Disciplina Elementos de Maquina

Tema II. Elementos de fixação e Tema II. Elementos de fixação e união.união.

Aula Pratica No. 1 Cálculo das uniões parafusadas.

Junções por meio de parafusos

Parafuso

Porca

Elementos para unir (partes)

União desmontável

Ângulo do perfil da rosca: a = 60º.Diâmetro menor do parafuso ( do núcleo): d1 = d - 1,2268P.Diâmetro efetivo do parafuso ( médio): d2 = D2 = d - 0,6495P.

Altura do filete do parafuso he = (d – d1)/2

Folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso: f = 0,045P.

Raio de arredondamento de raiz do filete do parafuso rre=0,14434P

Diâmetro maior da porca: D = d + 2f

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

Altura do filete do porca hi = (D – D1)/2

Raio de arredondamento de raiz do filete do porca rri=0,14434P

Uniões parafusadas. Elementos principais

Projeto e avaliação de uniões parafusadas.

Principais expressões e considerações para o cálculo das uniões pré-carregadas.

Cálculo de resistência.

21πd

5.2Pσ [σt]

t

1 π[σ

5.2Pd

Recomenda-se:

[σt] = (0.25 a 0.5) σy

nY

Onde

o coeficiente de segurança (n) estará entre 2 e 4.

σy =

Dimensionamento

Momento de aperte.

2

c22a d2

dSftan

2

dVM

V Valor da força da Pre-carga

Ψ Angulo de elevação da rosca

ρ Angulo de fricção

d2 Diâmetro efetivo do parafuso ( médio)

f Folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso

S2 Distancia entre faces

Dc Diâmetro do furo

EJEMPLO

Na figura se mostra a união da tampa de um recipiente que se empregará para armazenar um fluido pouco viscoso e tóxico. Desejam-se utilizar parafusos M10.

Determine:

a) Quantidade de parafusos necessários.

b) Classe dos parafusos.

Outros Dados:

MPap 5.10

Flange

Solução:

a) Quantidade de parafusos necessários.

dD

Z75.3

mmD 210

mmd 10

8.1842.9

1075.3

210Z

Z = 10 - 19

Múltiplos de 4 ou 6 Z = 12, 16 e 18

Seleciona-se Z =16 (Fluido tóxico)

b) Cálculo de resistência

YYttd

P

25.05.025.0

2.52

1

0

(Fluido Tóxico)

PVP /0

= γ P (Pre-carga residual)/V

Coeficiente de aderência.

= 1.2 a 1.5 Se a carga for constante.

= 1.5 a 1.8 Se a carga for variável.

PV 5.1/

PP 5.20

Z

RP máx

Max riAPR maxmax

4

DA

21

ir

P0 = Força máxima no parafuso

V´ = Pre-carga residual

D1=150mm

NP 414216575.20

tt d

P

2

1

02.5

mmd 918.81

MPaY 8,34425,0

2,86

Yt MPa

25.02.86

918.8

41422.52

Seleciona-se a Classe 5,8 Onde MPaY 400

Prob No. 1

1) Selecione os parafusos necessários para a fixação da tampa (direita). Conhecem-se os seguintes dados:

- Pa = 410,6 Kgf

- 4 parafusos classe 3,6, y = 200 MPa

-A carga é constante.-A montagem se realiza sim controle da pré-carga.-Fator de segurança n = 3.

1- Determina-se a carga externa P que atua sobre o parafuso mais carregado.

KgfPa

P 6,1024

6,410

4

2- Determina-se o valor da pretensão residual.

PV , Não atuam cargas transversais.

= 1,2 Recomendações.

KgfV 12,123)6,102(2,1,

3- Determina-se a carga total que atua sobre o parafuso mais carregado.

KgfPVPo72,2256,10212,123

,

4- Determina-se o diâmetro:

t1 π[σ

5.2Pd

MPaY 66,663

200

3

Po = 2257,2 N

mm48,766,66π

2257,25.2d1

d1 7,48 mm

M10, d1 = 8,16 (Tabela de roscas)

Prob No. 2

Na figura se mostra um dos suportes de uma árvore do transportador de carga de um armazém. O suporte se fixa à base mediante três parafusos M10x1.25 que se alojam com folga. Determine a classe dos parafusos se: 0 ≤ P ≤ 3000 N

Considere:

- Coeficiente de segurança n = 2,85

- Coeficiente de aderência = 1,5

- Coeficiente de atrito aço – aço f = 0,15.

- d1 = 8,647 mm

Solução:

Redução das cargas externas em sistemas forças-pares aplicadas no centro geométrico da união, para cada plano de referência:

Posição do centro geométrico no eixo Y:

i

ii

A

YAY

Define-se como referência a posição dos parafusos 1 e 3 (Plano Z-Y): mm20A3

A60Y

1.- Cálculo de resistência.

yyy

tt nd

P

35.0

85,2

12.52

1

0

PVP /0

fi

QV R

/

Pré-carga residual

i =1 (pares de superfícies das peças em contato)

f = 0.15 (coeficiente de atrito)

myZmxZpzZZ PPPPP )()()(

Análise por plano:

Plano X-Z

)(10003

3000todosParaN

Z

PP z

Pz

ii

KyMy ZX

XMP

2

180 1 ZmmXX IK

1Zmm50X IIII

1Zmm20X IIIIII

N2580805020

)80(103P

222

5

MY1

N1613P MY2 N645P MY3

)(10003

3000todosParaN

z

pQ x

pxX

Plano Y-Z

ii

KXMX

ZY

YMP

2

2Zmm80Y II

1Zmm20Y IIII

N18220802

80103P

22

4

MX3,1

N4520802

20103P

22

4

MX2

Plano X-Y

ii

KZMZ Zr

rMQ

2

2Zmm362030r I22

I

1Zmm40r II2

N37340362

36103Q

22

4

MZ3,1

N41440362

40103Q

22

4

MZ2

Plano X-Y

NsenQQMZMZX 207

36

203733,13,1

NQQMZMZY 311

36

30373cos3,13,1

NQQ MZMZX 41422

23,1

23,13,1

22

3,1 MZYMZXPXXYxR QQQQQQ

NQR 12463112071000 223,1

NNNQQQ PXXMZR 5861000414)(22

NPPPP MXMYPZ 3762182258010001111

NPPPP MXMYPZ 265845161310002222

NPPPP MXMYPZ 182718264510003333

Mais carregado

Para o parafuso mais carregado

N12460

15.0

12465.15.1

fi

QV /

NPVP 16222376212460/0

Ytt Nd

P

35.0359

647.8

162222.52.522

1

0

9,12102535.0

359ClaseMPaY