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MONTAGEM-TORQUE

Tendo visto que o pré-carregamento é desejado em uniões

importantes, deve-se agora considerar os meios de assegurar que o

pré-carregamento se processe por ocasião da montagem das peças.

MONTAGEM-TORQUE

Quando se pode medir o comprimento total de um parafuso devido à

carga inicial de montagem Fi, usa-se a fórmula:

Assim, simplesmente aperta-se a porca até o parafuso alongar de

uma quantidade δ .

Isto assegura que o pré-carregamento desejado seja atingido.

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Contudo, o alongamento de um parafuso não pode ser medido se

a extremidade roscada estiver em um furo cego.

Em muitos casos, mesmo em montagens com porcas, é

impraticável medir-se o alongamento do parafuso.

Em tais casos, deve-se estimar o torque de montagem necessário

para estabelecer o pré-carregamento.

Então, pode-se usar uma chave com torquimêtro, uma

pneumática, ou um método de controlar o giro da rosca.

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A chave com torquímetro tem o mostrador, que indica o torque

aplicado.

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Para a chave pneumática, a pressão do ar é ajustada de maneira

que o aperto cesse quando se atinge o torque desejado.

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O método de controlar o giro da porca requer que, primeiramente,

seja definido o significado de montagem sem folga.

As condições de montagem sem folga são atingidas com alguns

impactos da chave de impacto ou com a utilização de uma chave

comum.

Uma vez atingidas as condições de montagem sem folga, todo

giro adicional desenvolverá uma tração útil no parafuso.

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Neste método, deve-se calcular um número fracionário de voltas

da porca, necessário para prover o pré-carregamento desejado.

Por exemplo, para parafusos estruturais pesados de cabeça

sextavada, o método estabelece que a porca deve ser girada no

mínimo 180º a partir das condições iniciais.

MONTAGEM-TORQUE

Embora os coeficientes de atrito possam ter uma ampla faixa de

variação, pode-se obter uma boa estimativa do torque necessário

para produzir um dado pré-carregamento combinando-se as

equações:

Resultando em:

MONTAGEM-TORQUE

Como , divide-se o numerador e o denominador do

primeiro termo por e obtêm-se:

Como o diâmetro de uma arruela de um porca sextavada é igual à

largura face a face do sextavado da porca e é 1,5 vezes o

diâmetro nominal, o diâmetro médio do colar é:

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Desta forma, pode-se rearranjar a equação anterior:

Definindo-se como coeficiente de torque K o termo entre

colchetes:

Pode-se então escrever a equação do torque:

MONTAGEM-TORQUE

Os coeficientes de atrito de roscas, parafusos comuns e porcas

abrangem uma faixa de 0,12 a 0,2, dependendo sobretudo do

acabamento e da precisão da rosca e do grau de lubrificação.

Em média, tanto μ como μc estão em torno de 0,15.

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Caso seja adotado μ e μc = 0,15, não importando o tamanho dos

parafusos empregados e nem se as roscas são grossas ou finas,

resulta em K=0,2. Neste caso, é mais conveniente escrever:

O que torna muito simples o cálculo do torque para montagem

necessário para um pré-carregamento Fi quando se conhece o

tamanho do parafuso.

RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

Normalmente são utilizadas tabelas para a especificação de

parafusos.

RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

As especificações SAE 1 e 2 devem ser usadas somente para

uniões sem importância, ou que não suportem carga.

O teor de carbono de seus elementos é de apenas 0,01 a 0,02%,

consequentemente, são muito dúteis para união com carga.

As classes de parafusos são identificadas através de tabelas.

RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

Os termos carga de prova e resistência de prova aparecem

frequentemente na literatura de elementos de união.

A carga de prova de um parafuso é a carga máxima de tração que

um parafuso pode suportar sem sofrer deformação permanente.

A resistência de prova é a tensão correspondente à carga de prova

referente à área resistente à tração.

Então, a resistência de prova é grosseiramente equivalente à

resistência ao escoamento.

RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

Essas recomendações são aplicadas somente a uniões sem junta

usando-se parafusos de material de alta qualidade, como SAE 3

ou acima.

Tais materiais devem ter um diagrama tensão deformação no

qual não apareça claramente definido o ponto de escoamento. A

curva deve progredir suavemente para cima até a fratura.

Desta forma, se as cargas forem estáticas, o pré-carregamento

mínimo deve ser 90% da carga estática.

(Rp = resistência de prova; At = Área resistente à tração )

RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

Devido ao fato do diagrama tensão-deformação prosseguir

suavemente até o ponto de fratura, o parafuso reterá sua

capacidade de suportar carga, não importando quão alta seja a

pré-carga, isto é, não há perda de capacidade devido ao ponto de

escoamento.

Se o parafuso não falhar durante o aperto há uma boa chance de

ele nunca falhar.

RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

Observação:

Em alguns casos recomenda-se afrouxar a porca em 1/8 de volta

após o aperto para aliviar a torção, desde que não diminua a

tração no parafuso.

RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

No projeto, usa-se uma aproximação para o fator de segurança:

Assim, determina-se um diâmetro para o parafuso, tal que sua

pré-carga seja maior que a carga externa de tração para um dado

fator de segurança.

Quando se usa parafuso de material de alta qualidade para unir

peças rígidas, suportando cargas estáticas, este procedimento

atende ao que se deseja.

EXERCÍCIO