PARAFUSOSDisciplina: Mecnica Geral - Elementos de Mquinas.Professora: Flvia Cristina.

RESISTNCIA DOS PARAFUSOS DE FIXAO

Os parafusos de fixao devem ser dimensionados a partir de sua resistncia de prova ou carga de prova definida por especificaes SAE, ASTM e ISO. Estas organizaes definem graus ou classes de resistncia onde so especificados materiais, tratamento trmico, resistncia de prova mnima para os parafusos e porcas. Conforme Shigley (1984), a resistncia de prova a tenso correspondente carga de prova referente rea trao. Norton (1997) define a resistncia de prova como a tenso na qual o parafuso comea a ter uma deformao permanente. Na tabela 1, verifica-se a resistncia dos parafusos para vrios graus de resistncia da srie mtrica. Na tabela 2, pode-se verificar a resistncia dos parafusos para vrias classes de resistncia conforme recomendaes da SAE. A tabela 3, mostra a resistncia para vrias classes de resistncia conforme recomendaes da norma ASTM. As marcas na cabea dos parafusos ilustrado para vrios graus e classes de resistncia na Figura 1, Figura 2 e Figura 3.

Tabela 1 - Resistncia dos Parafusos Mtricos - ISO

Tabela 2 - Resistncia dos Parafusos conforme SAE

Tabela 3 - Resistncia dos Parafusos conforme ASTM

Figura 1 - Marcas na cabea dos parafusos conforme ASTM

Figura 2 - Marcas na cabea dos parafusos conforme SAE

Figura 3 - Marcas na cabea dos parafusos mtricos - ISO

REA RESISTENTE A TRAO

Para parafusos submetidos a um carregamento de trao simples, aparentemente a rea submetida a deformao aquela limitada pelo dimetro de raiz d1. Entretanto, testes em parafusos submetidos a trao indicaram que sua resistncia a trao melhor definida pelo dimetro mdio entre o dimetro de raiz e o dimetro efetivo. Assim, a rea resistente a trao : Assim, a tenso de resistncia a trao para um carregamento puramente axial (F) :Equao 1 Equao 2

PR-CARGA EM PARAFUSOS SUBMETIDOS A TRAO

Uma das principais aplicaes de parafusos e porcas na unio de peas em situaes onde a carga externa aplicada sobre o parafuso submete-o a trao, conforme ilustrado na figura 4. prtica comum pr-carregar a unio apertando o parafuso com um torque suficiente de modo a criar uma carga de trao que se aproxime a sua resistncia de prova. Shigley (1984) recomenda que se as cargas forem estticas o pr-carregamento mnimo deve ser 90% da carga de prova. Segundo Norton (1997), se as cargas forem dinmicas uma pr-carga mnima de 75% ou mais da resistncia de prova deve ser usada.Figura 4 - Carregamento em um parafuso

Admitindo que o parafuso seja adequadamente dimensionado para as cargas aplicadas muito improvvel que o parafuso ir romper em servio caso no rompa durante o aperto. Para entender isso necessrio um entendimento sobre a interao entre a elasticidade do parafuso e da peas a unir quando o parafuso apertado e quando mais tarde, as cargas externas so aplicadas. A Figura 5 ilustra um parafuso unindo uma mola que corresponde a uma situao anloga a unio das duas peas mostradas na Figura 4, uma vez que as peas possuem uma constante de mola e so comprimidas quando o parafuso for apertado. O parafuso tambm possui uma constante de mola e deforma- se (alonga-se) quando a junta for apertada. Aqui ser mostrado as peas substitudas por uma mola e exagerar a compresso para ilustrar os objetivos. Pela mesma razo, postular-se- um mtodo em particular no usual para tracionar o parafuso.Figura 5

Na Figura 6, aplicou-se uma carga externa de 500 N e desta forma ocorreu a compresso da mola. Nesta etapa colocou-se um bloco para reter o movimento do parafuso. Observa-se que neste caso, o parafuso esta submetido a uma carga de trao de 500 N.Figura 6

Na Figura 7, retirou-se a carga externa, mantendo-se o bloco de reteno. Nota-se que mesmo sem a carga externa, o parafuso continua solicitado pela carga de 500 N, devido ao esforo da mola. Esta situao ilustrada na Figura 7 representa uma montagem com uma pr-carga de 500 N.Figura 7

A Figura 8 representa uma montagem tendo no parafuso uma carga inicial de montagem de 500 N e uma carga de 300 N. Adicionando-se a carga de 300 N no aumenta a trao na haste do parafuso. Na Figura 8 submete-se o parafuso a uma carga de 300 N e observa-se que o parafuso continua solicitado pela carga de 500 N e a mola no se deforma ainda mais.Figura 8

Na Figura 9, submete-se o parafuso a uma carga de 600 N, superior a pr carga de 500 N e nota-se que ocorre uma nova deformao da mola e o bloco de reteno separa-se da parte superior. Se a trao for maior que 500 N, a mola deforma-se ainda mais e o bloco cairia. As Figuras sugerem o porqu da presena da pr-carga ser vantajosa, especialmente quando so aplicadas foras dinmicas. O entendimento total requer um exame mais detalhado do comportamento elstico da unio.Figura 9

A Figura 10 ilustra um parafuso unindo um cilindro de seo transversal e comprimento conhecidos. Aqui examinar-se- a carga, deflexo e tenses desenvolvidas no parafuso e nos cilindros quando submetidos a uma pr-carga e posteriormente a uma fora externa. A partir da equao de deflexo de uma barra sob trao determina-se a constante de mola desta mesma barra.Figura 10 - Parafuso pr-carregado comprimindo um cilindro onde cargas externas agemEquao 3 Equao 4

Geralmente a unio contm duas ou mais peas que ainda podem ser de materiais diferentes. Tambm o parafuso na maior parte das vezes possui duas sees, uma lisa e outra com a rosca. Estas diferenas entre a rigidez agem como molas em srie que podem ser combinadas de acordo com a seguinte equao: Para um parafuso de seo circular e dimetro d carregado axialmente, a constante de mola :onde:Ahaste: rea transversal da haste do parafuso;At: rea de trao da seo roscada do parafuso;lhaste: Comprimento da parte no roscada do parafuso;lt: Comprimento da parte roscada do parafuso submetido a trao;l: Comprimento total do parafuso;Equao 5 Equao 6

Para os cilindros mostrados na figura ignorando as flanges, a constante elstica das peas pode ser calculada a partir da equao abaixo: Considerando que Am a rea efetiva das peas unidas e Def o dimetro efetivo destas reas. Assim, pode-se reescrever a equao acima em termos de Def :Equao 7Equao 8

Se os materiais de ambas as peas forem iguais, a constante elstica :Onde:Am rea efetiva das peas;

Se Am pode ser definida por um cilindro slido com dimetro Def, a equao pode ser rescrita como:Equao 9Equao 10

PR-CARGA EM PARAFUSOS SUBMETIDOS A CARGAS ESTTICAS

A Figura 11 ilustra o comportamento da carga e deflexo do parafuso e dos materiais unidos em uma unio parafusada. A deflexo inicial para parafuso e material so tomadas como zero. A linha referente a deformao dos materiais possui inclinao com ngulo negativo pois seu comprimento diminui com a aplicao da fora de pr-carga. A linha referente a deformao do parafuso possui inclinao com ngulo positivo pois seu comprimento aumenta com a aplicao da pr-carga. Considerando que as peas unidas e o parafuso so confeccionados com materiais idnticos, nota-se que a inclinao da linha referente ao material mais inclinada do que a referente ao parafuso devido a maior rea das peas unidas. A fora no material e no parafuso a mesma enquanto permanecem em contato. Quando uma fora de pr-carga Fi introduzida atravs do aperto do parafuso, a deformao no parafuso p e no material m so controladas por suas constantes de mola e esta deformao chega aos pontos A e B em suas respectivas curvas de carga-deformao. Considerando as suposies sobre a magnitude relativa entre kp e km, o parafuso alonga-se mais (p) do que a compresso do material (m).Figura 11. Pr-carga e suas deformaes iniciais

Quando uma carga externa P aplicada na junta conforme Figura 12, ocorre uma deformao adicional tanto no parafuso como nas peas (materiais). Desde que a fora externa no seja suficiente para separar as duas peas (Pm > P), a deflexo no parafuso e material so as mesmas. A deflexo adicional criou uma nova situao de carregamentos no parafuso e peas, conforme ilustrado na Figura 12. A carga nos materiais reduzida de Pm e move-se para baixo da linha de rigidez, submetida a uma nova fora Fm. A carga no parafuso aumentada de Pp e move-se para cima da linha de rigidez, onde encontra-se submetido a uma nova fora Fp. Observa-se que a carga externa aplicada P dividida em duas componentes, uma Pm absorvida pelo material e outra Pp absorvida pelo parafuso.Figura 12. Pr-carga e foras

Assim:

P = Pm + Pp

A nova carga aplicada ao material :Fm = Fi Pm

A nova carga aplicada ao parafuso :

Fp = Fi + Pp

Observa-se que o que aconteceu resultado da fora de pr-carga Fi. Nota-se que, se as constante de rigidez do parafuso e material mantiverem-se como ilustrado na figura acima, o material suportar a maior parte da carga aplicada e o parafuso apenas uma pequena parcela desta. Essa concluso parte da explicao de uma frase muito conhecida na Engenharia: Se o parafuso no falhou ao ser montado, possivelmente no falhar em servio. Entretanto, se a carga aplicada P muito grande de modo que a componente Pm exceda a pr-carga Fi, a junta ir se separar e o parafuso suportar toda a carga aplicada P. O material no suportar mais parte da carga. Esta uma forte razo para recomendar a pr-carga como um valor percentual da carga de prova (resistncia de prova) do parafuso. Para beneficiar-se da absoro do esforo pelas peas, a pr-carga deve ser elevada.Equao 11Equao 12Equao 13

As informaes ilustradas na Figura 11 e Figura 12 podem ser resumidas nas linhas a seguir. A deflexo devido a fora aplicada P : Substituindo Pm, obtm:ououOnde: O termo C chamado de constante de rigidez da junta ou simplesmente constante da junta. Observa-se que C

Da mesma forma: Estas expresses para Pp e Pm podem ser substitudas nas equaes das novas cargas do parafuso e dos materiais para obter as expresses para as cargas no parafuso e material em funo da fora aplicada P: A equao cima pode ser resolvida para a pr-carga Fi para qualquer combinao de carga aplicada P e a mxima carga possvel (carga de prova) no parafuso, considerando que a constante de rigidez da junta seja conhecida. A carga P0 necessria para separar a junta pode ser encontrada a partir da equao anterior tendendo Fm a zero.Equao 17Equao 18Equao 19Equao 20Equao 21

O fator de segurana contra o afastamento das juntas pode ser encontrado atravs da seguinte expresso:Equao 22

PR-CARGA EM PARAFUSOS SUBMETIDOS A CARGAS DINMICAS

O pr-carregamento deve ser maior para as juntas carregadas dinamicamente do que para as estaticamente carregadas. Considera-se novamente a unio ilustrada na Figura 10, porm admitindo que a carga P funo do tempo variando entre um valor mnimo Pmin e Pmx ambos valores positivos. Uma situao muito comum o carregamento flutuante com Pmin = 0 tal como em parafusos de vasos de presso onde a presso varia de 0 a um valor mximo.

A Figura 13 ilustra o diagrama de carga e deformao de uma montagem parafusada sujeita a uma fora flutuante. Quando a carga flutuante assume valor zero, o diagrama idntico ao da Figura 11 isto , h somente a fora de pr-carga Fi. Quando a carga chega ao seu valor mximo, o diagrama fica como aquele mostrado na Figura 12 Pmax dividido entre o parafuso e a pea da mesma forma que em cargas estticas. O parafuso suportar apenas parte da carga flutuante devido a presena da pr-carga e isto far com que o material absorva grande parte da carga. Esta drstica reduo da carga sobre o parafuso faz com que a carga alternante sobre ele seja reduzida.Figura 13. Efeitos da tenso flutuante variando de 0 at Pmx no parafuso e peas

As foras alternantes e mdias agindo sobre o parafuso so: Onde:Fa Fora alternante;Fm Fora mdia;Fp Fora no parafuso, encontrada a partir da Equao 23 e Equao 24;

Assim, as tenses mdias e alternantes no parafuso so encontradas a partir da expresso:Equao 23Equao 24Equaes 25 Onde:At rea resistente a trao do parafuso;Kf Fator de concentrao de tenses alternantes de fadiga para o parafuso;Kfm Fator de concentrao de tenses mdias de fadiga para o parafuso;

Observa-se que Kfm ser aproximadamente 1 para parafusos pr-carregados.

Peterson apud Norton (1997) relata que 15% das falhas dinmicas em parafusos ocorrem na cabea do parafuso, 20% no final das roscas e 65% das falhas ocorrem no primeiro filete carregado. A tenso devido a pr-carga :Equao 26

DETERMINAO DA CONSTANTE ELSTICA DO MATERIAL

A Fig. 14 ilustra uma unio parafusada ilustrando a regio das peas afetadas pelo fora do parafuso. Muitos estudos desenvolvidos afirmam que este cone de tenses possui um ngulo em torno de 30 .Figura 14. Estimativa de km devido a compresso originada pelo aperto do parafuso

Conforme Norton (1997 pg. 930) e Hamrock (1999 pg. 684), Wileman et al (1991), usando mtodos de Elementos Finitos desenvolveram empiricamente uma equao exponencial que define aproximadamente a constante elstica km, para uma junta parafusada. Esta equao pode ser aplicada para parafusos passantes ou parafuso com cabea.onde:d dimetro do parafuso;E mdulo de elasticidade longitudinal do material da junta;

O coeficiente A e o expoente b variam conforme o material da junta. A tabela a seguir mostra estes coeficientes para alguns materiais.Equao 27

Hamrock (1999) e Schigley (1989) afirmam que Shigley e Mischke (1989) chegaram a seguinte expresso para determinar a constante de rigidez para as peas em uma unio parafusada:Equao 28

TORQUE DE APERTO

A pr-carga, como j foi visto, um dos mais importantes fatores no projeto de uma ligao parafusada. Desta maneira, necessita-se algum meio para controlar a pr-carga no parafuso. Um mtodo preciso requer que as extremidades do parafuso estejam disponveis para que com auxlio de um micrmetro sua deformao possa ser medida. O micrmetro pode ser substitudo por um medidor eletrnico de deslocamento. Um mtodo mais conveniente, porm menos preciso, mede e controla o torque aplicado no parafuso ou na porca. Este mtodo segundo Norton (1997) apresenta um erro em torno de 30% no valor da pr-carga real. Se for tomado grande cuidado na hora do aperto e a rosca for lubrificada este erro pode ser reduzido.

O torque necessrio para desenvolver uma pr-carga Fi pode ser calculado atravs da expresso: Em parafuso lubrificados, o torque necessrio pode ser calculado atravs da expresso:Ki pode ser determinado por:onde: - Coeficiente d atrito na rosca ( = 0,15);c - Coeficiente d atrito na cabea (c = 0,15); - ngulo de hlice; - ngulo de flancos;Ki Coeficiente de torque;Equao 29Equao 30Equao 31Equao 32

SEGURANA CONTRA AFROUXAMENTO

Segurana de fora

Anis de presso:

So elementos intermedirios destinados a aumentar o molejamento total do parafuso. Ensaios demonstram que arruelas e anis de presso diminuem a resistncia fadiga das ligaes parafusadas, em virtudes de ferimentos que eles causam nas superfcies dessas superfcies.

- Arruelas de presso:

So como mostra a figura abaixo, podendo as ranhuras ser internas ou externas:- Molas de presso:

So usadas quando no dado aperto a um parafuso e o mesmo deve permanecer na posio, como por exemplo, o parafuso de regulagem de combustvel nos carburadores.

- Contra porca:

uma porca adicional que atarraxada contra a porca normal. A carga em quase sua totalidade suportada pela porca externa. Devem ter espessuras diferentes, sendo a interior de menor espessura, mas para que no haja engano na montagem recomendado o uso de duas porcas na mesma espessura.

Contra porca Pall:

Tem a mesma finalidade da anterior, ou seja, segurana contra o afrouxamento, e pesa 1/9 da porca normal. feita de ao de mola ou de bronze fosforoso estampado com dureza de 37 HRC. fixada ao parafuso por um nico filete atravs da combinao de presso radial e axial.

- Porca cnica:

Oferece maior segurana devido ao atrito na superfcie de apoio, devido ao aumento da mesma.

- Porca de segurana Elastic-Stop:

Possui um anel de fibra de dimetro igual ao dimetro nominal do furo. A rosca na fibra aberta pelo parafuso ao ser atarraxada a porca ao mesmo. Com isto a fibra fica fortemente prensada contra os flancos da rosca do parafuso evitando seu afrouxamento. Tem o inconveniente de depois de desmontada perder as suas caractersticas, sendo necessrio sua troca por uma nova. Sistema semelhante tambm utilizado em parafusos, isto , a fibra colocada ao longo de um filete aberto no parafuso.

Segurana de Forma

Rosca fina:

Quanto menor o ngulo de hlice da rosca, tanto melhor sero suas caractersticas auto-travantes. Para rosca fina temos que = 6.

- Maior ngulo de flancos:

O atrito depende do ngulo de flancos da rosca, logo a rosca mtrica tem melhores propriedades autotravantes que a rosca Whitworth, pois = 60 para rosca mtrica e = 55 para rosca Whitworth.

Pino radial:

O parafuso furado e um pino atravessa o mesmo encaixando nas ranhuras de uma porca castelo. O inconveniente deste sistema a concentrao de tenso criada pelo furo que diminui a resistncia fadiga da ligao.

Pino ou parafuso axial:

S usado e casos em que a dureza da pea igual a dureza do parafuso, pois quando diferentes h a dificuldade na confeco do furo corretamente.- Chapas de segurana:

So chapas de formato especial, que oferecem segurana, ou pelo dobramento da mesma ou pelo seu formato especial.

- Recomendao prtica para parafusos prisioneiros ou sem cabea:

Ligaes por mltiplos parafusos:

Da relao = E. = E l / l, conclui-se que para um mesmo l a tenso tanto maior quanto menor for o l. Logo, se numa ligao so usados parafusos de diferentes comprimentos, os mais curtos estaro sujeitos a maiores tenses, com maior perigo de ruptura. Da mesma forma, como = P / A , parafusos de diferentes dimetros tero diferentes tenses. Como a tenso dos parafusos depende do mdulo de elasticidade, ou seja quanto maior E maior , conclui-se ento que uma unio por mltiplos parafusos, deve-se observar: todos os parafusos devem ser da mesma bitola; todos os parafusos devem ser do mesmo comprimento; todos os parafusos devem ser do mesmo material; devem estar dispostos simetricamente em relao ao centro de gravidade; espaamento adequado, tendo em vista a disposio dos mesmos.Espmx. 6.dEspmn. = (3,26.d + 1,5) mma = (1,63.d + 1,5) mmb = (3,50.d + 3,0) mm para chave comumb = ( 2.d + 6,5)mm chave tubular

AUMENTO DA RESISTNCIA FADIGA EM LIGAES PARAFUSADAS

Alvio do primeiro filete carregado

Pode-se obter atravs da abertura de um furo cnico na porca, antes de ser aberta a rosca. Outra maneira seria os entalhes nas porcas. Destes entalhes derivou-se a porca de trao, que vista abaixo. Esta porca, em virtude da elasticidade da parte cnica, d uma melhor distribuio de carga nos filetes. Outra maneira de se obter uma melhor distribuio de carga com a chamada rosca solt, que est esquematizada abaixo.

Arredondamento da unio da cabea com haste

Para melhorar a distribuio da tenso neste ponto, devemos fazer um arredondamento neste ponto, ou seja, usaremos um raio de concordncia entre a cabea e a haste.d < 20mm r = 0,08.dd > 20mm r = 0,10.d

ngulo de sada da rosca

A recomendao que o ngulo de sada da rosca seja inferior a 15, ou utilizar uma gola de 0,5.d na sada da rosca.

Reduo das pontas de tenso na raiz da rosca Isto pode ser obtido com as seguintes medidas:

Laminao da rosca; Pode ser obtido por: (i) pela retificao da rosca com posterior compactao da raiz da rosca; e (ii) com execuo da rosca com ao de nitretao, que normalizado. Com posterior nitretao, conseguimos um notvel aumento na resistncia a fadiga. Nitretao excessiva no recomendada, a camada nitretada deve ser de aproximadamente 0,2mm.

Comprimento livre da rosca Aumentando-se o comprimento livre da rosca, teremos parafusos mais elsticos, semelhantes a parafusos de alta resilincia, pois diminumos o dimetro da haste.

Passo Rosca de menor passo tem geralmente maior resistncia fadiga.

Acabamento superficial Com um bom acabamento diminumos o perigo de pequenos entalhes, e com isto estamos aumentando a resistncia dinmica.

Fator de molaQuanto menor o fator de mola, maior a resistncia do parafuso ao impacto e a fadiga, pois aumenta a sua elasticidade.

Pr-carga Com pr-carga elevada diminumos o impacto que a tolerncia da rosca pode ocasionar. Alm disto com o aumento da pr-carga, diminumos a carga alternante que atuar no parafuso, j que aumentamos a carga fixa.

Nmero de parafusos Ensaios demonstram que um maior nmero de parafusos mais conveniente que poucos parafusos grandes.

TIPOS DE PARAFUSOS

Parafuso passante normal

Usado sempre que possvel o acesso. A arruela s usada quando o material da pea mais mole que o parafuso. O dimetro do furo da pea dado pela seguinte expresso:

Dfuro = d + 1/16 Dfuro = d + 1,5 mmFigura 1 - Parafuso passante normal

2. Parafuso com Cabea um parafuso que no se usa porca, pois a rosca fmea aberta na prpria pea. No recomendado para peas que requeiram frequente desmontagem, pois a rosca fmea se desgasta, obrigando a troca de toda a pea. Recomendaes: h 1 d para ao; h 3 d para alumnio; h 1,5 d para ferro fundido.Figura 2 - Parafuso com cabea

3. Parafuso Prisioneiro um parafuso sem cabea com rosca em ambas as extremidades. fixado em uma das peas onde aberta a rosca fmea, na outra extremidade atarraxada a porca. recomendado para peas que requeiram frequente desmontagem.Figura 3 - Parafuso prisioneiro

As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes ou sentidos opostos. Para fixarmos o prisioneiro no furo da mquina, utiliza-se uma ferramenta especial. Caso no haja esta ferramenta, improvisa-se um apoio com duas porcas travadas numa das extremidades do prisioneiro. Aps a fixao do prisioneiro pela outra extremidade, retiram-se as porcas. O parafuso prisioneiro permanece no lugar quando as peas so desmontadas. Recomendaes:- h 1,25 d para aos; h 1,5 d para materiais frgeis; h 3 d para alumnio e materiais leves.

Os tipos de pontas usadas nos parafusos prisioneiros para garantir sua fixao na pea so mostrados abaixo:Figura 4 - Tipos de Pontas

4. Parafuso com porca nas duas extremidades So usados onde o espao existente insuficiente para o uso de parafusos passantes normais.Figura 5 - Parafuso com porca nas duas extremidades

5. Parafuso com cabea de embutir So parafusos que mais uso vem tendo na atualidade, pois economizam espao, so mais estticos, etc.Figura 6 - Parafuso do tipo Allen com sextavado na cabea de embutir

6. Parafusos com fenda na cabea S so usados em dimetros pequenos. Os tipos com cabea mais usados, esto ilustrados a seguir: (a) (b) (c)Figura 7 Parafuso com fenda: (a) com cabea de embutir; (b) com cabea cilndrica; (c) com cabea redonda. (a) (b) (c)Figura 8 Parafuso com fenda na cabea: (a) de embutir com cabea lenticular; (b) cilndrico com cabea lenticular; (c) de embutir tipo Philips.

* RESILINCIA.: Capacidade do material absorver energia de deformao na fase elstica.7. Parafusos de Alta Resilincia So parafusos em que a seco da haste reduzida atravs de uma diminuio no dimetro ou atravs de um furo ao longo da haste. So usados onde se requer alta resistncia ao impacto, tendo os mesmos uma grande deformao elstica ao longo da seco reduzidaFigura 9 - Parafusos de Alta Resilincia

8. Parafusos Chumbadores Usados quando h necessidade de fixao de peas em paredes e bases de alvenaria ou concreto.Figura 10 - Parafusos Chumbadores

9. Parafusos para Metais Leves Em virtude do desgaste, no se recomenda parafusos de cabea em metais leves. Para peas que devem ser desmontadas vrias vezes, recomenda-se o uso de porca de ao cilndrica embutida na pea de metal leve. Em metais leves usa-se comumente parafusos prisioneiros.Figura 11 - Parafusos para Metais Leves

10. Parafusos de Anel So usados para enganchar cabos, suspender mquinas, etc. So forjados em ao doce com tenso de ruptura variando de 34 a 42 Kg/mm2, conforme norma DIN 580. Dependendo do material a que vai ser atarraxado, recomenda-se os seguintes comprimentos de rosca: - 1,5.d para aos;- 1,8.d para ferro fundido.Figura 12 - Parafusos de Anel

11. Parafusos para madeira So usados em casos em que a desmontagem muito rara. So parafusos cnicos que abrem a rosca fmea na madeira.Figura 13 - Parafusos para madeira

12. Parafusos auto-atarraxantes

Este parafuso abre sua prpria rosca de ao ou ferro fundido. Para tal, basta abrirmos um furo de dimetro conveniente e aps atarraxamos o parafuso no mesmo. Estes parafusos so temperados em banho de sais, sendo de ao com tenso de ruptura de 70 Kg/mm2 ou mais. O furo da pea deve ter uma profundidade L = l + 0,5.d. Para parafusos at M8 pode ser aplicado um ao de 50 Kg/mm2. A tmpera nos mesmos deve alcanar uma profundidade de 0,1 mm e a dureza deve estar na faixa de 60 a 65 HRC.Figura 14 - Parafusos auto-atarrachantes

13. Parafusos diferenciais

Podem ser de fixao ou de movimento. So compostos de duas roscas com mesmo nmero de entradas, mas com passos diferentes. A seguir damos dois exemplos de parafusos diferenciais, sendo o primeiro de fixao e o segundo de movimento.Figura 15 - Parafusos diferenciais Para o primeiro caso temos: roscas de mesmo sentido e passos diferentes : P1 P2; Para o segundo caso temos: passos diferentes : P1 P2 Com rosca de mesmo sentido podem afastar-se ou aproximar-se: X = P1 - P2 Com roscas de sentido contrrio podem afastar-se ou aproximar-se: X = P1 + P2

PARAFUSOS DE MOVIMENTO

Introduo

Os parafusos de movimento so elementos de mquinas destinados a converter movimento de rotao em translao (deslocamento linear da porca). Possuem inmeras aplicaes nas mquinas em geral. As aplicaes mais comuns do parafuso de movimento so: o fuso do torno, o parafuso para a morsa de bancada, os parafusos para prensas e macacos. Os parafusos de movimento so de roscas especiais como, dente de serra, trapezoidal, quadrada (em desuso), etc. e so dimensionados para resistir ao desgaste.Figura 1 - Parafusos de Movimento

Exemplos de aplicao:

- Parafuso com rosca Trapezoidal: Resiste a grandes esforos e empregada na construo de fusos e porcas, os quais transmitem movimento suave e uniforme a alguns componentes de mquinas-ferramenta como, por exemplo, torno, plaina e fresadora.

O mangote um componente do cabeote mvel do torno, e seu deslocamento tambm feito por meio de fuso e porca. A rosca sem-fim apresenta tambm perfil trapezoidal, e um componente que funciona, geralmente, em conjunto com uma coroa (engrenagem helicoidal), possibilitando grande reduo na relao de transmisso de movimento.

- Parafuso com rosca Redonda: Parafusos de grande dimetros sujeitos a grandes esforos. Ex.: Equipamentos ferrovirios;

Parafusos com rosca Quadrada: Parafusos que sofrem grandes esforos e choques. Ex.: Prensas e morsas.

- Parafuso com rosca Dente de Serra: Parafusos que exercem grande esforo num sentido. Ex.: Macacos de catraca.

A figura indica a terminologia de roscas:p passo da rosca: a distncia entre pontos correspondentes de filete adjacentes, medida paralelamente ao eixo da rosca;d dimetro nominal: o maior dimetro da parte roscada;d1 dimetro de raiz: o menor dimetro da parte roscada;d2 dimetro efetivo: o dimetro mdio da rosca; - ngulo de flancos;

ANLISE DE FORA, TORQUE E POTNCIA PARA ACIONAMENTO DOS PARAFUSOS DE MOVIMENTO

- Rosca Quadrada A rosca de um parafuso essencialmente um plano inclinado uma vez que o filete de um parafuso pode ser gerado pelo enrolamento de um plano inclinado sobre uma superfcie cilndrica. Se desenrolarmos uma revoluo da hlice (planificao), isto se parecer com que mostrado na figura abaixo.

Assim, usando a relaes trigonomtricas chegamos a seguinte expresso para o ngulo de hlice: A figura 2a mostra o plano inclinado sobre o qual encontra-se um bloco que representa a porca. As foras agindo sobre a porca na forma de um diagrama de corpo livre tambm encontram-se ilustradas na figura. A figura 2a ilustra o movimento de subida da porca e a figura 2b a descida da porca. Note que a fora de atrito f sempre se opem ao movimento.Figura 2 - Diagrama de corpo livre de um parafuso de rosca quadrada

Para o caso da subida da carga, figura 2a, a soma das foras nas direes x e y :Onde: - Coeficiente de atrito entre parafuso e porca;

Combinando as equaes, podemos determinar uma expresso para F: O torque necessrio para erguer a carga : Algumas vezes, mais conveniente expressar a equao acima em termos do passo p. Assim, teremos:

O torque necessrio para vencer o atrito nos mancais : Assim, o torque total :

A mesma anlise pode ser feita para o caso do abaixamento da carga, resultando na seguinteexpresso:Rosca trapezoidal ou ACME

Nas roscas trapezoidal ou ACME, o ngulo de flancos , acrescenta um outro fator nas equaes do torque. A fora normal entre o parafuso e porca projetada em dois planos. Assim, a equao do torque para roscas trapezoidais : O coeficiente de atrito em uma rosca lubrificada corresponde a aproximadamente: = 0,15 0,05.

CONDIO DE AUTO-TRAVAMENTO DA ROSCA

O auto-travamento da rosca ocorre quando retiramos a carga F e o parafuso no movimenta-se. Esta situao muito comum em macacos de veculos. Aps erguer o carro, o peso do mesmo no pode movimentar o parafuso. Conforme Norton (1997), a condio de auto-travamento pode ser facilmente determinada caso seja conhecido o coeficiente de atrito entre parafuso e porca. O auto-travamento em um parafuso ocorre se:no caso de uma rosca quadrada teremos cos = 1 de modo que a expresso acima transforma-se em: tan

EFICINCIA DO PARAFUSO

Segundo Norton (1997), a eficincia de um parafuso pode ser determinada a partir da expresso: Observe que quando = 0 a eficincia torna-se zero pois nenhum trabalho ser executado.

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