ELEMENTOS DE MQUINASMQUINAS

AULA 05 - Parafusos

PARAFUSOS DE UNIO E MOVIMENTO

PARAFUSOS DE UNIO E MOVIMENTO

PARAFUSOS DE UNIO E MOVIMENTO

PARAFUSOS DE UNIO E MOVIMENTO

PARAFUSOS DE UNIO E MOVIMENTO Parafusos de unio so elementos mecnicos

empregados na fixao e unio de partes de peas e mquinas de uso geral.Parafusos de potncia convertem seu Parafusos de potncia convertem seu movimento rotativo em deslocamento linear sendo amplamente empregados em macacos, portes residenciais, prensas, fusos de mquinas-ferramentas e mquinas com reverso de movimento.

Definies Rosca um conjunto de filetes em torno de uma

superfcie cilndrica. 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.externas se localizam no corpo dos parafusos.

Terminologia da rosca

Terminologia da roscaPitch = passo pngulo da rosca Crista (crest) e raiz da rosca

(root)

Dimetro externoDimetro efetivoDimetro interno

Passo

Dimetro nominal o dimetro externo da parte roscada do parafuso (apenas as roscas whitworth BSP para tubos tm, como dimetro nominal, o dimetro interno da parte roscada do tubo).

Passo

Chanfro

RaizCrista ngulo da rosca 2

Identificao da rosca de um parafuso de potncia

Porca

Diagrama de foras de um parafuso de potncia: elevao e abaixamento de cargas

l = avano do parafuso = = ngulo da hlice pi

mdpTan =

Terminologia da roscaRoscas de mltiplas entradas: a que tem dois ou mais filetes cortados um ao lado do outro (como dois ou mais barbantes enrolados). As roscas de vrias entradas so utilizadas em parafusos de movimento, quando se deseja um passo p ou um rendimento maiores.

Entrada simples: tem o avano (lead) igual ao passo

Entrada dupla: tem o avano igual a duas vezes o passo

Terminologia da roscaProdutos padronizados, como roscas, parafusos, porcas, todos tm roscas simples.Na rosca direita, o filete sobe da direita para a esquerda, conforme a figura. Na rosca esquerda, o filete sobe da esquerda para a direita.Rosca direita: todas as roscas so fabricadas de acordo com a

Rosca esquerda Rosca direita

Rosca direita: todas as roscas so fabricadas de acordo com a regra da mo direita, a menos que seja indicado o contrrio.

Aplicao dos parafusos

Parafuso de movimento em uma morsa

Fixao de peas

(ACME)

+ Atrito, + desgaste, - vida

Alto custo

Parafusos de potncia: Parafusos de potncia: Parafusos de potncia: Parafusos de potncia: exemplosexemplosexemplosexemplos

Parafusos de potncia: exemplos

Mquinas de preciso com rendimento superior a 95% (atrito de deslizamento x deslizamento x rolamento)

Nomenclatura da roscap = passo (em mm) i = = ngulo da hliced = dimetro externo (nominal)c = cristad1 = dimetro interno (seo d1 = dimetro interno (seo considerada no clculo da resistncia do parafusos)D = dimetro do fundo porcad2 = dm = dimetro do flanco D1 = dimetro do furo da porca = ngulo do filete (rosca)h1 = altura do filete da porcaf = fundo do filete h = altura do filete do parafuso

Roscas triangularesAs roscas triangulares classificam-se, segundo o

seu perfil, em trs tipos: rosca mtrica (M12 x 1,75): dimetro nominal x

passopasso rosca whitworth, para tubos e acessrios: R rosca americana (5/8 18 UNF-2): dimetro

nominal x nmero de filetes por polegada x srie e qualidade.

Rosca mtrica ISO normal e rosca mtrica ISO fina NBR 9527.

ngulo do perfil da rosca: = 60(ngulo dos flancos).Dimetro menor do parafuso ( do ncleo): d1 = d - 1,2268P.Dimetro efetivo do parafuso (Dimetro efetivo do parafuso (mdio): d2 = D2 = d - 0,6495P.Folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso:f = 0,045P. As cristas podem ser planas ou arredondadas.

Rosca mtrica ISO normal e rosca mtrica ISO fina NBR 9527.

Dimetro maior da porca:D = d + 2f

Dimetro menor da porca (furo):D1 = d - 1,0825P

Dimetro efetivo da porca Dimetro efetivo da porca mdio): D2 = d2Altura do filete do parafuso:

he = 0,61343PRaio 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 mtrica fina, num determinado comprimento, possui maior nmero de filetes do que a rosca normal. Permite melhor fixao da rosca, sendo menos suscetvel ao afrouxamento do parafuso, em caso de vibrao de mquinas.

Rosca Whitworth normal - BSW e rosca Whitworth fina - BSF

Equaes:a = 55hi = = he = 0,6403 Prri = rre = 0,1373 Pd = Dd = Dd1 = d - 2heD2 = d2 = d - he

A frmula para confeco das roscas Whitworth normal e fina a mesma.Apenas variam os nmeros de filetes por polegada (geralmente os valores das dimenses so tabelados).

fiosden1P

o.

"

=

Rosca Americana Nacional, unificada UNC (grossa)

Usada em produo em massa de parafusos, porcas e outras formas de fixao por rosca.

Menor tendncia de erro de atarraxamento (mal alinhamento) durante a fixao, quando comparado a roscas da srie fina.roscas da srie fina.

Usada para rpidas montagens e desmontagens, ou ainda em ambientes sujeitos a corroso ou deteriorao leve.

Developed by U.S., Britain, and Canada for standardized thread systemCombination of British Standard Whitworth and American National Standard Thread

Rosca Fina, Srie UNF Usada quando a rosca externa fica submetida a uma maior

tenso (comparando rosca grossa de mesmo tamanho) e/ou quando o comprimento da parte rosca limitado (menor rea de distribuio de carga).

Resiste ao espanamento melhor que a rosca grossa em reas onde as roscas esto sujeitas a cargas iguais ou maiores que a capacidade do parafuso.maiores que a capacidade do parafuso.

Recomendada para uso geral em automveis, avies e outras aplicaes onde a espessura da parede exija rosca fina.

Formas para a rosca americana

Rosca cnica para tubos Srie NPT (conexes para fluidos)

Usada quando houver necessidade de vedao, mesmo em aplicaes que operem com presso elevada (sistemas hidrulicos de potncia).potncia).

Vantagens das ligaes parafusadas Maior versatilidade Facilidade de montagem e desmontagem Padronizao Padronizao Peas a serem ligadas entre si podem ser

de qualquer natureza

Desvantagens das ligaes parafusadas Distribuio de tenso no uniforme nas

peas ligadas Concentrao violenta de tenso nos Concentrao violenta de tenso nos

parafusos, principalmente nas roscas.

Parafusos Parafusos so elementos de fixao, empregados na

unio no permanente de peas. Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da

cabea, da haste e do tipo de acionamento.

Parafusos passantes Esses parafusos atravessam, de lado a lado, as peas a

serem unidas, passando livremente nos furos. Dependendo do servio, esses parafusos, alm das

porcas, utilizam arruelas e contra-porcas como acessrios.acessrios.

Os parafusos passantes apresentam-se com cabea ou sem cabea.

Parafusos no-passantes So parafusos que no utilizam porcas. O papel de porca desempenhado pelo furo

roscado, feito numa das peas a ser unida.

Parafusos de presso

Esses parafusos so fixados por meio de presso. A presso exercida pelas pontas dos parafusos contra a pea a ser fixada.

Os parafusos de presso podem apresentar cabea ou no.

Parafusos prisioneiros So parafusos sem cabea com rosca em ambas as

extremidades, sendo recomendados nas situaes que exigem montagens e desmontagens freqentes. Em tais situaes, o uso de outros tipos de parafusos acaba danificando a rosca dos furos.

O parafuso prisioneiro permanece no lugar quando as peas so desmontadas.

Exemplos de tipos de parafusos

(a)Parafuso passante normal: usado sempre que possvel(b)Parafuso com cabea no-passante: No recomendado

para peas que requeiram freqente desmontagem(c) Parafuso prisioneiro: recomendado para peas que

requeiram freqente desmontagem

Cabeas de parafusos

(a) Cabea cilndrica

(b) cabea escareada com escareada com fenda

(c) Cabea cilndrica com sextavado interno.

Tipos de cabeas usadas em parafusos com fenda

(a) Cabea arredondada(b) Cabea escareada(c) Cabea cilndrica abaulada(d) Cabea escareada

abauladaabaulada(e) Cabea abaulada(f) Cabea cnica abaulada(g) Cabea sextavada(h) Cabea sextavada com

rebaixo interno e fenda.

Parafusos: fatoresAo unir peas com parafusos, o profissional precisa levar

em considerao quatro fatores: Profundidade do furo broqueado A (furo com broca); Profundidade do furo roscado B; Comprimento til de penetrao do parafuso C; Dimetro do furo passante d1.

Fatores para fixao com parafusos

Parafusos de cabea sextavada Em geral, esse tipo de parafuso utilizado em

unies em que se necessita de um forte aperto da chave de boca ou estria (estrela).

Parafusos com sextavado interno Este tipo de parafuso utilizado em unies que exigem

um bom aperto, em locais onde o manuseio de ferramentas difcil devido falta de espao.

Esses parafusos so fabricados em ao e tratados termicamente para aumentar sua resistncia toro.

Qualidade A qualidade de um parafuso dada em funo de suas

caractersticas de execuo, aspecto superficial e preciso de medidas (tolerncia), e por sua resistncia.

Conforme norma DIN, a preciso de execuo classificada em mdia, meio grosseira e grosseira. As classificada em mdia, meio grosseira e grosseira. As qualidade usuais so 5, 6, 8 e 10 (ordem crescente).

Todos os parafusos de alta resistncia devem ser marcados na cabea.

Exemplo de classificao: Classe 5.65 x 6 = e = 30 kg/mm25 x 10 = r = 50 kg/mm2

Classes SAE de parafusos

Classes de Resistncia dos Parafusos

Metric grade

Crestdiameter, dc,

mm

Ultimatetensile

strength, Sut,MPa

Yieldstrength, Sy,

MPa

Proofstrength, Sp,

MPa4.64.85.88.89.8

M5-M36M1.6-M16M5-M24M17-M36M1.6-M16

400420520830900

240340a415a660720a

225310380600650

Tabela. Classe de resistncia para parafusos de ao para vrios tamanhos de parafusos.

9.810.912.9

M1.6-M16M6-M36

M1.6-M36

90010401220

720a9401100

650830970

aYield strength approximate and not included in standard.

Usando-se parafusos de material de alta qualidade, SAE 3 ou melhor, e sendo as cargas estticas, o pr-carregamento Fimnimo deve ser de 90% da carga de prova (regime elstico)

Dimenses de Parafusos - MtricosCoarse Threads (MC) Fine Threads (MF)

Crestdiameter,

dc, mmPitch, p,

mm

Tensilestress area,

At, mm2Pitch, p,

mm

Tensilestress area,

At, mm21

1.62

2.53456

0.250.350.40.450.50.70.81

0.4601.272.073.395.038.7814.220.1

-

0.20.25.35.35.5.5.75

-

1.572.453.705.619.7916.122

Determinao do comprimento roscado do parafuso

Tabela. Dimenses e reas resistentes para parafusos mtricos.

68101216202430364248

11.251.51.75

22.53

3.54

4.55

20.136.658.084.315724535356181711211473

.751

1.251.251.51.5223-

-

2239.261.292.1167272384621865

-

-

>+

++

200252200125122

12562

LdLd

LdL

c

c

c

t

parafuso (dimenses em milmetros)

Dimenses de Parafusos Parafusos Mtricos

Typical Designation1/2 - 13 UNC - 2A

external thread(B means internal)

Terminology of screw threads

Sharp vee threads shown for

clarity; the crests and roots are

actually flattened or rounded

during the forming operation.

Class of fit(1 is loosest tolerance, 3 is tightest)

Thread SeriesUNC (Unified Coarse)UNF (Unified Fine)

Pitch (threads/inch)

Nominal Diameter(also shown as decimal or screw #)

Grau de qualidade A resistncia do parafuso

determinada pelo material e tratamento trmico.

Tipos de cargas em parafusosEsforos de trao e compresso; cisalhamento

Ligaes por mltiplos parafusos Todos os parafusos devem ser de mesma bitola

(parafusos de diferentes dimetros tero tenses diferentes).

Todos os parafusos devem ser do mesmo comprimento (os parafusos mais curtos esto sujeitos comprimento (os parafusos mais curtos esto sujeitos a maiores tenses).

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.

LLEE

AV

=== = deformao percentualV = esforo de proteno

Carregamento excntricoEtapas de clculo (ver

exerccio 6):1. Divide-se igualmente a

carga de cisalhamento (primrio) entre os parafusos (fora cortante)parafusos (fora cortante)

2. Estimar a carga momento ou cisalhamento secundrio em cada parafuso devido ao momento fletor

3. Adicionar vetorialmente as cargas diretas s de momento.

Processo de fabricao de roscas com retirada de material

Tarraxas Torno Torno fresa Por retfica

Processo de fabricao de roscas sem retirada de material por laminao

Laminao plana Laminao por rolos

Vantagens:Vantagens: Grande preciso Uniformidade Superfcie lisa Maior economia de material Maior resistncia devido compactao do material Maior produo

Processo de fabricao de roscas Forjamento

Laminao

Laminao: Custo reduzido para grandes produes.

Processo de fabricao de roscas: laminaoA desvantagem da laminao: limita-se a roscas externas e as barras usadas devem

ser calibradas. Seu uso recomendado para produo em srie. Seu uso recomendado para produo em srie.

A laminao da rosca aps tratamento trmico apresenta um limite de fadiga de aproximadamente 9% superior, cuja melhora est relacionada ao alinhamento dos gros nos contornos dos filetes da rosca e introduo de tenses residuais de compresso na superfcie da rosca

Dimensionamento: proteno e momento de aperto da ligao Protenso Fi o esforo originado pelo aperto do parafuso (pr-carregamento), por ocasio da montagem e P a fora

externa aplicada na unio parafusada. A fora total P0 ser: P0 = P + Fi Devido ao aperto o parafuso se alongar um valor p,

enquanto as peas se encurtaro um valor .Devido ao aperto o parafuso se alongar um valor p, enquanto as peas se encurtaro um valor m.

A carga de servio pode ser esttica ou dinmica. O efeito do pr-carregamento o de dar as parte sob

compresso melhor resistncia carga de trao externa e aumentar o atrito entre as peas para resistirem melhor carga de cisalhamento.

O pr-carregamento aumenta ainda a resistncia a fadiga (cargas dinmicas) da unio e o efeito de travamento.

Parafusos pr-carregados A manuteno da pr-carga pode diminuir em decorrncia do escoamento do material comprimido, por remoo da pintura ou da proteo da superfcie de contato ou por compresso das partes rugosas. Deve-se providenciar uma rea extra atravs de arruelas endurecidas (baixa rigidez do material e/ou rea insuficiente de contato porca-parafuso-pea.

contato porca-parafuso-pea.

Efeito do carregamento deformao em juntas aparafusadasaparafusadas

Dimensionamento: Parafusos carregados transversalmente

Modos de falhas

a. Flexo do elemento b. Cisalhamentoc. Ruptura trao das peas d. Compresso do rebite sobre contra as peas

Segurana contra afrouxamento Para parafusos de fixao que no devem desatarraxar

quando carregados somente longitudinalmente (devemos ter < < 6, sendo = ngulo de atrito; = ngulo de inclinao da rosca).ngulo de inclinao da rosca).

As arruelas tm a funo de distribuir igualmente a fora de aperto entre aporca, o parafuso e as partes montadas, alm de servir de elemento de segurana contra o afrouxamento. Semelhantemente, o uso de rosca fina reduz o ngulo de hlice da rosca proporcionando uma caracterstica auto-travante.

Arruela de presso A arruela de presso utilizada na montagem de

conjuntos mecnicos, submetidos a grandes esforos e grandes vibraes.

A arruela de presso funciona, tambm, como elemento A arruela de presso funciona, tambm, como elemento de trava, evitando o afrouxamento do parafuso e da porca. , ainda, muito empregada em equipamentos que sofrem variao de temperatura (automveis, prensas etc.).

Arruela dentada Muito empregada em equipamentos sujeitos a grandes

vibraes, mas com pequenos esforos, como, eletrodomsticos, painis automotivos, equipamentos de refrigerao etc.O travamento se d entre o conjunto parafuso/porca. Os O travamento se d entre o conjunto parafuso/porca. Os dentes inclinados das arruelas formam uma mola quando so pressionados e se encravam na cabea do parafuso.

Arruela de travamento com orelha

Utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da pea.

Em seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo Em seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo um dos lados chanfrado (sextavado) do conjunto porca/parafuso.

Porcas

Porcas so peas de forma prismtica ou cilndrica, providas de um furo roscado onde so atarraxadas ao parafuso. So hexagonais, sextavadas, quadradas ou redondas e servem para dar aperto nas unies de peas ou, em alguns casos, para auxiliar na regulagem.para auxiliar na regulagem.

desejvel que o material dos parafusos seja de alta resistncia e dureza. Porm, as porcas devem ser macias e dcteis a fim de permitir o escoamento dos filetes e haver uma distribuio mais uniforme da carga (escoamento plstico).

Porca castelo

A porca castelo uma porca hexagonal com seis entalhes radiais, coincidentes dois a dois, que se alinham com um furo no parafuso, de modo que um pino possa ser atravessado para travar a porca.possa ser atravessado para travar a porca.

Porca cega (ou remate) Nesse tipo de porca, uma das extremidades do furo

rosqueado encoberta, ocultando a ponta do parafuso. A porca cega pode ser feita de ao ou lato,

geralmente cromada e possibilita um acabamento de geralmente cromada e possibilita um acabamento de boa aparncia.

Porca borboleta

A porca borboleta tem salincias parecidas com asas para proporcionar o aperto manual.

Geralmente fabricada em ao ou lato, esse tipo de porca empregado quando a montagem e a porca empregado quando a montagem e a desmontagem das peas so necessrias e freqentes.

Contra-porca As porcas sujeitas a cargas de impacto e vibrao

apresentam tendncia a afrouxar, o que pode causar danos s mquinas.

Um dos meios de travar uma porca atravs do aperto de outra porca contra a primeira (alterao do coeficiente de atrito). Por medida de economia utiliza-se a porca mais fina com contra-porca, e para sua travao so necessrias duas chaves de boca.

Porcas de segurana contra afrouxamento

Porca cnica: maior atrito na superfcie de

Porca Parlock (auto-travante): possui um anel de fibra interno (nylon) que prensado contra os flancos da rosca do parafuso, evitando ser destarraxamento.

superfcie de apoio

Porca com flange: aumenta a rea de contato

1 - Porca sextavada baixa2 - Porca sextavada castelo com coroa alta , 3 - Porca sextavada flange esfrica 4 - Porca sextavada dupla5 - Porca sextavada castelo com coroa baixa, 6 - Porca sextavada castelo sem coroa7 - Porca sextavada classe 68 - Porca sextavada classe 89 - Porca sextavada classe 10 (temperada), 10 - Porca sextavada flange, 11- Porca sextavada lato11- Porca sextavada lato12 - Porca sextavada autotravante nylon (alta), 13 - Porca sextavada autotravante nylon (baixa)14 - Porca sextavada torque flange, 15 - Porca sextavada torque, 16 - Porca sextavada 2H, 17 - Porca sextavada alumnio, 18 - Porca sextavada baixa, 19 - Porca sextavada bicicleta, 20 - Porca sextavada castelo sem coroa, 21 - Porca sextavada dupla, 22 - Porca sextavada flange23 - Porca sextavada grau 2

24 - Porca sextavada pesada, 25 - Porca sextavada autotravante nylon alta, 26 - Porca sextavada torque, 27 - Porca sextavada torque flange, 28 - Porca sextavada quadrada29 - Porca sextavada com arruela mvel30 - Porca sextavada cnica31 - Porca sextavada esfrica31 - Porca sextavada esfrica

Quadro sntese com caractersticas da cabea, do corpo, das pontas e com indicao dos dispositivos de dispositivos de atarraxamento.

Tipos de parafusos

Quadro com a ilustrao dos tipos de parafusos

Parafusos de cabea com fenda So fabricados em ao, ao inoxidvel, inox, cobre,

lato, etc. Esse tipo de parafuso muito empregado em

montagens que no sofrem grandes esforos e onde a cabea do parafuso no pode exceder a superfcie da cabea do parafuso no pode exceder a superfcie da pea.

De cabea redonda com fenda Esse tipo de parafuso tambm muito empregado em

montagens que no sofrem grandes esforos. Possibilita melhor acabamento na superfcie. So

fabricados em ao, cobre e ligas, como lato.

De cabea cilndrica boleada com fenda So utilizados na fixao de elementos nos quais existe

a possibilidade de se fazer um encaixe profundo para a cabea do parafuso, e a necessidade de um bom acabamento na superfcie dos componentes.

Trata-se de um parafuso cuja cabea mais resistente Trata-se de um parafuso cuja cabea mais resistente do que as outras de sua classe. So fabricados em ao, cobre e ligas, como lato.

De cabea escareada boleada com fenda So geralmente utilizados na unio de elementos cujas

espessuras sejam finas e quando necessrio que a cabea do parafuso fique embutida no elemento.

Permitem um bom acabamento na superfcie. So fabricados em ao, cobre e ligas como lato.em ao, cobre e ligas como lato.

Parafusos com rosca soberba para madeira Esse tipo de parafuso tambm utilizado com auxlio de

buchas plsticas. O conjunto, parafuso-bucha aplicado na fixao de elementos em bases de alvenaria.Quanto escolha do tipo de cabea a ser utilizado, leva- Quanto escolha do tipo de cabea a ser utilizado, leva-se em considerao a natureza da unio a ser feita.

So fabricados em ao e tratados superficialmente para evitar efeitos oxidantes de agentes naturais.

Parafusos para madeira

Tipos de pontas