosca whitworth, sabendo-se que o passo é de 0,793 mm. Fórmula: he = 0,6403 · P Substituindo os valores: he = 0,6403 · 0,793 he = 0,51 mm Portanto, a altura do filete é de 0,51 mm. Exercício 10 Calcule a altura de filete (he) de uma rosca whitworth, sabendo que a rosca tem 20 filetes por polegada. Fórmula: he = 0,6403 · P P = 25, 4 nº de fios Exemplo - Calcular o raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso de uma rosca whitworth com 10 fios por polegada. Fórmula para calcular o passo: P = 25, 4 nº de fios Substituindo os valores: P = 25, 4 10 = 2,54 mm Fórmula para calcular o arredondamento: rre = 0,1373 · P Substituindo os valores: rre = 0,1373 · 2,54 mm rre = 0,35 mm Portanto, o raio de arredondamento é de 0,35 mm. Exercício 11 Calcule o raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso de uma rosca whitworth com 12 fios por polegada. Fórmula para calcular o passo: P = 25, 4 nº de fios Fórmula para calcular o arredondamento: rre = 0,1373 · P 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 ATipos de porca Para aperto manual são mais usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e recartilhada baixa. Veja, nas ilustrações a seguir, a aplicação da porca borboleta e da porca recartilhada alta. As porcas cega baixa e cega alta, além de propiciarem boa fixação, deixam as peças unidas com melhor aspecto. Veja a aplicação desse tipo de porca. 10 A U L A Para ajuste axial (eixos de máquinas), são usadas as seguintes porcas: Veja a aplicação desses tipos de porca. Certos tipos de porcas apresentam ranhuras próprias para uso de cupilhas. Utilizamos cupilhas para evitar que a porca se solte com vibrações. Veja como fica esse tipo de porca com o emprego da cupilha. 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 Tipos de arruela Existem vários tipos de arruela: lisa, de pressão, dentada, serrilhada, ondulada, de travamento com orelha e arruela para perfilados. Para cada tipo de trabalho, existe um tipo ideal de arruela. Arruela lisa Além de distribuir igualmente o aperto, a arruela lisa tem, também, a função de melhorar os aspectos do conjunto. A arruela lisa por não ter elemento de trava, é utilizada em órgãos de máquinas que sofrem pequenas vibrações Arruela de pressão A arruela de pressão é utilizada na montagem de conjuntos mecânicos, submetidos a grandes esforços e grandes vibrações. A arruela de pressão funciona, também, como elemento de trava, evitando o afrouxamento do para- fuso e da porca. É, ainda, muito empregada em equipamentos que sofrem variação de temperatura (automóveis, prensas etc.). Arruela dentada Muito empregada em equipamentos sujeitos a grandes vibrações, mas com pequenos esforços, como, eletrodomésticos, painéis automotivos, equipamen- tos de refrigeração etc. O travamento se dá entre o conjunto parafuso/porca. Os dentes inclinados das arruelas formam uma mola quando são pressionados e se encravam na cabeça do parafuso. 11 A U L AArruela serrilhada A arruela serrilhada tem, basicamente, as mesmas funções da arruela dentada. Ape- nas suporta esforços um pouco maiores. É usada nos mesmos tipos de trabalho que a arruela dentada. Arruela ondulada A arruela ondulada não tem cantos vivos. É indicada, especialmente, para su- perfícies pintadas, evitando danificação do acabamento. É adequada para equipamentos que possuem acabamento externo constituído de chapas finas. Arruela de travamento com orelha Utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da peça. Em seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo um dos lados chanfrado do conjunto porca/parafuso. Arruela para perfilados É uma arruela muito utilizada em montagens que envolvem cantoneiras ou perfis em ângulo. Devido ao seu formato de fabricação, este tipo de arruela compensa os ângulos e deixa perfeitamente paralelas as superfícies a serem parafusadas. Os tipos de arruelas mais usados são os vistos até aqui. Porém, existem outros tipos menos utilizados: 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 AMaterial de fabricação e forma Fabricado de aço-mola, tem a forma de anel incompleto, que se aloja em um canal circular construído conforme normalização. Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 1 000 mm. Trabalha externa- mente · Norma DIN 471. Aplicação: para furos com diâmetro entre 9,5 e 1 000 mm. Trabalha interna- mente · Norma DIN 472. Aplicação: para eixos com diâmetro entre 8 e 24 mm. Trabalha externamente · Norma DIN 6799. 12 A U L A Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 390 mm para rolamentos. Anéis de secção circular · Aplicação: para pequenos esforços axiais. Tendo em vista facilitar a escolha e seleção dos anéis em função dos tipos de trabalho ou operação, existem tabelas padronizadas de anéis, como as que seguem. 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. 12 A U L A Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 A principal função do anel elástico é: a) ( ) Aumentar movimento axial. b) ( ) Evitar deslocamentos axiais. c) ( ) Ajudar as fixações. d) ( ) Evitar deslocamentos transversais. Exercício 2 Para fabricar anel elástico usa-se o seguinte tipo de aço: a) ( ) carbono; b) ( ) mola; c) ( ) 1010-1020; d) ( ) cromo-vanádio. Exercício 3 Para a escolha correta de anéis elásticos, deve-se levar em conta: a) ( ) Pouca variedade de anéis. b) ( ) Padronização de algumas medidas. c) ( ) Tabelas de padronização com todas as medidas. d) ( ) Fábricas que determinam as medidas. Exercício 4 Para o uso correto dos anéis elásticos, a ferramenta adequada é: a) ( ) chave de fenda; b) ( ) chave cachimbo; c) ( ) chave fina; d) ( ) alicate especial; e) ( ) alicate universal. Exercícios 13 A U L A Agora você já tem uma noção dos elementos de máquinas mais usados para fixar peças: rebite, pino, cavilha, contrapino ou cupilha, parafuso, porcas, arruela e anéis elásticos. Para completar o estudo feito, vamos abordar, nesta aula, mais um elemento de fixação: chavetas. É um elemento mecânico fabricado em aço. Sua forma, em geral, é retangular ou semicircular. A chaveta se interpõe numa cavidade de um eixo e de uma peça. A chaveta tem por finalidade ligar dois elementos mecânicos. 13 U L A Introdução Chavetas 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. 13 A U L ATolerâncias para chavetas O ajuste da chaveta deve ser feito em função das características do trabalho. A figura mostra os três tipos mais comuns de ajustes e tolerâncias para chavetas e rasgos. Para avaliar sua aprendizagem, faça os exercícios a seguir. Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 A função da chaveta é: a) ( ) ligar dois elementos mecânicos; b) ( ) fixar com parafuso; c) ( ) a mesma da arruela; d) ( ) deslizar no eixo. Exercício 2 A chaveta que não precisa de rasgo no eixo é: a) ( ) paralela; b) ( ) tangencial; c) ( ) longitudinal; d) ( ) meia-cana. Exercício 3 Em elemento de máquina que faz movimento rotativo e retilíneo alternativo, deve-se usar a chaveta: a) ( ) plana; b) ( ) tangencial; c) ( ) transversal; d) ( ) woodruff. Exercícios 13 A U L A Exercício 4 As chavetas colocadas na extensão do eixo são: a) ( ) longitudinais; b) ( ) transversais simples; c) ( ) verticais; d) ( ) transversais duplas. Exercício 5 A chaveta sem inclinação em que o ajuste é feito nas faces laterais denomina-se: a) ( ) cunha; b) ( ) meia-cana; c) ( ) paralela; d) ( ) plana. Exercício 6 Para escolher o ajuste da chaveta, deve-se levar em conta, principalmente: a) ( ) o formato da chaveta; b) ( ) as características do trabalho; c) ( ) o material da chaveta; d) ( ) o material do eixo. Exercício 7 Qual a representação correta que mostra o eixo com chaveta meia-lua. a) ( ) b) ( ) c) ( ) 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. 14 A U L A Em relação aos mancais de deslizamento, os mancais de rolamentos apresen- tam as seguintes vantagens: · Menor atrito e aquecimento. · Pouca lubrificação. · Condições de intercâmbio internacional. · Não desgasta o eixo. · Evita grande folga no decorrer do uso. Mas os mancais de rolamentos têm algumas desvantagens: · Muita sensibilidade a choques. · Maior custo de fabricação. · Pouca tolerância para carcaça e alojamento do eixo. · Não suportam cargas muito elevadas. · Ocupam maior espaço radial. Teste, agora, sua aprendizagem, faça os exercícios a seguir. Marque com um X a resposta correta. Exercício 1 São elementos de apoio de máquinas: a) ( ) mancais e rolamentos, eixos, rodas; b) ( ) buchas, guias, mancais e rolamentos; c) ( ) guias, esferas, mancais; d) ( ) rodas, buchas, pinos, placas de proteção. Exercício 2 Os elementos de apoio são acessórios de: a) ( ) ferramentas; b) ( ) equipamentos; c) ( ) materiais plásticos; d) ( ) máquinas. Exercício 3 As buchas-guia servem para: a) ( ) fazer e alargar furos; b) ( ) orientar trajetória de máquinas; c) ( ) posicionar rodas; d) ( ) amortecer choques. Exercícios 14 A U L AExercício 4 Um conjunto de guias com perfis variados, denomina-se: a) ( ) bucha-guia; b) ( ) serra; c) ( ) barramento; d) ( ) rosca. Exercício 5 Os mancais servem de suporte a: a) ( ) pinos; b) ( ) chavetas; c) ( ) eixos; d) ( ) molas. Exercício 6 Os mancais podem ser de dois tipos: a) ( ) fixação e transmissão; b) ( ) tração e retração; c) ( ) pressão e compressão; d) ( ) deslizamento ou rolamento.