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FIRJAN CIRJ SESI SENAI IEL ELEMENTOS DE MÁQUINAS SENAI-RJ • Mecânica versão preliminar

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FIRJANCIRJSESISENAIIEL

ELEMENTOS DEMÁQUINAS

SENAI-RJ • Mecânica

versão preliminar

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FIRJANCIRJSESISENAIIEL

ELEMENTOS DEMÁQUINAS

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FIRJAN−Federação das Indústrias do Estado do Rio de JaneiroEduardo Eugenio Gouvêa VieiraEduardo Eugenio Gouvêa VieiraEduardo Eugenio Gouvêa VieiraEduardo Eugenio Gouvêa VieiraEduardo Eugenio Gouvêa VieiraPresidente

Diretoria Corporativa OperacionalAugusto Cesar Franco de AlencarAugusto Cesar Franco de AlencarAugusto Cesar Franco de AlencarAugusto Cesar Franco de AlencarAugusto Cesar Franco de AlencarDiretor

SENAI-Rio de JaneiroFernando Sampaio Alves GuimarãesFernando Sampaio Alves GuimarãesFernando Sampaio Alves GuimarãesFernando Sampaio Alves GuimarãesFernando Sampaio Alves GuimarãesDiretor Regional

Diretoria de EducaçãoAndréa Marinho de Souza FrancoAndréa Marinho de Souza FrancoAndréa Marinho de Souza FrancoAndréa Marinho de Souza FrancoAndréa Marinho de Souza FrancoDiretora

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SENAI-RJ2003

FIRJANCIRJSESISENAIIEL

ELEMENTOS DEMÁQUINAS

Page 6: Elem Maquinas

Ficha Técnica

Elementos de Máquinas2003

SENAI – Rio de JaneiroDiretoria de Educação

Gerência de Educação Profissional Luis Roberto ArrudaGerência de Produto Darci Pereira GariosProdução Editorial Vera Regina Costa AbreuCoordenação Alda Maria da Glória Lessa BastosRevisão Técnica Ézio ZerboneRevisão Editorial Lilia Zanetti FreireColaboração Antonio Carlos Cezar de CarvalhoProjeto Gráfico e Editoração Artae Design & Criação

SENAI – Rio de JaneiroGEP – Gerência de Educação ProfissionalRua Mariz e Barros, 678 - Tijuca20270-903 - Rio de Janeiro - RJTel.: (0xx21) 2587-1116Fax: (0xx21) 2254-2884E-mail: [email protected]://www.rj.senai.br

Edição revista da apostila Mecânica de Elementos de Máquinas do convênioSENAI-RJ/MICHELIN, 2001

Page 7: Elem Maquinas

Sumário

1

APRESENTAÇÃO ............................................................................13

UMA PALAVRA INICIAL................................................................15

ELEMENTOS DE FIXAÇÃO ..........................................................19

Elementos de fixação ............................................................................................... 21

Influência da natureza da ligação .................................................................. 21

Influência da forma das peças a unir ............................................................. 23

Influência dos esforços a transmitir ............................................................... 25

Influência do meio de ligação utilizado ......................................................... 26

Roscas ............................................................................................................. 27

Parafusos ........................................................................................................ 30

Estojos ............................................................................................................. 39

Chumbadores ................................................................................................. 40

Porcas ............................................................................................................. 40

Arruelas ........................................................................................................... 43

Anéis elásticos ................................................................................................ 45

Pinos ............................................................................................................... 45

Chavetas ......................................................................................................... 47

Rebites ............................................................................................................ 52

Soldagem ........................................................................................................ 54

Page 8: Elem Maquinas

Molas ............................................................................................................... 61

Vamos praticar ? ........................................................................................................ 70

MANCAIS DE DESLIZAMENTO E DE ROLAMENTO .......... 79

Guias ............................................................................................................................. 81

Descrição ........................................................................................................ 81

Condições de funcionamento ........................................................................ 82

Classificação das guias ................................................................................. 83

Guias de deslizamento ................................................................................... 85

Mancais de deslizamento .............................................................................. 90

Mancais de rolamento .................................................................................. 113

Vamos praticar ? ..................................................................................................... 138

ACOPLAMENTOS ........................................................................ 145

Acoplamentos ......................................................................................................... 147

Definição ....................................................................................................... 147

Ligações entre árvores colineares ............................................................... 148

Acoplamentos rígidos ................................................................................... 148

Acoplamentos flexíveis ................................................................................. 149

Ligações entre árvores concorrentes .......................................................... 150

Ligações entre árvores cujas linhas de centro são paralelas .................... 152

Vamos praticar ? ..................................................................................................... 153

TRANSMISSÕES ........................................................................... 155

Correiras e polias ................................................................................................... 157

Correias planas ............................................................................................ 159

Correias trapezoidais ................................................................................... 163

Correias dentadas ........................................................................................ 166

Transmissão por cabos ................................................................................ 168

2

3

4

Page 9: Elem Maquinas

Condições de funcionamento da polia ........................................................ 171

Construção da polia ..................................................................................... 172

Tipos de polia ............................................................................................... 173

Estudo cinemático ........................................................................................ 176

Correntes ................................................................................................................ 180

Tipos de correntes ........................................................................................ 182

Normalização de correntes .......................................................................... 186

Engrenagem de corrente ............................................................................. 186

Condições de funcionamento ...................................................................... 187

Estudo cinemático ........................................................................................ 188

Engrenagem ............................................................................................................. 190

Geometria do dente ...................................................................................... 192

Ângulo de pressão ....................................................................................... 192

Grau de engrenamento ................................................................................ 193

Interferência de dentes evolventes .............................................................. 194

Engrenagem cilíndrica de dentes retos ....................................................... 194

Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais ............................................. 198

Engrenagens cônicas ................................................................................... 204

Parafuso sem-fim e engrenagem helicoidal ............................................... 209

Vamos praticar? ...................................................................................................... 219

ATIVIDADES COMPLEMENTARES ........................................... 2295

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Prezado aluno,

Quando você resolveu fazer um curso em nossa instituição, talvez não soubesse que, desse momentoem diante, estaria fazendo parte do maior sistema de educação profissional do país: o SENAI. Hámais de sessenta anos, estamos construindo uma história de educação voltada para o desenvolvimentotecnológico da indústria brasileira e da formação profissional de jovens e adultos.

Devido às mudanças ocorridas no modelo produtivo, o trabalhador não pode continuar com umavisão restrita dos postos de trabalho. Hoje, o mercado exigirá de você, além do domínio do conteúdotécnico de sua profissão, competências que lhe permitam decidir com autonomia, proatividade,capacidade de análise, solução de problemas, avaliação de resultados e propostas de mudanças noprocesso do trabalho. Você deverá estar preparado para o exercício de papéis flexíveis e polivalentes,assim como para a cooperação e a interação, o trabalho em equipe e o comprometimento com osresultados.

Soma-se, ainda, que a produção constante de novos conhecimentos e tecnologias exigirá de você aatualização contínua de seus conhecimentos profissionais, evidenciando a necessidade de uma formaçãoconsistente que lhe proporcione maior adaptabilidade e instrumentos essenciais à auto-aprendizagem.

Essa nova dinâmica do mercado de trabalho vem requerendo que os sistemas de educação seorganizem de forma flexível e ágil, motivos esses que levaram o SENAI a criar uma estruturaeducacional, com o propósito de atender às novas necessidades da indústria, estabelecendo umaformação flexível e modularizada.

Essa formação flexível tornará possível a você, aluno do sistema, voltar e dar continuidade à suaeducação, criando seu próprio percurso. Além de toda a infra-estrutura necessária ao seudesenvolvimento, você poderá contar com o apoio técnico-pedagógico da equipe de educação dessaescola do SENAI para orientá-lo em seu trajeto.

Mais do que formar um profissional, estamos buscando formar cidadãos.

Seja bem-vindo!

Andréa Marinho de Souza Franco

Diretora de Educação

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SENAI-RJ – 1313131313

Elementos de Máquinas – Apresentação

Apresentação

A dinâmica social dos tempos de globalização exige dos profissionais atualização constante. Mesmoas áreas tecnológicas de ponta ficam obsoletas em ciclos cada vez mais curtos, trazendo desafiosrenovados a cada dia, e tendo como conseqüência para a educação a necessidade de encontrar novas erápidas respostas.

Nesse cenário, impõe-se a educação continuada, exigindo que os profissionais busquem atualizaçãoconstante durante toda a sua vida – e os docentes e alunos do SENAI-RJ incluem-se nessas novasdemandas sociais.

É preciso, pois, promover, tanto para os docentes como para os alunos da educação profissional, ascondições que propiciem o desenvolvimento de novas formas de ensinar e aprender, favorecendo otrabalho de equipe, a pesquisa, a iniciativa e a criatividade, entre outros aspectos, ampliando suaspossibilidades de atuar com autonomia, de forma competente .

Este material trata, sem esgotar o assunto, dos elementos da máquina e visa instrumentalizar oprofissional com os conceitos, as características de utilização e a simbologia mais pertinentes da áreaem questão.

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Elementos de Máquinas – Uma Palavra Inicial

SENAI-RJ – 1515151515

Uma palavra inicial

Meio ambiente...

Saúde e segurança no trabalho...

O que é que nós temos a ver com isso?

Antes de iniciarmos o estudo deste material, há dois pontos que merecem destaque: a relação entreo processo produtivo e o meio ambiente; e a questão da saúde e segurança no trabalho.

As indústrias e os negócios são a base da economia moderna. Produzem os bens e serviçosnecessários, e dão acesso a emprego e renda; mas, para atender a essas necessidades, precisam usarrecursos e matérias-primas. Os impactos no meio ambiente muito freqüentemente decorrem do tipo deindústria existente no local, do que ela produz e, principalmente, de como produz.

É preciso entender que todas as atividades humanas transformam o ambiente. Estamos sempreretirando materiais da natureza, transformando-os e depois jogando o que “sobra” de volta ao ambientenatural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessários para produzir bens, altera-se o equilíbriodos ecossistemas e arrisca-se ao esgotamento de diversos recursos naturais que não são renováveis ou,quando o são, têm sua renovação prejudicada pela velocidade da extração, superior à capacidade danatureza para se recompor. É necessário fazer planos de curto e longo prazo, para diminuir os impactosque o processo produtivo causa na natureza. Além disso, as indústrias precisam se preocupar com arecomposição da paisagem e ter em mente a saúde dos seus trabalhadores e da população que vive aoredor dessas indústrias.

Com o crescimento da industrialização e a sua concentração em determinadas áreas, o problema dapoluição aumentou e se intensificou. A questão da poluição do ar e da água é bastante complexa, poisas emissões poluentes se espalham de um ponto fixo para uma grande região, dependendo dos ventos,do curso da água e das demais condições ambientais, tornando difícil localizar, com precisão, a origemdo problema. No entanto, é importante repetir que, quando as indústrias depositam no solo os resíduos,quando lançam efluentes sem tratamento em rios, lagoas e demais corpos hídricos, causam danos aomeio ambiente.

O uso indiscriminado dos recursos naturais e a contínua acumulação de lixo mostram a falha básicade nosso sistema produtivo: ele opera em linha reta. Extraem-se as matérias-primas através de processosde produção desperdiçadores e que produzem subprodutos tóxicos. Fabricam-se produtos de utilidade

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Elementos de Máquinas – Uma Palavra Inicial

1616161616 – SENAI-RJ

limitada que, finalmente, viram lixo, o qual se acumula nos aterros. Produzir, consumir e dispensar bensdesta forma, obviamente, não é sustentável.

Enquanto os resíduos naturais (que não podem, propriamente, ser chamados de “lixo”) são absorvidose reaproveitados pela natureza, a maioria dos resíduos deixados pelas indústrias não tem aproveitamentopara qualquer espécie de organismo vivo e, para alguns, pode até ser fatal. O meio ambiente podeabsorver resíduos, redistribuí-los e transformá-los. Mas, da mesma forma que a Terra possui umacapacidade limitada de produzir recursos renováveis, sua capacidade de receber resíduos também érestrita, e a de receber resíduos tóxicos praticamente não existe.

Ganha força, atualmente, a idéia de que as empresas devem ter procedimentos éticos que considerema preservação do ambiente como uma parte de sua missão. Isto quer dizer que se devem adotar práticasque incluam tal preocupação, introduzindo processos que reduzam o uso de matérias-primas e energia,diminuam os resíduos e impeçam a poluição.

Cada indústria tem suas próprias características. Mas já sabemos que a conservação de recursos éimportante. Deve haver crescente preocupação com a qualidade, durabilidade, possibilidade de consertoe vida útil dos produtos.

As empresas precisam não só continuar reduzindo a poluição, como também buscar novas formasde economizar energia, melhorar os efluentes, reduzir a poluição, o lixo, o uso de matérias-primas.Reciclar e conservar energia são atitudes essenciais no mundo contemporâneo.

É difícil ter uma visão única que seja útil para todas as empresas. Cada uma enfrenta desafios diferentese pode se beneficiar de sua própria visão de futuro. Ao olhar para o futuro, nós (o público, as empresas, ascidades e as nações) podemos decidir quais alternativas são mais desejáveis e trabalhar com elas.

Infelizmente, tanto os indivíduos quanto as instituições só mudarão as suas práticas quando acreditaremque seu novo comportamento lhes trará benefícios – sejam estes financeiros, para sua reputação oupara sua segurança.

A mudança nos hábitos não é uma coisa que possa ser imposta. Deve ser uma escolha de pessoasbem-informadas a favor de bens e serviços sustentáveis. A tarefa é criar condições que melhorem acapacidade de as pessoas escolherem, usarem e disporem de bens e serviços de forma sustentável.

Além dos impactos causados na natureza, diversos são os malefícios à saúde humana provocadospela poluição do ar, dos rios e mares, assim como são inerentes aos processos produtivos alguns riscosà saúde e segurança do trabalhador. Atualmente, acidente do trabalho é uma questão que preocupa osempregadores, empregados e governantes, e as conseqüências acabam afetando a todos.

De um lado, é necessário que os trabalhadores adotem um comportamento seguro no trabalho,usando os equipamentos de proteção individual e coletiva, de outro, cabe aos empregadores prover aempresa com esses equipamentos, orientar quanto ao seu uso, fiscalizar as condições da cadeia produtivae a adequação dos equipamentos de proteção.

A redução do número de acidentes só será possível à medida que cada um – trabalhador, patrão egoverno – assuma, em todas as situações, atitudes preventivas, capazes de resguardar a segurança detodos.

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Elementos de Máquinas – Uma Palavra Inicial

SENAI-RJ – 1717171717

Deve-se considerar, também, que cada indústria possui um sistema produtivo próprio, e, portanto, énecessário analisá-lo em sua especificidade, para determinar seu impacto sobre o meio ambiente, sobrea saúde e os riscos que o sistema oferece à segurança dos trabalhadores, propondo alternativas quepossam levar à melhoria de condições de vida para todos.

Da conscientização, partimos para a ação: cresce, cada vez mais, o número de países, empresas eindivíduos que, já estando conscientizados acerca dessas questões, vêm desenvolvendo ações quecontribuem para proteger o meio ambiente e cuidar da nossa saúde. Mas, isso ainda não é suficiente...faz-se preciso ampliar tais ações, e a educação é um valioso recurso que pode e deve ser usado em taldireção. Assim, iniciamos este material conversando com você sobre o meio ambiente, saúde e segurançano trabalho, lembrando que, no seu exercício profissional diário, você deve agir de forma harmoniosacom o ambiente, zelando também pela segurança e saúde de todos no trabalho.

Tente responder à pergunta que inicia este texto: meio ambiente, a saúde e a segurança no trabalho– o que é que eu tenho a ver com isso? Depois, é partir para a ação. Cada um de nós é responsável.Vamos fazer a nossa parte?

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Elementos de fixação

1

Nesta Seção...

Influência da natureza da ligação

Influência da forma das peças a unir

Influência dos esforços a transmitir

Influência do meio de ligação utilizado

Roscas

Parafusos

Estojos

Chumbadores

Porcas

Arruelas

Anéis elásticos

Pinos

Chavetas

Rebites

Soldagem

Molas

Vamos praticar?

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 2121212121

Elementos de fixação

Todo mecanismo comporta um certo número de peças montadas umas sobre as outras. Algumasdentre elas são fixas, outras são móveis.

As necessidades de fabricação, de montagem, de transporte, de reparação, obrigam igualmente oprojetista a prever em várias peças órgãos fixos ou móveis.

As montagens utilizadas em construções mecânicas são várias e dependem do efeito de inúmerosfatores: natureza da ligação a estabelecer, formas das peças a unir, meio utilizado para unir as peças,sentido e grandeza dos esforços a transmitir etc.

Influência da natureza da ligaçãoPodem-se classificar as diferentes montagens em três categorias, segundo a natureza da ligação.

Montagens de ligação rígidas

São montagens nas quais as peças montadas são inteiramente rígidas, inteiramente solidárias umaà outra, sem que haja possibilidade de movimento relativo (figura a seguir).

C D E

fixo fixo

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

2222222222 – SENAI-RJ

Montagens de ligação semi-rígida

Estas montagens permitem um certo movimento relativo de duas peças. Este movimento pode serde translação (montagem deslizante) ou de rotação (montagem rotativa).

Para os dois casos, deve-se facilitar o movimento possível (deslizante ou rotativo) e impedir qualqueroutro movimento (imobilizar em rotação no primeiro caso e em translação no segundo caso).

Montagens de ligação elástica

São montagens onde as peças montadas são reunidas por uma ligação flexível: mola, tampão deborracha etc. (figura a seguir).

A peça móvel, cujo movimento pode ser de rotação ou de translação, retorna por mola desde que aforça motriz cesse.

Observação

Todas estas montagens podem ser permanentes ou desmontáveis. A ligaçãopode ser direta ou efetuar-se por intermédio de órgãos de ligação:parafusos, porcas etc.

C CA B BAD

deslizante fixo fixo rotativo

fixamóvel

D B C A

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 2323232323

Influência da forma das peças a unirA classificação da montagem também pode se dar de acordo com a forma das peças a se unir.

Superfície plana

A superfície plana torna fácil a usinagem por fresagem ou aplainamento. As montagens obtidaspodem ser de ligação rígida ou semi-rígida, permanentes ou desmontáveis. O movimento possível podeser de rotação ou de translação (observe a figura).

Superfície cilíndrica

Tratando-se de superfície cilíndrica, a usinagem, através do torno, é de fácil execução. O ajuste ésensível e de grande precisão. As duas peças serão bem centradas uma em relação a outra (observea figura).

Superfície cônica

Para se ajustarem, árvore e furo deverão ter a mesma conicidade, o que é de difícil obtenção. Amontagem cônica é, conseqüentemente, mais difícil que a montagem cilíndrica (observe a figura).

A B

A B

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

2424242424 – SENAI-RJ

Em compensação, se as duas peças estão bem ajustadas, a centragem é perfeita. No mais, as duaspeças, apertadas uma contra a outra, possibilitarão uma ligação por aderência.

Enfim, a montagem obtida é quase sempre por ligação rígida.

Superfície esférica

No que diz respeito à superfície esférica, sua execução, montagem e ajuste são difíceis, sendo seuemprego bastante raro (observe a figura a seguir).

Superfície prismática

A montagem de um prisma sobre outro de mesma forma e de mesma secção assegura a imobilizaçãoem rotação (observe a figura a seguir).

Esta é, conseqüentemente, uma montagem deslizante, e a união de um dispositivo de bloqueio emtranslação realiza uma ligação completa. A usinagem, porém, é bastante longa e o ajuste, difícil.

A B

A

B

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 2525252525

Superfície helicoidal

O atarrachamento direto de uma peça roscada sobre um furo roscado realiza uma montagem porsuperfícies helicoidais.

A usinagem é fácil, mas o ajuste é em geral imperfeito e a centragem, ruim (observe a figura aseguir).

Influência dos esforços a transmitirA escolha das montagens pode ser feita em função das características dos esforços suportados,

direção, sentido e intensidade das forças.

Direção e sentido dos esforços

O conhecimento desses elementos permite a determinação da natureza da deformaçãosuportada pelas peças, como tensão, compressão, cisalhamento, flexão, torção, enfim solicitaçõescompostas.

A

B

A

B

Page 26: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

2626262626 – SENAI-RJ

Intensidade das forças

O conhecimento da natureza da deformação e da grandeza das solicitações permite o cálculo daseção do órgão a montar, a escolha da disposição das peças a montar em vista a reduzir o aperto ousuprimir certas solicitações perigosas ( cisalhamento dos parafusos, por exemplo).

Influência do meio de ligação utilizadoApesar da diversidade dos meios utilizados, uma pequena classificação é apresentada somente em

duas categorias, segundo o princípio utilizado.

Ligação por obstáculo

Um elemento de montagem C, alojado em conjunto às duas peças a reunir A e B, se opõe aomovimento relativo, totalmente ou parcialmente.

A ligação é dita “positiva”, caso ela exija a desmontagem ou a destruição do elemento de montagempara separar as duas peças montadas. Exemplo: rebitagem a frio.

Ligação por aderência

Para fazer deslizar uma sobre a outra, duas peças A e B sob a atuação de uma força normal P ,é necessário exercer uma força F, pelo menos igual a P.f (sendo f o coeficiente de atrito entre A eB). Inversamente, se F é inferior ao produto P.f, as duas peças aderem uma à outra. Esta propriedadeé utilizada para assegurar a ligação entre as duas peças A e B (figura a seguir).

B

A C

F

F

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 2727272727

Como esta ligação não é positiva, corre-se o risco de deslizamento se o esforço de aderência Pdiminui ou se o esforço lateral F aumenta e ultrapassa o valor P.f. O que não é inconveniente, poisevita o risco de ruptura das peças.

Este meio de ligação é bastante utilizado em construções mecânicas, podendo a aderência serobtida por sistemas parafuso-porca, por parafuso etc., sobre superfícies planas, cilíndricas, cônicas,etc., conforme figuras a seguir.

RoscasUma rosca é uma superfície cilíndrica sobre a qual se entalham ranhuras helicoidais que fazem

aparecer as saliências chamadas filetes.

A superfície cilíndrica sobre a qual se forma uma rosca pode ser uma haste cilíndrica ou um furocilíndrico (observe a figura a seguir).

Uma haste cilíndrica roscada é chamada de parafuso e um furo roscado é chamado de porca.

F F

F

P

P

P

A

B B

A

AA

A BBB

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

2828282828 – SENAI-RJ

Características de uma rosca

Uma rosca é definida pelos seguintes elementos:

• Diâmetro nominal – é o diâmetro do cilindro inicial que dá origem ao parafuso (d).

• Passo – é a distância entre o centro de dois filetes consecutivos.

• Número de entradas – quando é necessário um passo maior que o normal para um diâmetrorelativamente pequeno, faz-se passar duas roscas idênticas e de passo bem grande, defasadas em 180°,por uma mesma haste cilíndrica (figuras anteriores).

• Forma do perfil – os filetes de rosca podem ser encontrados em cinco formatos diferentes:

d

d

passo

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 2929292929

• Sentido de aperto da rosca – uma rosca pode ser apertada girando o parafuso para o lado direitoou para o lado esquerdo, em função de sua aplicação.

30o

P

P

45o 10o

80o

P

P

30o

P

Page 30: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

3030303030 – SENAI-RJ

Roscas ISO (international standard organization)

Antigamente as roscas não tinham uma forma de construção definida e cada país tinha sua próprianormalização, definindo dimensões como: altura do filete, ângulo do filete, passos etc.

Isto dificultava a intercambialidade entre as peças em construções mecânicas de países diferentes.

Para satisfazer a esta necessidade de intercambialidade foi criada na década de 1950, pelaOrganização Internacional de Normalização, uma norma internacional que rege a forma de construçãodos diversos tipos de roscas.

Esta normalização foi adotada pelo Brasil, na década de 1960, bem como pela maioria dos outrospaíses. Isto permite a intercambialidade entre peças de construção mecânica em esfera mundial.

ParafusosUm parafuso é uma haste roscada com uma cabeça cuja forma permite o aperto do mesmo.

Segundo o modo de atuação, distinguem-se os parafusos de montagem, que garantem a ligaçãorígida de duas peças. Estamos tratando aqui do parafuso de pressão, que assegura o bloqueio de umapeça móvel após regulagem.

Segundo a natureza dos materiais das peças a fixar, distinguem-se os parafusos de metais e osparafusos de madeira. Há um certo número de parafusos que são normalizados, mas há um grandenúmero de parafusos que não o são (os especiais), comumente utilizados.

Parafusos de montagem

Consideremos uma peça A que deseja-se tornar solidária a uma peça maciça B através de parafusos.

Para este fim, os parafusos atravessam livremente a peça A e se aparafusam na peça B. Aprimeira apresenta, assim, um furo liso, a segunda, sum furo roscado.

Quando se dá o aperto do parafuso, a peça A é apertada entre a cabeça do parafuso e a peça B,resultando daí a ligação por aderência entre as peças A e B.

Page 31: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 3131313131

O furo da peça A será passante e com uma folga de 0,25 a 0,5mm em relação ao diâmetro nominaldo parafuso, já que este será centrado pela própria rosca quando aparafusado na peça B.

O aperto do parafuso se dá com uma deformação elástica do mesmo, não se fazendo necessárioum aperto enérgico, mas moderado a fim de que o limite elástico não seja ultrapassado.

Por outro lado, em caso de choques ou de vibração, evita-se o desaperto dos parafusos com umdispositivo apropriado, o qual veremos mais adiante.

Parafusos normalizados

Os parafusos são identificados segundo a forma de suas cabeças.

• Parafusos de cabeça sextavada (H), exemplo na figura anterior.

• Parafusos de cabeça cilíndrica (C), podendo ser ainda com cabeça cilíndrica abaulada (CB),conforme figuras a seguir.

• Parafusos de cabeça escareada (F/90), também podendo ter ainda a cabeça escareada e abaulada(FB/90) (figura a seguir).

• Parafusos com sextavado interno, podendo apresentar a cabeça cilíndrica (CHc), ou a cabeçaescareada (FHc/90). Observe as figuras.

• Parafusos de cabeça quadrada (Q). Confira um exemplo na figura que segue.

90o 20oc

dd

bi

ukb 1=

dl

l

a

d

Page 32: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

3232323232 – SENAI-RJ

Designação dos parafusos de montagem

Para designar um parafuso (veja figura), basta indicar os seguintes elementos:

• O tipo do parafuso, H, CHc, F/90 etc.

• O tipo de rosca e seu diâmetro nominal, M8, M10, M15 etc.

• O comprimento útil do parafuso.

Se a rosca do parafuso for de passo fino, deve-se indicar o mesmo ao lado da indicação da rosca(figura a seguir).

Se o sentido da rosca for à esquerda, deve-se indicar com a inclusão das letras Re, ao lado daindicação da rosca (figura a seguir).

tipo de rosca

tipo de parafuso∅ nominal da rosca

comprimento útil

CHc M8 × 30{ { {L

tipo de rosca

tipo de parafuso

∅ nominal da rosca

comprimento útilCHc M8 × 1 × 30{ { {

L

passo da rosca (fina)

tipo de rosca

tipo de parafuso

∅ nominal da rosca

comprimento útilCHc M8Re × 30{ {

L

indicação rosca esquerda

{

Page 33: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 3333333333

Abaixo seguem alguns exemplos de como ler a designação de parafusos.

Parafusos especiais

Há ainda um grande número de parafusos que são utilizados com uma freqüência bem menor naindústria mecânica, e por isso são denominados parafusos especiais, tais como: parafuso de cabeça comfenda estrelada e parafuso com fenda cruzada, conforme figuras a seguir.

Parafusos de pressão

Neste caso é mais freqüente o parafuso ser aparafusado na peça A (figuras a seguir) e suaextremidade apóia-se sobre a peça B, daí a ligação por aderência entre B e a parte inferior de A.

Observe que o parafuso é solicitado por um esforço de compressão e não de tração.

• H M10 x 50 – parafuso de cabeça sextavada, rosca métrica ISO de diâmetronominal 10mm e comprimento útil de 50mm.• CHc M6 x 40 – parafuso de cabeça cilíndrica com sextavado interno, rosca métricaISO de diâmetro nominal 6mm e comprimento útil de 40mm.

• FHc/90 M12 x 100 – parafuso de cabeça escareada com sextavado interno, roscamétrica ISO de diâmetro nominal 12mm e comprimento útil de 100mm.

• F/90 M4 x 30 – parafuso de cabeça escareada com fenda, rosca métrica ISO dediâmetro nominal 4mm e comprimento útil de 40mm.

• C M5 x 40 – parafuso de cabeça cilíndrica com fenda, rosca métrica ISO dediâmetro nominal 5mm e comprimento útil 40mm.

A

B

A

B

Page 34: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

3434343434 – SENAI-RJ

Algumas vezes a extremidade do parafuso penetra na peça a fixar; há neste caso aderência etravamento.

Em outros casos, há a penetração sem o aperto da peça B, ocorrendo somente a imobilidade emrotação da peça B.

Normalização dos parafusos de pressão

Esta é feita de forma idêntica aos parafusos de montagem, diferenciando-se apenas na simbologiaque diz respeito à extremidade do parafuso, sendo a forma da cabeça dos parafusos de pressão similaràs formas de cabeça dos parafusos de montagem, com diferença apenas em suas dimensões, conformefiguras a seguir.

B

A

B

Page 35: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 3535353535

• Parafuso de cabeça hexagonal reduzida (Hm)

• Parafuso de cabeça quadrada ordinária (QP)

• Parafuso de cabeça quadrada reduzida (Qm)

• Parafuso de cabeça cilíndrica estreita (Cm)

• Parafuso sem cabeça com fenda (sem simb.)

• Parafuso sem cabeça com sextavado interno (Hc)

Page 36: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

3636363636 – SENAI-RJ

A classificação das extremidades se dá conforme a sua forma usinada.

• Ponta plana, com chanfro, como nos parafusos de montagem. Há o risco de esmagamento dosfiletes da extremidade (figura a seguir).

• Ponta cônica que penetra em um furo da mesma forma, fazendo travamento e pressão (figura aseguir).

• Ponta com furo de centro, que se aplica sobre uma circunferência, com forte pressão. Corre-seo risco de deteriorar a peça apertada. Extremidade freqüentemente temperada (figura a seguir).

• Ponta cilíndrica, parte não roscada de diâmetro inferior ao corpo do parafuso, usado para apoiarou para penetração. Pode ser curta ou longa (figuras a seguir).

Abaixo seguem alguns exemplos da discriminação dos parafusos de pressão:

• QP M8 x 30 ponta cônica – parafuso de cabeça quadrada ordinária, rosca ISO de diâmetronominal 8mm, comprimento útil 30mm e ponta cônica.

Page 37: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 3737373737

• Hm M10 x 60 ponta plana – parafuso de cabeça sextavada reduzida, rosca ISO de diâmetronominal 10mm, comprimento útil 60mm e ponta plana (também encontrado sem indicação do tipo deponta).

• Hc M6 x 25 ponta cilíndrica longa – parafuso sem cabeça com sextavado interno, rosca ISO dediâmetro nominal 6mm, comprimento útil 25mm e ponta cilíndrica longa.

• Cm M5 x 20 ponta com furo de centro – parafuso de cabeça cilíndrica estreita, rosca ISO dediâmetro nominal 5mm, comprimento útil 20mm e ponta com furo de centro.

• Qm M8 x 15 ponta cilíndrica curta – parafuso de cabeça quadrada reduzida, rosca métrica ISOde diâmetro nominal 8mm, comprimento útil 15mm e ponta cilíndrica curta.

• M12 x 30 – parafuso sem cabeça com fenda, rosca ISO de diâmetro nominal 12mm, comprimentoútil 30mm e ponta plana.

Parafusos para construções mecânicas

Tomemos duas peças A e B que se deseja tornar solidárias uma à outra (figura a seguir).

Neste caso o corpo do parafuso atravessa livremente as duas peças que, aparafusadas pela porca,se encontram fixadas entre a cabeça do parafuso e a porca. O que resulta, entre A e B, numa força deaderência que será suficiente para a ligação das duas peças.

Neste tipo de construção há o empecilho de, no momento do aperto, o corpo do parafuso girarem conjunto com a porca.

Para se obter um aperto enérgico, é necessário um dispositivo que se oponha a esta rotação.Para isso a cabeça dos parafusos deve ter:

a) Uma forma prismática (hexagonal ou quadrada), permitindo a imobilização em rotação atravésde uma forma apropriada do seu alojamento: ressalto (figura anterior), furo quadrado e ranhura emT (figuras a seguir).

B

A d

d1

5 l

Page 38: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

3838383838 – SENAI-RJ

b) Uma “unha” colocada sob a cabeça, desde que haja uma forma de revolução (cilíndrica, esférica,ou cônica). A unha é forjada bruta desde que o corpo do parafuso também o seja (figuras a seguir).

Ou ainda pode ser usinada e prensada em um furo feito sob a cabeça do parafuso, desde que ocorpo do parafuso seja usinado (figuras a seguir).

A unha se aloja em um furo com um rasgo, feito sobre uma das peças a fixar (observe a última figura).

A imobilização em rotação dos parafusos de cabeça cilíndrica pode igualmente ser obtida pelo apoiode uma parte usinada da cabeça contra um ressalto, ou ainda, através de unha (figuras a seguir).

60o

B

Page 39: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 3939393939

Normalização dos parafusos para construção mecânica

Estes parafusos são normalizados de maneira semelhante aos tipos descritos anteriormente:

• Parafusos de cabeça hexagonal, símbolo H.

• Parafusos de cabeça quadrada, símbolo Q.

• Parafusos de cabeça cilíndrica, símbolo CE e símbolo C.

• Parafusos de cabeça redonda, símbolo RE e símbolo RET.

• Parafusos de cabeça escareada, símbolo F/90E, símbolo F/90ET.

• símbolo FB/90E e símbolo FB/90ET.

EstojosQuando uma peça A deve ser fixada a uma peça maciça B que não pode ser atravessada por um

parafuso de construção mecânica, utiliza-se o estojo, soldado ou aparafusado em B (figuras a seguir).

Em seguida a peça A é fixada à B pela porca que é aparafusada no estojo.

Os estojos devem ser aparafusados até ficarem travados pela peça B, a fim de que não haja odesaperto do estojo quando da retirada da porca.

Para distinguir as duas extremidades, os comprimentos roscados são geralmente diferentes, aextremidade livre é terminada em uma ponta esférica e a extremidade aparafusada em uma ponta echanfrada (figura anterior).

Em casos de desmontagens freqüentes, pode-se utilizar os estojos de extremidade articulável.

B

A

Page 40: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

4040404040 – SENAI-RJ

Após desmontada a porca, o estojo bascula, o que permite a desmontagem da peça, sem que sejanecessária a retirada por completo da porca.

ChumbadoresSão utilizados para fixar uma máquina sobre uma fundação maciça. O corpo e a cabeça são imersos

no concreto, e suas formas são feitas com intuito de que se consiga uma boa fixação após a secagem docimento. São exemplos de formas: chumbador “rabo de peixe” e chumbador de olhal (figuras a seguir).

Sendo assim, os chumbadores não são desmontáveis.

PorcasAs porcas são elementos de fixação que são aparafusadas e se apóiam sobre uma das peças a

fixar. A superfície de apoio é geralmente plana, podendo ser eventualmente esférica.

A forma exterior da porca é feita de maneira a permitir o encaixe de uma chave de aperto (formaprismática, forma circular com ranhura etc.).

B

B

AA

B

A

C

D

Page 41: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 4141414141

Porcas normalizadas

Para todos os parafusos aplicados a metais, o normal é utilizar a porca hexagonal H com asmesmas dimensões que a cabeça do parafuso H e com altura igual a 0,8d.

Pode-se utilizar ainda uma porca com a altura maior (Hh), caso o esforço solicitante seja muito grande.

Ou ainda uma porca cuja altura seja menor (Hm), comumente utilizada como contra-porca.

A porca hexagonal pode ter também uma base aumentando a superfície de contato.

Ou ainda pode ter rasgos, para ser travada por pinos.

Page 42: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

4242424242 – SENAI-RJ

E por fim há ainda a porca hexagonal cega, destinada a proteger a extremidade do parafuso

Além da forma hexagonal, existem também as porcas com formas:

cilíndrica com fenda (c)

porca recartilhada

quadrada (Q)

porca borboleta (o)

porca de quatro braçosporca cruzada

Porcas especiais

São inúmeras as porcas especiais. A seguir veremos apenas três exemplos desses tipos de porcas:porcas cilíndricas (duas primeiras figuras) e porcas entalhadas (última figura).

Page 43: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 4343434343

ArruelasUma arruela é um disco plano que se interpõe entre a porca e a peça a fixar, visando aumentar

a superfície de apoio e reduzir a pressão de contato.

Por outro lado, o uso de uma arruela evita o atrito entre a porca e a superfície da peça; arotação efetua-se entre a porca e a arruela.

As arruelas podem executar outras funções, como: batentes, frenagem de porcas etc.

As arruelas planas podem ter quatro diâmetros para um mesmo parafuso usado (figura a seguir).

Por outro lado, existem as arruelas fendadas que permitem uma desmontagem lateral, sem que paraisso seja necessário retirar a porca (figura a seguir).

Z M MUL

LL

Page 44: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

4444444444 – SENAI-RJ

As arruelas pivotantes desempenham a mesma função das arruelas fendadas.

Arruelas elásticas

Seu objetivo é evitar o desaperto do parafuso em relação à porca sob o efeito dos choques evibrações. As mais utilizadas são:

Arruela de pressão

Esta é uma mola com somente uma espira e secção quadrada. Tem corte oblíquo, feito nas arestas,de forma a se encaixarem quando apertada (figura a seguir).

Arruela com serrilhado

São arruelas que possuem pequenas lingüetas que se rebaixam elasticamente quando há o aperto daporca. O serrilhado pode ser externo, interno ou duplo, e a arruela é plana ou cônica (figuras a seguir).

Arruelas cônicas

São arruelas elásticas de forma cônica, podem ser lisas ou estriadas, conforme figuras a seguir.

w

Page 45: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 4545454545

Anéis elásticosSeu objetivo é fazer a imobilização em translação de peças fixas ou rotativas.

Os anéis elásticos podem ser montados alojados em um rasgo na árvore, anel elástico externo; ou nointerior do furo da peça rotativa, anel elástico interno (figuras a seguir).

PinosUm pino é um tarugo de metal destinado a tornar duas peças solidárias uma à outra, em rotação ou

em translação, atravessando-as. Ele realiza, portanto, uma ligação por obstáculo (figura a seguir).

O pino deve se manter no alojamento e suportar o esforço transmitido de A para B, porém, sendosua seção frágil, ele não pode suportar um esforço excessivo.

A

A A B

C

A

AB

C

A B

Page 46: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

4646464646 – SENAI-RJ

Pinos normalizados

Pino cônico (I)

É aquele que, introduzido em um furo do mesmo formato (conicidade 2%), se mantém no lugar poraperto (figura anterior).

Contrapino (V)

Trata-se de pino feito de um arame semicircular curvado sobre si próprio, formando um olhal emuma das extremidades (figura a seguir).

Pinos especiais

Pinos ranhurados

São pinos cilíndricos com três ranhuras longitudinais obtidas pelo entalhamento do metal (figura aseguir). Introduzido em um furo cilíndrico, este pino se mantém no lugar por deformação elástica.

Após a montagem do pino em um furo cilíndrico, as pontas são afastadaspara mantê-lo no lugar.

seção

Page 47: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 4747474747

Estes pinos podem ter inúmeras variações: ranhura em uma ou nas duas extremidades, ou aindauma ranhura central, como mostram as figuras a seguir.

Pinos elásticos

Estes são obtidos pela calandragem de uma chapa metálica de grande resistência, tendo um chanfroem uma das extremidades para facilitar a montagem (figura a seguir).

Esses pinos são alojados em um furo cilíndrico, de diâmetro ligeiramente inferior, e se mantêm nolugar por deformação elástica, sendo de baixo custo e bastante resistentes ao cisalhamento.

ChavetasUma chaveta é uma pequena peça em forma de cunha, forçada entre dois órgãos com o objetivo de

torná-los solidários um ao outro (figura a seguir).

A

B

A

B C

A B C

F

F1

F2

F3

Page 48: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

4848484848 – SENAI-RJ

De acordo com a função, elas são classificadas como: chavetas transversais, colocadasperpendicularmente ao eixo das peças montadas, e transpassando-as (figura anterior); chavetas longitudinais,colocadas paralelamente ao eixo central das peças, e forçada entre elas; e chavetas tangenciais, colocadasperpendicularmente ao eixo central das peças e forçada entre elas (figuras a seguir).

Chavetas transversais

Como mostra a ilustração da chaveta (primeira figura apresentada neste tópico), as duas peças amontar A e B são encaixadas uma na outra

Utilizando a montagem cônica ou cilíndrica, a chaveta atravessa as duas peças, fixa-se apoiada emuma peça e força a outra em um sentido contrário ao de desmontagem. Esta é uma ligação por obstáculo,e a chaveta suporta um esforço de cisalhamento se a montagem transmite um esforço axial ou radial.

Chavetas longitudinais

As chavetas longitudinais têm por objetivo assegurar a ligação em rotação de rodas, polias, volantesetc., com as árvores sobre as quais estão montadas, determinando assim a transmissão de um movimentoradial (segunda figura apresentada).

Este é um enchavetamento livre, no qual as peças montadas são solidárias somente em rotação. Elaspodem deslizar uma sobre a outra, ou também solidárias em translação por outro meio.

Enchavetamento forçado

Utilizam-se as chavetas inclinadas, onde a face superior apresenta uma inclinação de 1% em relaçãoà face inferior.

Chavetas inclinadas normalizadas

Chaveta com cabeça (figura a seguir)

A chaveta é forçada em seu alojamento através de sua cabeça.

F1

F2

F2

F1

F1

F

A B

C

C

A

B

Page 49: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 4949494949

O intervalo existente entre a cabeça e a peça B permite a desmontagem da chaveta

Para a transmissão de pequenos esforços, pode-se utilizar uma chaveta com cabeça de dimensõesreduzidas, que se aloja em um rebaixamento feito na árvore (figura a seguir).

Chavetas sem cabeça (figura a seguir)

Suas extremidades são arredondadas. A chaveta é prensada em um rasgo na árvore. A roda deslizarásobre a árvore e o furo da roda é forçado sobre a chaveta.

Essa chaveta permite uma ligação maior das peças a montar, mas apresenta o inconveniente dedescentrar ligeiramente a árvore em relação ao furo da roda (figura a seguir).

A B

C

A

A corte AA

A B

C

A

A corte AA

A B

d1

d2

o1

o2

Page 50: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

5050505050 – SENAI-RJ

Enchavetamento livre

Utilizam-se as chavetas paralelas, ou seja, sua face superior é paralela à face inferior.

O fundo do rasgo na árvore é paralelo ao eixo central, assim como o rasgo do furo da roda.

Este tipo de enchavetamento é feito somente para ligações em rotação, por obstáculo, e a chaveta ésubmetida a um esforço de cisalhamento, ao qual sua forte seção resiste bem.

A transmissão da rotação se efetua através das faces laterais da chaveta, que são ajustadas lateralmentecom os rasgos. Porém, é recomendável que haja uma folga grande entre a chaveta e o rasgo da roda,para facilitar a montagem.

Chavetas paralelas normalizadas

Chavetas ordinárias (duas primeiras figuras a seguir)

Podem ser de extremidades arredondadas ou planas. No primeiro caso o rasgo da árvore é feito comuma fresa de topo (terceira figura a seguir), e a chaveta é prensada neste rasgo.

No segundo caso, o rasgo da árvore é usinado com uma fresa circular (figura a seguir), e a chavetadesliza sobre o rasgo.

A BC BA

D D

a

Page 51: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 5151515151

Chavetas fixadas por parafusos (figura a seguir)

São chavetas de extremidades arredondadas, fixadas na árvore por parafusos. Há ainda, no centro,um furo roscado com o mesmo diâmetro do parafuso (Seção AA) para a desmontagem.

Chaveta meia-lua (figura a seguir)

É um segmento de círculo alojado em um rasgo fresado na árvore.

É de fácil montagem e desmontagem, tratando-se de chaveta simples e econômica, mas de usolimitado a transmissões de baixos esforços.

Enchavetamento tangencial

A chaveta utilizada neste caso é cilíndrica, e após sua execução é feita uma fresagem oblíqua (figuraa seguir). A árvore é igualmente usinada e a roda tem um furo cilíndrico ortogonal ao furo central, e demesmo diâmetro que a chaveta.

A chaveta é forçada e posicionada entre a árvore e a roda, fazendo assim uma ligação completaentre as duas peças, ou seja, por obstáculo e por aderência.

A chaveta tem sua extremidade roscada, o que permite a fixação através de uma porca.

Seção AAcurso

A

A

elipse

seção AAA

Page 52: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

5252525252 – SENAI-RJ

RebitesUm rebite é uma haste cilíndrica com uma cabeça, cuja extremidade é comprimida, após sua

colocação, formando uma segunda cabeça. Temos, assim, a rebitagem.

Neste caso os rebites não podem ser desmontados. Para facilitar a rebitagem, o metal deverá serbastante maleável: utiliza-se comumente o aço doce, o aço extra-doce, o cobre, o latão, o alumínio e oduralumínio.

Diferentes tipos de rebites

As formas mais comuns de rebites são descritas abaixo.

Rebites com cabeça redonda ( R )

São os mais usados, mas existem ainda os rebites de cabeça redonda com dimensões ampliadas(Ra), com um anel sob a cabeça (Rb), e com dimensões reduzidas (Rm).

Rebites de cabeça escareada, plana ou abaulada

Neste rebites, o ângulo pode ser 90º, 60º ou 120º (F/90, F/60, F/120).

d

15d

s contrabatedor

RbR

Page 53: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 5353535353

Rebites de cabeça cilíndrica plana (Css)

Estes são aplicados para pequenos diâmetros.

Rebites de cabeça abaulada (G)

Estes rebites são pouco utilizados.

A rebitagem pode assumir a mesma forma que as cabeças, ou então ser diferente desta.

Todos os rebites vistos anteriormente podem ter igualmente um furo em seu corpo, o que facilita aformação da rebitagem.

0,5d

C

G

Page 54: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

5454545454 – SENAI-RJ

Encontram-se também no comércio inúmeros outros tipos de rebites, assim como os rebites ocos,facilmente rebitados a frio ou ainda os rebites que permitem a formação de rebitagem em uma faceinacessível (figuras a seguir).

Os rebites são comumente utilizados para montagem de vigas em estruturas metálicas e de chapasem calderaria.

SoldagemA soldagem consiste na ligação direta entre duas peças, seja por fusão local e interpenetração dos

elementos ligados, seja por meio de um metal ou liga que faça a união entre as duas peças.

Soldabilidade

A facilidade de soldar depende de inúmeros fatores, tais como os descritos a seguir.

Condições físicas

Estão relacionados à temperatura de fusão, dilatação e condutibilidade térmica e elétrica dos materiaisa soldar.

Condições químicas

Dizem respeito à existência ou não de camada de óxido refratário, oxidação maior ou menor segundoa temperatura de soldagem etc.

Condições metalúrgicas

Referem-se ao recozimento dos materiais à temperatura de soldagem etc.

local

inacessível

rebite POP

rebite LGC

Page 55: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 5555555555

Classificação

A soldagem pode ser classificada segundo critérios a seguir descritos.

Quanto à natureza da solda

A solda pode ser homogênea ou heterogênea

Quanto à procedência da soldagem

A solda pode ser realizada por pressão, por fusão etc.

Quanto ao modo de aquecimento

A solda pode ser aquecida à chama, a arco, por resistência etc.

Materiais soldáveis

A seguir, estão listados os materiais soldáveis e suas características.

Materiais ferrosos

A soldabilidade é tanto melhor quanto menor o teor de carbono. A presença de enxofre e de fósforodeve ser evitada.

Cobre e suas ligas

Soldar o cobre é difícil devido à sua grande condutividade térmica, à presença de óxidos livres sobreo cobre e à oxidação rápida do cobre a altas temperaturas. É possível soldar somente o cobre isento deoxigênio, latão e bronze.

Alumínio e suas ligas

Esta é uma soldagem difícil devido à camada de alumina que recobre o metal, a qual é necessário eliminar.

Processos de soldagem

Os processos de soldagem utilizados são inúmeros e bastante complexos. Veremos adiante algumasnoções rápidas destes processos.

Page 56: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

5656565656 – SENAI-RJ

Soldagem por pressão

As peças a montar, de aço doce, são aquecidas e em seguida pressionadas uma contra a outra, porchoque ou por pressão. Trata-se de procedimento lento e pouco utilizado.

Soldagem por passagem de corrente elétrica

Soldagem por pontos

As chapas a montar são pressionadas uma contra a outra entre dois eletrodos cilíndricos, nos quaisse faz passar uma corrente. Há aí o aquecimento e a ligação, pois as peças estão pressionadas umacontra a outra para assegurar a interpenetração (figura a seguir).

Soldagem a maçarico

A fusão das bordas das peças a montar e da vareta de metal de deposição é obtida através do calorproduzido pela combustão de um gás (acetileno, hidrogênio, butano) com o oxigênio, na saída de ummaçarico (figura a seguir).

Soldagem contínua

O processo anterior só permite uma soldagem ponto a ponto, porém utilizando-se roletes obtém-seuma linha contínua de soldagem (figura a seguir).

eletrodo ponto de

solda

recartilha

Soldagem por fusão – com deposição do metal

Page 57: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 5757575757

Esta técnica se aplica a todos os metais e ligas soldáveis, com metal de deposição de mesmanatureza que as peças a unir.

Soldagem a arco elétrico

O calor necessário à fusão das bordas das peças a montar e da vareta de metal de deposição éfornecido através de um arco elétrico. Este é formado entre a vareta (um eletrodo) e as peças (o outroeletrodo), conforme pode ser visto na figura a seguir.

Esta soldagem pode se efetuar sobre uma atmosfera neutra (argônio, hélio), a fim de evitar aoxidação do metal devido à alta temperatura. Por outro lado, o argônio facilita a formação do arcoelétrico (figura a seguir).

Brasagem

Ligação realizada por um metal ou uma liga de deposição diferente dos materiais a montar. Atemperatura de fusão da solda é inferior àquela dos metais a soldar.

argônio

eletrodo

2 a 3mmarco

ar

bicoacetileno

pinça

eletrodo revestido

Page 58: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

5858585858 – SENAI-RJ

Brasagens utilizadas

• brasagem ao cobre ( cobre puro ou Cu + Zn ou Cu + Ag);

• brasagem à prata ( Ag + Cu ou Ag + Cu + Zn );

• brasagem ao alumínio etc.

Vantagens

Possibilita a montagem de metais de materiais diferentes, ou difíceis de soldar, temperatura de soldamoderada, o que resulta em tensões e deformações reduzidas.

Montagens com solda

São descritas, a seguir, as várias modalidades de montagens com solda

Posição das peças

Montagem ponta a ponta

Refere-se à montagem usada como recobrimento, estando as bordas planas ou rebatidas (figuras A eB), para recobrimento de chapas (figura C), para cobre-junta simples (figura D) ou dupla (figura E).

A solda pode ser obtida por fusão, a arco ou a chama, ou ponto a ponto, por passagem de correnteelétrica. Nesses casos, a montagem será sempre um recobrimento ou ainda um cobre-junta.

Os pontos de solda podem estar dispostos sobre uma só linha (figura A), ou sobre duas linhas emcarreira (figura B) ou defasados (figura C). A última figura (D) indica as várias disposições das chapas.

A

B

EDC

Page 59: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 5959595959

Montagens em ângulos

De acordo com as figuras a seguir a solda pode ser exterior, inferior ou dupla. O cordão de soldapode ser contínuo, descontínuo com elementos em oposição ou alternados.

Preparação das bordas e forma da solda

Solda borda a borda

Solda sobre bordas retas, para chapas finas, com chanfro simples ou em U para chapas médias, ecom chanfro duplo ou duplo U para chapas espessas, como mostra a figura a seguir.

BA C

D

∅ d

p

l l p1

l

∅ d

B C D E FA

A B C D

A

B

AB C

D

αα

α ≥ 60°

αα ≥ 60° α α

α α

Page 60: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

6060606060 – SENAI-RJ

Solda com um só lado (figuras anteriores A, C e F), ou com repetição no lado oposto (figurasanteriores B, D e E).

Solda em ângulo: cordão de solda com seção triangular, côncava ou convexa (figura a seguir).

Aplicações

Para a fabricação de peças brutas, a soldagem se aplica a dois casos:

• fabricação de um pequeno número de peças, que não justifique a utilização de modelos (moldagem)ou de matrizes (forjamento); e

• fabricação de peças de grandes dimensões: estruturas, carcaças etc.

Mas, também se aplica a:

• obtenção de peças brutas de todas as dimensões e em todas as indústrias: estruturas carters etc.

• montagem de chapas e perfis, em substituição à rebitagem, em todas as indústrias: serralharia,caldeiraria, carroceria de automóveis, construção marítima e aeronáutica etc.

Vantagens e inconvenientes da soldagem

Com a soldagem, criam-se peças simples, econômicas, resistentes e de fabricação rápida. Porém,deve-se ressaltar não só que a viabilidade da solda depende da escolha da forma e dos materiais a seremutilizados, mas também que as montagens obtidas não são desmontáveis.

e 01 51 02 52 03 04 05

a 3 4 5 5,5 6 7 5,7

A B Ce

a

Page 61: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 6161616161

Escolha das formas

Determinar a forma e a preparação dos elementos a soldar, a ordem de execução das soldas e seusacessos, a redução das deformações e dos contornos, é essencial para uma boa soldagem.

Elementos a montar

Deve-se reduzir seu número e sua preparação, procurar formas simples, fáceis de trabalhar, utilizando,de preferência, os perfis, tubos e chapas comerciais, eventualmente os elementos forjados e usinados(figuras a seguir).

Soldas

Elas devem estar acessíveis, não estar sujeitas a grandes esforços ou a choques e devem ser emnúmero e comprimento reduzidos.

Deformações e contrações

O aquecimento brutal e local das peças a montar determina uma forte dilatação e uma diminuição daresistência mecânica da zona aquecida.

O restante das peças está frio e rígido e dificulta a dilatação e a contração da parte aquecida. Istogera os acúmulos de tensão, as deformações permanentes, as fissuras e por vezes a ruptura.

Para reduzir estes inconvenientes, utilizam-se as soldas simétricas (em X ou duplo U ), fazendo aslinhas de solda sobre os eixos de simetria.

Molas

Conceito e classificação

As molas são dispositivos utilizados para impulsionar ou amortecer peças num conjunto mecânico.Existem diversos tipos, porém as helicoidais são as mais empregadas. Essas classificam-se em: detração e de compressão.

estojo soldado parafuso

F

Page 62: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

6262626262 – SENAI-RJ

Quanto à seção, a mola pode ser circular, quadrada e retangular.

Nas molas de tração como nas de compressão, são especificados no desenho os seguintes elementos:

• diâmetro do fio (d);

• diâmetro interno da espira (Di);

• comprimento livre da mola (Lo); e

• número de espiras.

Outros tipos de molas

Torção

Normalmente utilizada em suspensão de automóveis.

m d

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Hélice cilíndrica deseção retangular

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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As informações anteriores supõem, em cada caso, que a carga seja axial, induzindo uma tensãotorcinal nas molas. A mola de torção é aquela que oferece resistência a um momento tendente aenrolá-la mais ainda. Um exemplo é o da mola do sistema Bendix do motor de partida dos automóveis.

Flexão

As mais usadas são as espirais e normalmente são utilizadas em portas de enrolar, recuo da máquinade furar etc.

Prato

É formada por uma pilha de arruelas denominadas Belleville e montadas com concavidadesconvenientemente dispostas.

Normalmente são aplicadas para amortecimento de choques ou compensar folgas axiais.

Características e aplicações

As molas, elementos de máquinas comuns e de grande importância, são empregadas para diversosobjetivos:

• absorver energia de cargas subitamente aplicadas, como no caso das molas de suspensão deautomóveis e do material rodante ferroviário;

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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• atuar como reservatório de energia, como nos relógios;

• assegur uma pressão ou força, como nos casos de pressão entre superfícies de atrito das embreagense da manutenção do contato entre um tucho e o ressalto, came ou excêntrico em que se apóia; e

• amortecer vibrações.

Apresentaremos inicialmente, as molas helicoidais de compressão, as quais podem ser constituídasde arame com seção circular, quadrada ou retangular.

Nas figuras são mostrados alguns tipos de molas helicoidais de compressão, ilustrando quatro métodosde acabamento das extremidades.

Dimensões nominais de materiais para molas

Nos países de sistema métrico, o diâmetro do arame varia, em geral de 0,1mm em 0,1mm até 1mm,em seguida de 0,2mm em 0,2mm até 2mm, depois de 0,5mm em 0,5mm até 10mm e daí por diante,em valores inteiros de milímetro.

Altura da mola fechada e comprimento da mola livre

A altura da mola fechada é seu comprimento total quando a mola é comprimida até que se toquementre si todas as espiras adjacentes.

O comprimento da mola quando livre é seu comprimento quando nenhuma carga atua sobre ela.

Cálculo de molas helicoidais

O cálculo de molas envolve, normalmente, um processo de tentativas e aproximações sucessivas.

Algumas vezes, infelizmente, as limitações de espaço estabelecem restrições a certas dimensões,como é o caso, por exemplo, da montagem de molas do interior de furos de diâmetro fixado.

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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Em qualquer caso, quando uma ou mais variáveis devem ter seus valores arbitrados, o projetistadeverá fazer várias tentativas e, então, escolher a solução que lhe parecer melhor.

Materiais usados nas molas helicoidais

Em geral, os aços de mola são de alto teor de carbono (usualmente mais do que 0,5%C), tratadostermicamente e trabalhados a frio para um alto limite elástico. Um grande limite elástico é importantepara as molas a fim de permitir uma grande deflexão obedecendo à lei de Hooke. As molas helicoidaissão enroladas a frio, até o diâmetro de arame de, aproximadamente, 1/2 pol. (12,7mm), e a quentequando o diâmetro do arame ultrapassar o valor acima citado. O material pode ser tratado termicamenteantes de enrolar (nos pequenos diâmetros) ou depois da mola enrolada. Quando o arame tratadotermicamente é enrolado a frio, devem ser aliviadas as tensões depois do enrolamento medianteaquecimento à temperatura aproximada de 260 graus centígrados (500 graus Fahrenheit) durante 15 a60 minutos, conforme as dimensões da mola.

Arame estirado para mola

(ASTM A227-47) – é um material de baixo custo, que pode ser obtido em tamanhos de 0,035 pol. a9/16 pol., indicado quando as tensões são baixas e as condições de serviço não são severas. É enroladoa frio e não é temperado ou revenido. Seu teor de carbono varia de 0,60 a 0,71. Os defeitos desuperfície são mais prováveis neste material do que nos de melhor qualidade.

Arame corda de piano

(ASTM A228-48) – é estirado a frio (80% de redução) e feito de aço de alto teor de carbono,apresentando uma excelente superfície, com teor de carbono variando de 0,7% a 1%. É enrolado a frio.Comercialmente pode ser obtido em tamanhos variando de 0,004pol. a 0,156pol. É o melhor materialexistente para tamanhos inferiores a 1/8 pol.

Arame para mola temperado em óleo

(ASTM A229-51) – é estirado a frio para o diâmetro desejado (redução de 50% a 70%) e, então,temperado e revenido. Esse material é usualmente enrolado a frio e, depois, aliviado de tensões. Suasuperfície poderá não ser a melhor.

Arame de mola de válvula

(ASTM A230-47) – é um arame de alta qualidade, temperado em óleo e com excelente estado desuperfície. É usado para condições de serviço severas.

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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Molas enroladas a quente

Usualmente em arames de diâmetro acima de 3/8 a 1/2 pol., as molas são fabricadas seja em aço-carbono seja em aço especial, temperadas e revenidas depois de enroladas. Se o material original forestirado a quente, a superfície ficará descarbonetada até certa profundidade e o módulo aparente deelasticidade será um pouco mais baixo. Se o custo puder ser coberto, a superfície descarbonetada podeser removida por meio de esmerilhamento sem centro.

Arame recozido

É algumas vezes usado por motivos particulares e a mola é tratada termicamente depois de enrolada.

Fatores que afetam a resistência à fadiga das molas

Para as molas submetidas a altas tensões de trabalho e cargas repetidas, o estado da superfície évitalmente importante. Qualquer ligeiro defeito, como fendas, picadas, marcas de ferramentas, fissurasde têmpera, incisões ou arranhões acidentais, podem resultar em falha por fadiga.

A perda superficial de carbono é um sério fator de enfraquecimento à fadiga, especialmente embarras estiradas a quente. Uma superfície com baixo carbono corresponde a um aço de baixa resistência.Nela a tensão é máxima e, por ela, a falha por fadiga começará.(Quando a carga é estática, algumasincidências de tensões superficiais acima da resistência ao escoamento não prejudicarão, pois oescoamento é localizado). A proteção da superfície, em ambientes corrosivos, pode ser obtida comrevestimentos de cádmio ou de outros elementos. Entretanto, sendo o material utilizado no revestimentomais fraco do que o aço, atuará como uma fonte de falha por fadiga.

Molas de tração

Estas molas são, em geral, enroladas com as espiras tocando-se entre si e a tensão inicial é criadapela força a aplicar na mola quando as espiras estão a ponto de se separarem.

A lei de Hooke só é aplicável depois que a tensão inicial é atingida.

O ponto fraco das molas de tração é, em geral, o ponto em que a espira é dobrada para fazer a alça.No caso de a carga ser de fadiga, o raio de curvatura das extremidades dobradas deve ser tão grandequanto possível. Além do efeito de concentração de tensões, o ponto de dobramento fica sujeito aesforços de torção e flexão, sendo o momento fletor aproximadamente igual ao de torção.

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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Molas em lâminas

As molas em lâmina podem apresentar-se como vigas em balanço.

Feixe de molas

Se as molas planas de resistência uniforme forem divididas, como está indicado pelas linhas pontilhadasda figura acima, obtêm-se os mesmos esforços de tensão e deflexão, considerando-se que os efeitosdo atrito sejam desprezados.

Obtêm-se, assim, um feixe de molas em lâminas, com todas as lâminas da mesma espessura.

Os materiais usados são praticamente os mesmos utilizados nas molas helicoidais de arameslaminados a quente, principalmente os SAE 1095, 6150-60, 9 250-60.

Mola anelar

Tem a forma de um anel e é usada em vedadores de óleo etc.

Mola motriz

Lâmina fina, enrolada em espiral fixa na extremidade interna, usada como fonte de energia paramovimentar brinquedos, relógios, porta-escova de motores elétricos etc.

Outros tipos de molas

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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Mola tipo cabelo, arame

Lâmina enrolada em espiral sem nenhum contato entre as espiras; constitui mecanismo delicado esensível, usado em instrumento de precisão, relógios de pulso etc.

Mola Belleville

É um disco cônico com um furo central, usada para grandes cargas, em condições de espaço edeflexão limitadas, e quando uma curva carga-deflexões não retilínea for vantajosa.

Mola voluta

Formada de uma lâmina relativamente larga, enrolada segundo uma hélice cônica (tronco de cone)com superposição das espiras. É usada quando são exigidas peças muito compactas e características deamortecimento, pelo atrito entre as espiras, e de valor crescente da constante da mola.

Mola espiral de extremidades livres

É formada por uma lâmina delgada em espiral com extremidade interna livre. Usada quando fornecessária uma força praticamente constante para todas as deflexões. Pode suportar grandes deflexões.

Mola de borracha

Apresentam-se em variadas formas. Comumente usadas em montagens para isolar vibrações,possuem alta capacidade de armazenar energia por unidade de volume e trabalham bem à compressãoe ao cisalhamento. Outros materiais são empregados com a mesma finalidade, inclusive o ar.

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Concluindo, em muitos casos, como no projeto de molas delicadas para instrumentos de precisão,os problemas incomuns que surgem exigirão conhecimento especializado. Se um certo tipo de moladeve ser produzido em quantidade, protótipos devem ser construídos e testados para se ter a certezade que as características desejadas foram, de fato, alcançadas.

Para as molas sujeitas à fadiga, o fator mais importante a considerar é o estado da superfície. Deve-se notar que uma contusão acidental, em uma mola tensionada, será certamente causa de uma falhadepois.

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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Vamos praticar?

1. Indique com C as alternativas corretas, e com I as incorretas.

( ) Todo mecanismo comporta um certo número de peças montadas umas sobre as outras,algumas são fixas e outras são móveis.

( ) Dois fatores que influem nas montagens em construções mecânicas são a natureza da ligação ea forma das peças.

( ) A natureza da ligação pode ser: ligação completa, ligação incompleta e ligação elástica.

( ) As montagens podem ser diretas ou por intermédio do órgão de ligação, e as ligações podem serpermanentes ou desmontáveis.

( ) A forma das peças pode ser: plana, cilíndrica, cônica, esférica, prismática e helicoidal.

2. Complete as alternativas abaixo corretamente.

a) Uma superfície ____________________ é de difícil obtenção, mas em compensação, se aspeças são bem __________________ a centragem é perfeita.

b) Em uma superfície _____________________ o ajuste deve ser sensível e de grande precisão,além das duas peças serem bem centradas.

c) Em uma superfície helicoidal, a usinagem é fácil, mas o ajuste é ________________ e a____________________ ruim.

3. Assinale com X as alternativas corretas abaixo.

( ) A direção e o sentido dos esforços a transmitir influenciam na escolha da montagem, permitindoa determinação da natureza da deformação suportada pelas peças.

( ) A intensidade das forças aplicadas influencia na escolha da montagem, permitindo o cálculo daseção do órgão a montar.

( ) A influência do meio de ligação utilizado é dividida em duas categorias: ligação por obstáculo eligação por aderência.

( ) A ligação por obstáculo não é uma ligação positiva.

( ) A ligação por aderência é uma ligação positiva.

( ) A ligação é dita positiva quando há desmontagem ou destruição do elemento de montagem paraseparar as duas peças.

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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4. Complete as afirmativas abaixo corretamente.

a) Uma superfície cilíndrica, na qual entalham-se ranhuras ______________________ que fazemaparecer saliências chamadas de _______________, é uma ________________________.

b) Uma haste cilíndrica roscada é chamada de ___________________ e um furo cilíndricoroscado é chamado de ________________________.

c) Uma rosca é definida por cinco elementos, a saber: __________________ nominal,__________________, _______________ de _________________, ________________ do___________________, ____________________ de ___________________.

d) Rosca ___________________ é uma rosca cujas formas de ______________ obedecem auma ___________________ internacional, o que permite a intercambialidade entre peças deconstrução.

5. Complete as afirmativas abaixo corretamente.

a) Um _______________________________ é uma haste roscada com uma cabeça cujaforma permite o _______________________________ do parafuso.

b) Há quatro maneiras de se classificar os parafusos. Quanto ao modo de atuação, eles são de______________________ ou de ______________________. E quanto à natureza dos materiais daspeças a fixar, são eles de ______________ e de _________________________.

c) Os parafusos de montagem fazem uma ligação por ______________________ entre as peças.

d) No caso dos parafusos de ____________________________, não se faz um aperto enérgico,mas sim __________________________ a fim de que o limite elástico não seja ultrapassado.

6. Faça a relação entre as siglas, na coluna à esquerda, e as designações, na coluna à direita.

a) Q ( ) parafuso de cabeça escareada com fenda

b) CHc ( ) indicação de rosca à esquerda

c) FB/90 ( ) parafuso de cabeça sextavada com rosca métrica ISO de diâmetro nominal8mm e comprimento útil 60mm

d) M8 ( ) parafuso de cabeça cilíndrica

e) C ( ) parafuso de cabeça cilíndrica com sextavado interno

f) F/90 ( ) parafuso de cabeça quadrada

g) H ( ) rosca métrica ISO com diâmetro 8mm

h) CB ( ) parafuso de cabeça cilíndrica com fenda, rosca métrica ISO de diâmetro nominal6mm, passo fino 0,15mm e comprimento útil 30mm

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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i) FHc/90 ( ) parafuso de cabeça sextavada

j) Re ( ) parafuso de cabeça escareada com sextavado interno

l) H M8 x 60 ( ) parafuso de cabeça escareada com fenda, rosca métrica ISO à esquerda,diâmetro nominal 5mm e comprimento útil 25mm.

m) C M6 x 0,75 x 30

n) F/90 M5Re x 25

7. Faça a correlação entre as simbologias, na coluna à esquerda, e a designação, à direita.

a) Cm ( ) Parafuso de cabeça quadrada ordinária

b) Hc ( ) Parafuso de cabeça sextavada reduzida

c) M8 x 15 ponta cônica ( ) Parafuso de cabeça cilíndrica reduzida

d) Qm ( ) Parafuso de cabeça quadrada reduzida

e) Qp ( ) Parafuso sem cabeça com sextavado interno

f) Hm ( ) Parafuso sem cabeça com fenda, rosca ISO de diâmetro nominal8mm, comprimento útil 15mm e ponta cônica.

8. Complete as afirmativas abaixo corretamente.

a) Os parafusos de pressão são solicitados por um esforço de _______________________ e não de____________________________.

b) Quando se deseja obter uma ligação por aderência entre duas peças utilizando parafusos depressão, pode ser utilizada ponta _____________________ ou ponta ______________.

c) Quando se deseja imobilizar uma das peças em rotação, o tipo de ponta utilizada será__________________.

9. Complete as afirmativas abaixo corretamente.

a) Utilizando parafusos para construções mecânicas, é feita uma ligação por ______________ entreas duas peças.

b) Nas montagens que utilizam os parafusos para ______________________ mecânica, éaconselhável que o alojamento da _______________ do parafuso tenha uma construção que facilite oaperto final do parafuso.

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 7373737373

c) A cabeça dos parafusos para construção mecânica deve ter sua forma _______________ou de ________________ com uma unha sob a cabeça, para facilitar o aperto final.

d) Os estojos podem ser _________________________, aparafusados ou__________________, conforme sua aplicação.

e) Para distinguir as duas extremidades de um estojo, normalmente os comprimentos____________________ são diferentes, a extremidade _______________________ termina em umaponta_____________________________ e a extremidade ______________________________, emponta________________________ e chanfrada.

f) O estojo com extremidade ____________________________ é comumente usado em casos dedesmontagem freqüente.

g) Os ____________________________ são comumente utilizados para fixar uma máquina sobreuma fundação maciça.

h) O _______________________ e a _______________________ dos chumbadores são imersosno concreto, e por isso eles não são _________________________.

10. Complete as afirmativas abaixo corretamente.

a) As ________________________________ são elementos de fixação que são aparafusados e seapóiam sobre uma das peças a fixar, e sua superfície de apoio é geralmente ____________________,podendo ser eventualmente ______________________.

b) Para peças metálicas, o mais comum é utilizar as porcas ________________________ que têmo símbolo _____________________________.

11. Faça a correlação entre os símbolos, da coluna à direita, e suas descrições, na coluna à esquerda.

a) Hm ( ) porca quadrada

b) Q ( ) porca hexagonal

c) C ( ) porca hexagonal com altura reduzida

d) H ( ) porca hexagonal com altura maior

e) Hh ( ) porca cilíndrica com fenda

12. Leia as afirmativas abaixo e entre os parênteses coloque um C para as corretas e um I para asincorretas.

( ) Uma arruela é um disco plano que se interpõe entre a porca e a peça a fixar, aumentando asuperfície de apoio e reduzindo a pressão de contato.

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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( ) Uma arruela também faz com que haja um maior atrito entre a porca e a superfície dapeça.

( ) As arruelas planas podem ter cinco diâmetros diferentes para um mesmo parafuso.

( ) As arruelas elásticas têm como objetivo evitar a separação dos filetes do parafuso em relaçãoà porca.

( ) A arruela de pressão é uma mola com somente uma espira e seção retangular.

( ) As arruelas com serrilhado podem ter o serrilhado externo, interno ou ainda duplo.

( ) As arruelas cônicas podem ser lisas ou estriadas.

( ) Os anéis elásticos têm como objetivo fazer a imobilização em translação de uma peça.

( ) Os anéis elásticos podem ser internos ou externos.

13. Complete corretamente as afirmativas abaixo.

a) O objetivo de um pino é o de tornar duas peças _______________________ uma a outra, sejaem _____________________ ou em translação.

b) Os pinos realizam uma ligação por _________________________________.

c) Os pinos devem se manter no _______________________ e suportar os esforços transmitidosde uma peça à outra.

d) Por ter sua seção frágil, os pinos não podem suportar mais que um esforço ______________.

e) Dois exemplos de pinos normalizados são os pinos _____________________ com o símbolo I,e os _________________________ com o símbolo V.

14. Nas afirmativas abaixo, coloque um X entre parênteses das que forem corretas.

( ) Um pino cônico deve ser introduzido em um furo também cônico, e se mantém no lugar pordeformação elástica.

( ) Um contrapino deve ser introduzido em um furo cilíndrico, e se mantém no lugar poraperto.

( ) Os pinos ranhurados devem ser introduzidos em um furo cilíndrico, e se mantém no lugar pordeformação plástica.

( ) Um pino elástico deve ser introduzido em um furo cilíndrico de diâmetro ligeiramente inferior,e se mantém no lugar por deformação elástica.

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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15. Nas afirmativas abaixo, indique com um C as corretas e com um I as incorretas.

( ) Chaveta é uma pequena peça em forma de cunha, forçada entre dois órgãos, com o objetivode torná-los solidários.

( ) As chavetas transversais são colocadas perpendicularmente ao eixo central das peças,transpassando-as.

( ) As chavetas longitudinais são montadas paralelamente ao eixo central das peças, e forçada entre elas.

( ) As chavetas tangenciais são colocadas transversalmente ao eixo central das peças.

( ) As chavetas transversais suportam um esforço de cisalhamento e fazem uma ligação por aderência.

( ) Um enchavetamento forçado utiliza chavetas cuja face superior tem uma inclinação de 1% emrelação à face inferior.

16. Complete as afirmativas abaixo corretamente.

a) No enchavetamento livre são utilizadas as chavetas __________________________.

b) O enchavetamento _______________________ é feito somente para ligações em rotaçãoe por obstáculo.

c) As chavetas paralelas são submetidas a um esforço de ________________________.

d) A transmissão da rotação é feita através das faces ______________________da chaveta.

e) É recomendável que haja uma folga_____________________ entre a chaveta e o rasgo dofuro da roda, para facilitar a ________________________.

f) As chavetas paralelas podem ser: chavetas ordinárias com suas extremidades______________, ou _________________, chavetas ____________________ por___________________ ; e chavetas ______________________

g) As chavetas tangenciais têm uma forma____________________________ com umafresagem ____________________________.

h) No enchavetamento tangencial, há uma ligação ____________________ entre as duaspeças, ou seja, por obstáculo e por __________________________.

i) As chavetas tangenciais são fixadas por meio de uma ___________________________ ,que se atarracha em sua extremidade roscada.

17. Indique entre os parênteses um C quando a afirmativa for correta e um I quando for incorreta.

( ) Um rebite é uma haste cilíndrica com uma cabeça, e cuja extremidade é comprimida,formando uma nova cabeça rebitada.

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

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( ) Os rebites, assim como os parafusos, podem ser desmontados e remontados inúmeras vezes.

( ) Para facilitar a rebitagem, o material do rebite deverá ser um metal bastante maleável.

( ) A cabeça rebitada só é feita na forma redonda.

( ) As formas mais comuns de rebites são os de cabeça redonda, cabeça sextavada, cabeçaescareada e cabeça cilíndrica com fenda.

18. Complete corretamente as afirmativas abaixo.

a) O objetivo da soldagem é fazer uma ________________direta entre ________________peças através de fusão.

b) Os fatores que influenciam na soldabilidade são as condições__________________________, _______________________ e________________________.

c) A soldagem pode ser classificada quanto à ___________________________ da solda,quanto à ___________________ da soldagem e quanto ao modo de _________________.

d) Os materiais ferrosos têm uma melhor soldabilidade à medida que o ___________________ émenor.

e) As ligas de cobre possíveis de soldar são o __________________ e o________________, pois são isentas de oxigênio.

f) As ligas de alumínio são de difícil soldagem porque é necessário eliminar a camada de___________________ que recobre o material.

19. Complete o texto com as palavras listadas no quadro abaixo.

MAÇARICO

OPOSTO

PRESSÃO

CORRENTE

BRASAGEM

CHANFRO

LENTO

ARCO-ELÉTRICO

PONTOS

PASSAGEM

REPETIÇÃO

PONTA

CONTÍNUA

PONTA

RETAS

UM

ESPESSAS

ÂNGULO

ÂNGULOS

FUSÃO

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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação

SENAI-RJ – 7777777777

Vimos anteriormente vários processos de soldagem: a soldagem por __________________, que éum processo ______________________ e muito pouco utilizado; soldagem por _________________de _______________________ elétrica, que utiliza dois procedimentos diferentes – a soldagem por_____________________ que utiliza eletrodos cilíndricos ou a soldagem ______________________que utiliza eletrodos em forma de roletes; soldagem por _____________________ com deposição dometal, que pode também ter dois procedimentos – a soldagem a________________________ que seaplica a todos os metais e ligas soldáveis e a soldagem a __________________________, e por fima ____________________________ que pode ser ao cobre, à prata, ao alumínio etc.

Em montagens com solda, os principais pontos a serem observados são: a posição das peças, podendoser uma montagem ________________________ a _________________________ ou uma mon-tagem em __________________; a preparação das bordas, que podem ser _________________para chapas finas, com ____________________ simples ou em U para chapas médias, ou ainda comchanfro duplo ou em duplo U para chapas ____________________; e por fim a forma da solda, quepode ser com __________________________ só lado ou com ________________________ nolado ____________________ e solda em _________________________.

20. Nas afirmativas abaixo, indique com um C as corretas e com um I as incorretas.

( ) A soldagem permite a obtenção de peças simples, econômicas, resistentes e de fabricaçãorápida.

( ) É ponto crítico no processo de soldagem, a escolha da forma e dos materiais.

( ) É essencial para uma boa soldagem: determinar a forma, a preparação dos elementos, a ordemde execução, os acessos, a redução das deformações e dos contornos.

( ) As soldas devem ser em número e comprimento reduzidos, além de estar acessíveis, e nãoestar sujeitas a grandes esforços ou a choques.

( ) Para se reduzir os problemas das deformações e contrações é conveniente utilizar as soldassimétricas.

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Mancais dedeslizamento e de

rolamento

2

Nesta Seção...

Guias

Descrição

Condições de funcionamento

Classificação das guias

Guias de deslizamento

Mancais de deslizamento

Mancais de rolamento

Vamos praticar?

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 8181818181

Guias

DescriçãoA guia do movimento relativo de duas peças móveis, montadas em certa posição e sujeitas a

esforços, consiste na manutenção desta posição durante o movimento.

Estes são elementos dos mais comuns em todas as máquinas, e sua importância é fundamentalpara o bom funcionamento mecânico.

Analise, a seguir, os exemplos apresentados.

Guia de translação

A figura que segue representa o esquema de uma bomba de pistão. A manivela AO entra emrotação através de um motor e comanda a haste BC do pistão. Por intermédio da biela AB, o esforçomotor é transmitido para a biela no sentido de rotação anti-horário, segundo a direção AB, portanto emuma direção oblíqua em relação a BC. Isto resulta em um esforço F2, dirigido para baixo que tende afletir a haste AB do pistão. Para evitar esta flexão, coloca-se uma articulação B de maneira que seumovimento seja retilíneo na direção BC, através da inclusão das corrediças D e E.

C

D E

F1

FF2

B

A

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

8282828282 – SENAI-RJ

A corrediça será simples se a manivela girar sempre no mesmo sentido (figura seguinte).

A corrediça será dupla se a manivela estiver sujeita a girar nos dois sentidos, pois a força F2 mudade sentido quando o movimento de rotação inverte.

A corrediça assegura o movimento de translação, guiando a articulação B.

Guia de rotação

As figuras a seguir representam o esquema de um eixo 00', sobre o qual está fixa uma manivela emrotação através de um motor, sendo que a manivela recebe em A a reação do esforço F’ da haste.Para equilibrar os esforços e manter o eixo em rotação será necessário prever guias ou mancaisconforme M e N para que absorvam estes esforços.

Os mancais serão dispostos do mesmo lado, no caso da manivela (primeira figura ), ou dispostos dedois lados, no caso de um virabrequim (segunda figura).

As duas guias ou mancais asseguram o movimento de rotação do eixo, guiando-o.

Condições de funcionamentoNas condições de funcionamento, três aspectos são relevantes.

• O movimento deve ser possível

A escolha da forma e das dimensões da peça móvel e de suas guias deve ser feita de forma apermitir o movimento considerado, segundo uma trajetória e uma amplitude bem definida.

D

E

D

E

motor

N M

A F’

o’Cm

motor

NM

AF’

o’Cm

o

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 8383838383

• O movimento deve ser fácil

O movimento deve ser previsto de forma que as resistências do movimento absorvam pequenaparte da energia do sistema motriz, cuja redução do atrito poderá ser feita através de lubrificação.

• O movimento deve ser um só

A peça móvel e suas guias devem ser previstas de modo que impeçam o movimento em outrasdireções que não sejam a do deslocamento considerado, e impeçam outros esforços sobre a peçamóvel que não sejam os considerados para o movimento da peça.

Classificação das guiasConsiderando-se não só a definição de guias como suportes de partes móveis das máquinas, mas

também o tipo de partes móveis, podemos classificar as guias em:

• guias de deslizamento;

• mancais de deslizamento; e

• mancais de rolamento.

Vejamos, a seguir, alguns exemplos de aplicação dessas guias.

Guias de deslizamento

Quando uma superfície plana desliza sobre outra em translação, temos as guias que passaremos aclassificar basicamente de guias de deslizamento. É o caso, por exemplo, da mesa de uma fresa quedesliza sobre as guias.

Nas figuras que seguem são mostrados alguns exemplos de aplicação das guias de deslizamento.

A A A

BBB

C D

F1F2F3

R1 R2 R3

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

8484848484 – SENAI-RJ

Mancais de deslizamento

Quando a parte móvel é um eixo que desliza sobre outra em rotação, e o deslizamento representao movimento relativo principal entre o eixo e o mancal, temos as guias que passaremos a classificarbasicamente de mancais de deslizamento.

É o caso, por exemplo, do pino do êmbolo do cilindro do motor de combustão interna, fixado à biela.

Nas figuras a seguir são mostrados alguns exemplos de aplicação dos mancais de deslizamento.

Mancais de rolamento

Quando a parte móvel é um eixo que desliza sobre outra em rotação, e a principal forma demovimento relativo entre o eixo e o mancal é rolante, temos as guias que passaremos a classificar

A A A

A A B

B

B

B

B

C

C

B

C DBAA

C B1

B2

fenda

A

L

l l

∅d

A B

A B

F2

C2

z’

z

x

x’F3

C3

C1

F1

y’ y

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 8585858585

basicamente de mancais de rolamento. É o caso, por exemplo, do rotor do alternador utilizado nosveículos modernos, que está apoiado em dois mancais de rolamento.

Nas figuras a seguir são mostrados alguns exemplos de aplicação dos mancais de rolamento.

Guias de deslizamento

Condições para um bom funcionamento

Suponhamos que a corrediça móvel A se desloca por translação retilínea sobre uma corrediça fixaB (figura a seguir), e se submete a solicitações das forças F1, F2, F3 e aos torques C1, C2, C3.

Temos portanto que prever, para as duas peças, dispositivos construtivos tais que o movimento deA sobre B seja possível, fácil e que o movimento de translação desejado seja o único possível.

B

B

A CD D

D D

DDE

C C

Cinterferência

interferência

fixo

fixo

deslizanterotativa rotativo

rotativo

deslizante

deslizante fixo

jogo axial 0,1 a 0,2 Montagem Direta Montagem Indireta

calço de regulagem

e

peça rotativaárvore rotativa

e

A

B

C3F3

F2

C2

y

z’C1

F1

x

x’

y’

E F

interferência

porca de regulagem

z

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

8686868686 – SENAI-RJ

Para que o movimento seja possível, a escolha das formas construtivas das corrediças deve serfeita de modo que:

• permita o movimento de translação desejado e possibilite a trajetória livre da corrediça móvel;

• permita um movimento fácil, sem absorver muita energia do sistema. A redução das perdas poratrito poderá ser obtida pela escolha adequada do conjunto de corrediça, empregando-se materiaisconstrutivos de baixo coeficiente de atrito com bom acabamento superficial e utilizando lubrificaçãoadequada;

• oponha-se a todos os movimentos de deslizamento que não seja o previsto, prevendo superfíciesde contato que impeçam os movimentos de translação sob a ação das forças F2 e F3 e os movimentosde rotação solicitados pelos torques C1, C2 e C3; e

• mantenha a precisão de deslocamento da corrediça móvel sobre a fixa, prevendo usinagemprecisa para as corrediças, com tolerâncias dimensionais e geométricas adequadas e sistemas para aregulagem de folgas para compensar o aumento do jogo de funcionamento, devido ao desgaste naturaldas corrediças.

Formas de superfícies de guias

As formas construtivas das corrediças devem permitir um movimento relativo de translação.

As formas construtivas que respondem a esta condição são: o conjunto de plano sobre plano, oconjunto cilíndrico e o conjunto prismático.

É necessário que a translação seja o único movimento possível. Apenas a seção prismática respondecompletamente a esta condição; o conjunto plano sobre plano deverá ser completado por obstáculosque restrinjam o movimento da corrediça a uma trajetória retilínea; e o conjunto cilíndrico deverá sercompletado por obstáculos que se oponham a toda rotação da corrediça.

A usinagem deve ser fácil e precisa. Sob este aspecto, o conjunto cilíndrico é o mais fácil de serrealizado e o conjunto prismático é o mais difícil.

A fabricação deve ser econômica, sendo necessário, portanto, procurar o mínimo de superfícies deapoio. Em particular, se uma das forças F2 e F3 ou se um dos torques C1, C2 e C3 não existir,podemos eliminar algumas superfícies de apoio.

Guias com dois graus de liberdade

Quando a força F3 (figura anterior) está sempre dirigida para baixo, podemos utilizar uma guiaincompleta, deixando a corrediça com duas direções possíveis de movimento. Além da possibilidadede deslizamento segundo a direção XX’, que é a desejada, existe também a liberdade de deslocamentosegundo a trajetória ZZ’, para cima, deixando-a assim com dois graus de liberdade.

É o caso da mesa de uma plaina limadora.

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 8787878787

A seguir, apresentamos alguns exemplos de realização.

Guias com réguas laterais

Para manter a guia móvel A sobre a sua trajetória retilínea, coloca-se lateralmente um par deréguas, C e D (figura a seguir), removíveis e reguláveis. A utilização destas réguas permite não sóuma usinagem mais fácil, mas também a regulagem da folga lateral das guias.

Estas réguas impedem a ação da força F2 e do torque C3. O peso da corrediça impede a rotaçãoda guia pela ação dos torques C1 e C2.

A usinagem das guias é fácil, o posicionamento plano sobre plano é correto porque as duas guias seapóiam uma sobre a outra somente por duas superfícies estreitas.

O aumento das folgas devido ao desgaste natural é recuperado automaticamente no sentido verticale é corrigido pelo ajuste das réguas no sentido horizontal.

Guias com um plano e uma ranhura em V

Já vimos que o posicionamento plano sobre plano, para girar duas peças segundo a direção de seusplanos comuns, é possível. Então o posicionamento de um plano e uma ranhura em V (primeira figura)é funcional. O equilíbrio das forças F2 e F3 e dos torques C1, C2 e C3 é possível graças ao peso daguia móvel A.

Este conjunto é fácil de ser fabricado porque apresenta apenas três superfícies a serem usinadas eajustadas. A dilatação térmica ocorre livremente, e o aumento de folgas devido ao desgaste natural érecuperado automaticamente. Um exemplo é o barramento de um torno (segunda figura).

C A D

B

A A

BB

R2 R3

F4F3

R1

F1

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

8888888888 – SENAI-RJ

Guia com duas ranhuras em V

A direção do deslocamento é definida pelas duas ranhuras em V (figura a seguir), porém há excessode superfícies em contato.

O equilíbrio das forças F2 e F3 e dos torques C1, C2 e C3 é possível graças ao peso da guia móvel A.

Este conjunto é muito mais difícil de ser fabricado que os conjuntos apresentados anteriormente,pois as ranhuras em V têm que estar perfeitamente paralelas e as distâncias entre as ranhuras, tantona guia móvel A como na guia móvel B, têm que ser exatamente iguais. Este conjunto permite arecuperação automática das folgas em função do desgaste natural, porém a dilatação térmica lateralnão ocorre livremente.

A forma em V das guias pode ser substituída por uma forma cilíndrica (figura a seguir), constituídade uma barra redonda ou de um tubo fixo por parafuso ao guia fixo B ou ao guia móvel A. A superfíciede atrito é bastante reduzida.

Guias com um grau de liberdade

A guia móvel só tem uma possibilidade de deslocamento segundo a direção XX’, que é a desejada.A guia fixa equilibra portanto os esforços F1 e F3, e os torques C1, C2 e C3. Para realizar estacondição, utilizam-se guias com seção poligonal ou circular.

Esta solução é mais completa que a precedente, mas a fabricação e a ajustagem são bem maisdifíceis.

A seguir, apresentamos alguns exemplos de realização.

A

B

F2 F1R1

R2 R3R4

F4

B

A

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 8989898989

Guia com seção retangular

A guia de seção retangular pode ser simples ou duplo, horizontal ou vertical (observe as figuras).

A usinagem das guias é relativamente fácil, mas a ajustagem é difícil, sendo necessário ajustar asquatro faces da guia.

O conjunto de guias em T (figura a seguir), que deriva do conjunto retangular, também de difícilajustagem, é utilizado em morsas paralelas.

Guias com seção trapezoidal

A guia de seção trapezoidal, chamada de guia rabo de andorinha (figuras a seguir), tem uma formaaparentemente simples, mas na realidade é muito difícil de ser ajustada. O calço C facilita a ajustageme permite regular a folga das guias e recuperá-la quando há o desgaste normal de operação, sendoempregado normalmente para guiar a mesa de máquinas operatrizes.

A BA

A

B1

B2C B1 B2calços

B

C

A

B

A

B

CA

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

9090909090 – SENAI-RJ

Guia de seção circular

A guia de seção circular permite normalmente dois graus de liberdade, sendo necessário preveralgum obstáculo à rotação da guia em função do torque C1. Pode ser uma chaveta paralela (figura aseguir), ou um eixo estriado.

A guia de seção circular pode ser usada em alguns casos incompletos, isto é, sem obstáculo àrotação, como num pistão de automóvel (primeira figura a seguir). A guia circular pode ser dupla, poisdeixa a guia com um só grau de liberdade (figuras a seguir).

A seção circular é de fácil usinagem e de fácil ajustagem.

Mancais de deslizamento

Condições necessárias ao bom funcionamento

Consideremos um eixo que gira em duas guias A e B (figura a seguir) e é submetido às solicitaçõesdas forças F1, F2 e F3, dirigidas nos sentidos XX’, YY’ e ZZ’, e os torques C1, C2 e C3.

O propósito dos apoios A e B é de guiar o movimento de rotação do eixo, isto é, tornar o movimentode rotação do eixo possível e fácil.

cilindropistão

BA

A AAB1 B2 B2 B1

B2 B1

C1

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 9191919191

Para que o movimento seja possível, a escolha da forma construtiva do mancal de deslizamentodeve ser feita de modo que:

• permita o movimento de rotação desejado e possibilite a parte girante de descrever sua trajetória(circunferência completa ou parcial) sem encontrar obstáculo;

• permita um movimento fácil, sem absorver muita energia do sistema, e a redução, ao mínimopossível, das forças de atrito;

• oponha-se a todos os movimentos que não sejam os de rotação em torno de XX’, prevendoligações particulares que se oponham a todos os movimentos que não sejam o de rotação desejado; e

• mantenha a precisão de rotação do eixo nos mancais durante o funcionamento do conjunto,escolhendo a forma adequada para as peças, que devem ser de fácil usinagem, ajustagem e manutenção.

Formas de mancais de deslizamento

A forma construtiva deve permitir um movimento relativo de rotação. As formas construtivas querespondem a esta condição são: o cilindro, o cone, a esfera e o plano perpendicular a outro em rotação.

A usinagem deve ser fácil e precisa. Deste ponto de vista, o conjunto cilíndrico é mais fácil de serfabricado que o conjunto plano sobre plano; o conjunto cônico é de difícil fabricação; e o conjuntoesférico é dificílimo, devendo, portanto, ser excluído.

Como a fabricação deve ser econômica, deve ser previsto o mínimo necessário de superfície deapoio.

Uma vez que a rotação deve ser o único movimento possível, devem ser previstas ligações queimpeçam o movimento de translação do eixo.

A B

F2

C2

z’

z

x

y

F3

C3

C1

F1

x’

y’

Page 92: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

9292929292 – SENAI-RJ

Mancal cilíndrico

O mancal cilíndrico permite dois graus de liberdade, o movimento de rotação desejado e ummovimento de translação. Portanto, deve ser complementado por obstáculos que se oponham aomovimento de translação do eixo dentro dos mancais, equilibrando a força axial F1.

Utiliza-se um encosto simples se a força axial for sempre em um mesmo sentido (primeira figura),e um encosto duplo, se a força axial for nos dois sentidos (figuras seguintes).

Mancal cônico

O mancal cônico impede o movimento de translação em um sentido da força axial F1 (primeirafigura).

Se a força axial for nos dois sentidos, será necessário o uso de dois mancais cônicos em oposiçãoum ao outro. Porém, o mancal cônico gera forças tangenciais de atrito que freiam o movimento derotação, podendo até mesmo causar o travamento do mancal. O emprego deste conjunto é restrito acasos especiais, como a usinagem entre pontos em um torno (segunda figura).

Mancal esférico

O mancal esférico tem características bastante interessantes, porém a sua fabricação é muito difícil.

Mancal plano sobre plano

O mancal plano sobre plano impede o movimento de translação em um sentido da força axial F1.Ele permite o deslizamento de um plano sobre outro, porém deve ser sempre completado por umsistema que mantenha o eixo centrado e no mesmo lugar, centragem por encaixe.

2 parafusos CHc

A A

A B

B

B

C

C D

CA B

B A

Page 93: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 9393939393

Fatores para um bom mancal

Precisão de usinagem

As tolerâncias dimensionais do eixo e do mancal devem ter precisão média. Além disso, o ajuste doconjunto deve deixar uma folga mínima de funcionamento, porém suficiente para permitir a rotação doeixo e para obter uma boa lubrificação (um valor médio de folga de 0,0015d a 0,0020d, sendo d odiâmetro do eixo).

A tolerância de retidão e de cilindricidade do conjunto deve ter boa precisão.

Comprimento do mancal

Quanto maior o comprimento L do mancal, menor será a pressão média no mancal, e melhor seráa estabilidade do eixo. Porém, muitas vezes não há muito espaço para a colocação do mancal.

Análises feitas anteriormente sugerem a adoção de L = 1,0d a 1,5d, sendo d o diâmetro do eixo(primeira figura), equilibrando assim vários prós e contras.

É interessante que o comprimento das peças permita a divisão do mancal em duas partes iguais(figura seguinte).

B

A

A A

B

B

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

9494949494 – SENAI-RJ

Dilatação térmica

Sob o efeito do calor, o eixo se dilata, diminuindo um pouco a folga radial entre o eixo e o mancal,o que deve ser previsto no projeto. A dilatação se apresenta, principalmente, aumentando o comprimentodo eixo, não sendo necessário se opor a esta deformação, sob pena de ocorrência de forças decompressão e risco de flambagem. O apoio do eixo para impedir o movimento em translação deve serfeito em apenas um mancal, ficando o outro livre, o que permitirá a livre dilatação do eixo. Na figuraa seguir, o mancal A está fixo e o mancal B livre.

Flexão

Sob o efeito dos esforços, o eixo tende a fletir (primeira figura), o que resulta em um mau alinhamentodo eixo em relação ao mancal, desgastando a superfície do mancal de uma forma desigual (figuraseguinte).

Para diminuir a flexão do eixo podemos:

• aproximar os mancais a fim de diminuir o comprimento do eixo;

• aumentar a rigidez, aumentando o diâmetro do eixo ou utilizando material de maior resistência; e

• adotar mancais autocompensadores, que permitem absorver a deformação quando o eixo é longoe fortemente carregado (figura a seguir).

BA

A B

d

∅ a

l

L

P

Fa

Page 95: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 9595959595

Desgaste

Devem-se utilizar, para a confecção dos mancais, materiais duros e resistentes ao desgaste, adotandouma lubrificação hidrodinâmica, e evitando o atrito direto dos materiais.

Materiais para mancais de deslizamento

Os mancais de deslizamento são fabricados de modo que as superfícies de contato do mancalestejam sujeitas a maior desgaste que as superfícies de contato do eixo.

Os mancais são passíveis de substituição, total ou parcial, quando apresentam desgaste excessivo.Tal procedimento visa proteger o eixo, a peça mais cara.

As propriedades que devem ser consideradas vantajosas nos materiais que se destinam à construçãode mancais são:

• baixo módulo de elasticidade, o que redundará em facilidade de o material tomar a forma desejada;

• baixa resistência ao cisalhamento, o que proporcionará facilidade de alisamento da superfície;

• baixa soldabilidade ao aço, o que dificultará o aparecimento de defeitos ou cortes na superfície;

• capacidade de absorção de corpos estranhos ou “incrustabilidade”, permitindo que, pela penetraçãoem sua massa, sejam os mesmos removidos da película de lubrificante;

• resistência à compressão e à fadiga;

• resistência às temperaturas;

• resistência à corrosão;

• boa condutibilidade térmica;

• coeficiente de expansão térmica semelhante ao do aço; e

• baixo custo, como sempre.

A B2

C B1

d

1,5 a 3d

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

9696969696 – SENAI-RJ

Os principais materiais, com que são fabricados os mancais de deslizamento, estão relacionados aseguir.

Metal patente

Em 1839, o norte-americano Issac Babbit obteve a patente de um metal constituído por 89% deestanho, 9% de antimônio e 2% de cobre. A característica do chamado metal patente é possuir pequeninasesferas duras incrustadas em metal mole.

As esferas conferem ao material uma boa resistência ao desgaste, enquanto que o metal mole seadapta facilmente, oferecendo uma boa superfície de trabalho. O metal patente apresenta ótimascaracterísticas como material para mancais, exceto sua capacidade de carga e sua resistência à fadiga,que são relativamente baixas, podendo ainda diminuir consideravelmente com aumento de temperatura.

Empregam-se, com sucesso, revestimentos de metal patente com espessura superior a 0,4mm paracargas constantes até 35 kgf/cm2 e velocidades até 150 m/min, com temperatura máxima de 100°C. Ascargas podem atingir, momentaneamente, até 80 kgf/cm2, sem problemas.

Nos metais patentes à base de estanho, de composição similar ao patenteado por Babbit, não devehaver chumbo em proporção superior a 0,5%. O chumbo em proporção superior a 3,5% ocasiona odesgaste quase imediato do mancal ao entrar em serviço.

Existem, entretanto, metais patentes à base de chumbo, no qual este aparece em proporção de 71%a 85%, sendo de 10% a 18% a percentagem de antimônio, e de 5% a 11%, a de estanho. Neste caso, oestanho não deve ultrapassar os 11% sob pena de trazer o mesmo inconveniente que o excesso dechumbo nos “babbits” de estanho.

Podem-se empregar também ligas de chumbo endurecidas com álcalis, ou seja, 95% a 98% dechumbo e pequenas proporções de cálcio, alumínio e outros metais. O principal inconveniente dos metaisà base de chumbo é sua pouca resistência à corrosão.

Os revestimentos delgados, com espessura inferior a 0,4mm, comprovaram resistir muito mais àfadiga. Empregam-se revestimentos com espessura de 0,025 a 0,127mm em motores de combustãointerna, sobre outros metais para mancais ou diretamente sobre os casquilhos de aço.

Ligas cobre-níquel

O emprego destas ligas sob a forma de matriz esponjosa impregnada com o metal patente permitesuperar o inconveniente de baixa resistência à fadiga dos metais patentes comuns.

Alumínio

Ligas formadas de 90% de alumínio, 6% de estanho, 2% de cobre e 2% de níquel possuem granderesistência à fadiga e à corrosão. São apropriadas para cargas contínuas até 140 kgf/cm2 e cargasmomentâneas até 250 kgf/cm2, com velocidades entre 240 e 360 m/min. A dureza do munhão deve ser300 Brinell.

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 9797979797

Prata

A prata é excelente metal para mancais, apresentando apenas como inconveniente sua tendênciaa soldar-se com o eixo, caso haja película lubrificante. A dureza superficial do munhão deve ser de 300Brinell, e as cargas momentâneas podem atingir até 280 kgf/cm2 com velocidade de 60 m/min.

Liga de chumbo-bronze

Emprega-se na fabricação de casquilhos uma liga de 80% de cobre, 10% de estanho e 10% dechumbo. A capacidade de suporte de carga é da ordem de 105 kgf/cm2 com velocidade de 600 m/min,sendo de 300 Brinell a dureza do munhão.

Bronze

Diversos tipos de bronze, constituídos por 79% a 89% de cobre, 6% a 11% de estanho, além de,eventualmente, chumbo e zinco, em menores proporções, são bastante usados em mancais.

Liga de cobre-chumbo

Sua composição é de 60% a 65% de cobre e 35% a 40% de chumbo, sendo muito usada nafabricação de mancais que trabalham em condições severas.

Aço

Podem ser empregados mancais de aço para elevadas pressões com muito pouca velocidade,sendo necessária uma folga bem grande e óleo em muita quantidade.

Ferro fundido

Suas condições como material para mancais são similares às do aço, apresentando o mesmo grandeinconveniente: falta, praticamente total, de capacidade de ajustar sua superfície à do eixo.

Mancais porosos

Feitos de material esponjoso obtido por sinterização capaz de absorver óleo em cerca de 25% deseu volume, podem ser de chumbo, bronze, ferro, aço inoxidável ou alumínio. São empregados emcasos de alimentação de lubrificantes, de forma que o próprio calor do movimento e a pressão oriundada carga extraem o lubrificante do mancal. De tempos em tempos, deve-se encharcar o mancal comóleo. A velocidade de deslizamento pode atingir 600 m/min para cargas de ordem de 7 kgf/cm2. Estesmateriais porosos são usados na fabricação de mancais semicirculares.

Page 98: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

9898989898 – SENAI-RJ

Grafita

Fabricam-se mancais dotados de lubrificação própria com casquilhos de grafita, capazes de suportartemperaturas até 455°C. Não podem, entretanto, suportar choque, nem pressões superiores a 42 kgf/cm2.

Teflon, nylon e resinas fenílicas

Costumam ser empregados para pequenas cargas e baixas velocidades, sem lubrificação.

Podem ser utilizados para mancais com cargas reduzidas a velocidades elevadas, sendo lubrificadoscom água. Em alguns casos, necessitam de lubrificação a óleo ou graxa.

Importante, em mancais revestidos com estes tipos de materiais, é manter a temperatura abaixode 65°C.

Borracha

É empregada em mancais lubrificados com água, para velocidade até 300 m/min, submetidos apressão de carga até 7 kgf/cm2. As borrachas comuns se deterioram ao contato com óleo ou graxas.

Lignum vitae

É uma madeira com elevado teor de óleo, que não suporta temperaturas maiores que 99°C, sobpena de carbonizar-se. Os mancais de Lignum vitae podem suportar cargas até 7 kgf/cm2, sendolubrificados com água. Seu desgaste, entretanto, é rápido. Para garantir longa duração em serviço épreciso que as pressões de cargas sejam inferiores a 2 kgf/cm2.

Buchas de fricção

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 9999999999

O exemplo anterior nos mostra uma bucha fixada por molas prato e buchas metálicas roscadasfixas, utilizadas no sistema de corte de câmaras de ar após a extrusão.

Buchas são peças mecânicas que têm o objetivo de suportar um movimento radial ou axial sobreum eixo, permitindo que haja um deslizamento suave e com o mínimo de atrito possível entre componentesde apoio e giratório de uma máquina.

Buchas de bronze

Uma árvore com polias, pinhões etc. é presa em posição e guiada por suportes chamados mancais.

O movimento longitudinal é controlado por limitadores tais como anéis de encosto.

Respeitadas as dimensões, é também necessário: o alinhamento dos alojamentos, assentosconcêntricos, superfícieis de fricção polidas e cilíndricas, além da quantidade apropriada de folga, umavez em repouso, de tal modo que o conjunto funcione satisfatoriamente.

Classificação

a) Mancais num só bloco (ajustamento forçado duro)

A árvore tem vários mancais, todos num só bloco, e as buchas são presas nas caixas dos mancais.

As buchas têm ajuste forçado duro.

tampas

árvore

buchas bipartidas

Page 100: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

100100100100100 – SENAI-RJ

A diminuição do diâmetro interno que resulta em um ajuste forçado duro pode ser compensadacom as seguintes operações:

• após prensar as buchas nas caixas de mancal, alargue-as até a dimensão desejada; e

• alargue as buchas até um diâmetro ligeiramente maior, antes de montá-las forçadas duro.

A principal desvantagem neste tipo de conjunto é a impossibilidade deeliminar excesso de folga quando se empreenderem eventualmentetrabalhos de reparos ou revisão.

b) Buchas bipartidas

Montagem com tampas de mancais

A árvore é sustentada por vários mancais, cada um tendo dentro dele uma bucha bipartida.

Com as tampas dos mancais retiradas:

1. verifique as dimensões de cada meia-bucha, pois deformação é possível quando as buchas sãoseparadas ( sendo as buchas estanhadas e depois usinadas até as dimensões finais);

2. faça os retoques com uma lima ou um raspador para eliminar a maioria das deformaçõessobrecitadas, se for possível. Senão, instale as meias-buchas em seus mancais respectivos, utilizandocom cautela um balancim ou uma prensa hidráulica.

Observação

a - mancal

b - flange

c - assento da tampa

d - superfícies de fricção

e - copos e canais de

lubrificação

f - chanfros

g - assento para os casquilhos

das buchas bipartidas

h - rebaixo

h

g

f

g

g

h

b

e

c

d

Page 101: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 101101101101101

As duas buchas devem estar perfeitamente assentadas em seus alojamentos;

3. marque o corpo, a tampa e as duas meias-buchas para que não haja uma montagem invertida,em relação às buchas;

4. insira um pino de posição para imobilizar a bucha dentro do seu alojamento;

5. execute a montagem da tampa e do corpo do mancal com os dois casquilhos;

6. aperte energicamente as porcas mas a pressão exercida por estas últimas não deve deformar osdois casquilhos; e

7. assegure-se do bom alinhamento das buchas e retoque segundo as necessidades.

Este tipo de montagem possibilita trabalhos de revisão ou de manutenção,visto ser necessário apenas limar ou usinar os assentos interiores noscasquilhos e depois alargar ou broquear a bucha de novo.

Todos os componentes podem ser montados na árvore antes de instalá-laem seu alojamento.

a c - ½ casquilho

b - árvore

d - tampa

e - porcas e arruelas

f - corpo do mancal

i - distância a ser verificada

g - pino de posição

e

d

c

b

a

i

f

g

f - corpo do mancal

a - casquilho inferior

b - árvore completa

g - correia para transporte

h - limitadores

g g

ba

f

ha

f

h

Page 102: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

102102102102102 – SENAI-RJ

Rasgos ou canais de lubrificação

Servem para a lubrificação da bucha.

• furo para lubrificar - permite ao lubrificante um movimento normal. Por isso, assegure-se,sempre que for possível, de colocar a orientação do furo na parte superior da peça.

• canal de abastecimento - é a seção intermediária entre o furo para lubrificar e o canal delubrificação.

• canal de lubrificação - proporciona diretamente a lubrificação, constituindo um reservatóriode óleo.

Fabricação de buchas

Ordem de execução

• Usine a bucha num torno, deixando um sobremetal de usinagem

• Corte a peça pelo eixo horizontal

furo para lubrificar

abastecimento

devolução doóleo

devolução do óleo

devolução do óleo

área de pressão máxima

resultante de carga

canal de lubrificação

sentido de rotação furo para lubrificar

abastecimento

Page 103: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

SENAI-RJ – 103103103103103

• Estanhe as duas metades

• Volte para o torno e usine as dimensões finais. Para centrar, utilize uma placa de quatro castanhas.

Canais ou ranhuras de devolução de óleo

Estes canais servem para transportar o óleo desde as arestas da bucha até a saída da área depressão máxima, distribuindo-o no centro e depois na direção da ranhura de abastecimento.

Canais de lubrificação

Perfil

• O perfil das ranhuras deve ser semi-circular e o diâmetro varia de acordo com o diâmetro dabucha.

• O centro arredondado encontra-se em um só lado da ranhura se houver um só sentido de rotação,mas, em ambos os lados, se a árvore tiver dois sentidos de rotação.

• A ranhura deve ter uma profundidade constante se a camada de óleo tiver uma espessura constante.

sentido de rotação da árvore

sentido de rotação da árvore

cantos arredondados

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Como executar um canal de lubrificação no torno

Os cantos arrendondados são feitos com uma ferramenta de forma especial.

Esta operação pode ser empreendida de duas maneiras diferentes:

1. Avanço automático

- árvore principal desengatada; e

- ferramenta montada no carro superior.

2. Avanço manual

- árvore principal engatada; e

- ferramenta presa no mangote do cabeçote móvel.

Como executar um canal de lubrificação na bancada

Uma vez que as superfícies estão quase completamente raspadas e o furo de lubrificação executado,trace a posição do canal de lubrificação (tem que ser localizado pelo comprimento da bucha).

Selecione a ferramenta de acordo com o diâmetro; utilize um bedame meia-cana.

Prenda a bucha na morsa, não se esquecendo de colocar mordentes de proteção (de chumbo ou decobre).

Coloque a ferramenta na bucha para assegurar-se que seja possível executar uma ranhura deprofundidade e comprimento correto e constante de C até D. Em seguida, execute o canal de lubrificação.

Os cantos arredondados podem ser realizados com uma pequena talhadeira chata. Não se esqueçade guardar a mesma inclinação de corte por todo o canal.

Retire todas as rebarbas e asperezas que possam impedir a circulação de óleo (utilize um raspadorchato ou um raspador especialmente afiado).

placa do tornobucha

ferramenta

seção AA

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SENAI-RJ – 105105105105105

A fim de obter um movimento liso e assim evitar todo desgaste anormal, precisa-se eliminar tantoas marcas de ferramenta como os defeitos de concentricidade e alinhamento, raspando as buchas.

Raspadores de superfícies côncavas

a) material

Aço fundido especialmente tratado.

b) forma

• Triangular - utilizado mais freqüentemente para raspar buchas de diâmetro reduzido e para retirarrebarbas das arestas num furo alargado ou broqueado.

• Normal - pode ser fabricado de uma lima triangular usada.

• Rebaixado - a área que trabalha é rebaixada para aumentar a eficiência das arestas de corte epara facilitar a afiação.

seção CC

seção BB

C

C

B

B

A

A

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106106106106106 – SENAI-RJ

c) afiação

A afiação executa-se em dois passos sucessivos:

• esmerilhamento-arenito; e

• pedra de afiar a óleo

Raspagem

A função do eixo é auxiliar a operação de ajuste, sendo realizada conforme as seguintes etapas:

• cubra as áreas apropriadas do eixo com uma fina camada de zarcão;

• insira o eixo na bucha;

• faça girar o eixo que, em rotação, vai depositar zarcão em volta dos pontos brilhantes;

• efetue passes helicoidais com raspador (para a direita e para a esquerda) nos pontos brilhantes; e

• volte a realizar a operação até a obtenção de um ajuste satisfatório .

a - ângulo de incidência

b - ângulo de cunha

g - ângulo de saída

rebaixo

raio d

o re

bolo

ba

g

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Como usar bedame meia-cana para executar um canal de lubrificação

Nos mancais bipartidos, o interior das arestas deve ser chanfrado em forma de cunha.

Buchas de bronze pré-lubrificadas e sinterizadas

tampaárvore

casquilhoA

B casquilhocasquilho B

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A - Definição

• Esta bucha é manufaturada com as técnicas de uso do pó metálico, a fim de produzir uma matériaporosa.

• Assume a forma de uma esponja metálica, cujos poros se comunicam uns com os outros e coma superfície. Esta porosidade constitui 30% do volume da peça, que está impregnada de um óleo debase de hidrocarboneto.

B - Etapas de confecção

• Aglomeração do pó

Os pós são comprimidos a frio em um molde (pós de cobre, de estanho, de ferro etc).

• Sinterização

As peças são “cozidas”.

• Calibragem

Esta operação serve para compensar a deformação ocorrida durante a sinterização.

• Impregnação

O óleo é forçado nos poros em vácuo.

C - Buchas de utilização comum

bucha cilíndrica

bucha com flange

bucha esférica

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D - Ajuste

• Tolerância no alojamento - H7

• Tolerância no eixo - f7 ou g6

E - Instalação das buchas

Utilize um mandril perfeitamente cilíndrico e polido (uma vez a operação completada, restitua asferramentas ao depósito depois que as untar com graxa).

1. Como montar uma bucha com uma prensa;

• coloque a arruela 1 no mandril;

• introduza o mandril na bucha;

• empurre esta última para dentro da peça; e

• quanto aos ajustes, veja o tópico apropriado sobre os ajuste forçados sobre pressão.

bucha arruela mandril extrator

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2. Desmontagem de um mandril

• monte o extrator 3 no conjunto;

• aparafuse até que o mandril esteja completamente retirado;

• velocidade rotativa elevada;

• pequenas cargas;

• nenhum movimento axial; e

• nenhum movimento alternativo.

Estas buchas devem ser montadas só com mandril e depois não devem sercalibradas com alargador, visto que as navalhas do alargador cisalharãoas esferas de bronze sinterizado e as rebarbas entupirão os orifícios delubrificação.

Buchas de bronze impregnadas de teflon (chamadas buchas DU na França)

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A - Definição

Em sua fabricação, utilizam-se diferentes plásticos, sendo o politetrafluoretileno (PTFE) o maislargamente usado.

Este tipo de bucha apresenta a vantagem da excelente combinação das propriedades de fricçãoofertadas pelo PTFE. Não é uma matéria de fricção auto-lubrificadora, pois funciona sem lubrificante.De qualquer modo, não há dificuldade nenhuma quanto à presença de um lubrificante que muitasvezes possa ser um aditivo positivo.

B - Composição

Esta bucha é composta de três camadas:

• um suporte de uma folha de aço estanhada para protegê-la contra a corrosão;

• uma camada intermediária de bronze sinterizado misturado com PTFE e um fino pó de chumbo; e

• uma camada superficial que é uma mistura de teflon e um fino pó de chumbo, com espessura de25m aproximadamente.

C - Peças diferentes

Esta combinação de matérias pode servir para fabricar as peças seguintes:

• buchas curvadas ou enroladas a partir de uma chapa de aço;

• arruelas de empuxo; e

• tiras de fricção.

D - Ajustes

1. Ajuste forçado sob pressão

Por causa da elasticidade de metais, duas peças podem ser montadas a frio.

camada superficial

camada intermediária de bronze impregnado

suporte de aço

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112112112112112 – SENAI-RJ

A montagem de duas peças deve seguir os procedimentos abaixo:

• as superfícies devem estar polidas e ter chanfros para facilitar a montagem;

• lubrificar as duas superfícies de contato;

• assegurar-se de que as linhas de eixo das duas peças estejam concêntricas;

• logo no início da operação a peça a ser montada deve ser corretamente alinhada;

• a força requerida para realizar o ajuste deve ser exercida paralelamente ao eixo, evitando assimflambagem; e

• a velocidade de penetração deve ser reduzida a fim de não danificar as superfícies de contato.

Detalhes da operação

Afim de efetuar um ajuste correto, tome em consideração os aspectos seguintes:

• o valor da força necessária para efetuar o ajuste;

• especificações dimensionais e possibilidades de manipulação das peças; e

• peças cujas dimensões sejam relativamente reduzidas e fáceis de manejar montam-se num balancim(Q = 1500daN).

Buchas Especiais

O avanço da tecnologia nos apresenta novos tipos de buchas como o rolamento roto-linear RRL,por exemplo, que está melhor apresentado no item “ Rolamento”, visto que a designação dada porfabricantes é Rolamentos Roto-Lineares.

F = peça fêmea M = peça macho

M

ab

c

M

90o

M

P

T T T

F F F

cab

90o

M

MP

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Projeto de Mancal

Qual é a finalidade da árvore? O que é que causa as forças externas? A árvore está dentro de umacaixa? Os mancais são auto-alimentados ou o lubrificante vem de um reservatório que também é usadopara outros fins? Depois que se conhecem as respostas a estas perguntas, o projeto pode começar.

O diâmetro e o comprimento do mancal dependem da grandeza da carga unitária. A relaçãocomprimento-diâmetro I/d depende de se esperar ou não que o mancal trabalhe em condições de películaespessa. Um mancal longo (grande relação I/d) reduz o coeficiente de atrito e o fluxo de óleo pelasextremidades e, portanto, é desejável onde existir película delgada ou lubrificação limite. Por outro lado,quando ocorrer lubrificação forçada ou positiva, a relação I/d será relativamente pequena. Esses mancaistêm maior fluxo de óleo pelas extremidades e, por isso, trabalham mais frios. Em geral, a prática correnteé usar uma relação I/d próxima da unidade e então aumentar esta relação, se for provável ocorrerlubrificação com película delgada ou decrescê-la para lubrificação com filme espesso ou altas temperaturas.Se a deflexão da árvore for grande, deve-se usar mancais curtos, para evitar o contato metal nasextremidades dos mancais.

Mancais de rolamento

Constituição

Para deslocar um bloco de pedra, podemos, em lugar de deslizá-lo sobre o solo, montá-lo sobre rolos.

Durante o movimento, temos simultaneamente o rolamento do bloco A sobre os rolos C e o rolamentodos rolos C sobre o solo. O bloco avança portanto duas vezes mais rápido que os rolos, que saem atrásdo bloco e são recolocados na frente. O atrito de deslizamento é trocado pelo atrito de rolamento, que ébem menor.

Da mesma forma, para fazer girar um eixo A dentro de um mancal fixo B (figura a seguir),podemos, em lugar de deslizar o eixo A sobre o mancal B, montá-lo sobre rolos C. Ocorrerá,simultaneamente, o rolamento do eixo A sobre os rolos C e o rolamento dos rolos C sobre o mancal B.

A

B C P

F

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Para evitar a recolocação dos rolos da frente para trás, colocam-se rolos em toda a circunferênciado mancal (figura a seguir).

Só os rolos inferiores suportam as cargas P do conjunto.

Evitamos assim o atrito de deslizamento, trocando-o pelo atrito de rolamento, que é muito menor.

O funcionamento é o mesmo se o eixo A é fixo e o mancal B é giratório.

É difícil montar com precisão os rolos entre o eixo e o mancal, e freqüentemente os materiaisusados na fabricação do eixo e do mancal são de dureza insuficiente, sofrendo rápido desgaste. Éportanto preferível fabricar, em um mesmo conjunto, os rolos e os caminhos, pistas de rolamento,montando os rolos entre as pistas interna e externa. Este conjunto constitui um rolamento (figura aseguir).

Pode-se observar, na figura seguinte, um rolamento e seus elementos constituivos.

C A

B

P

w

fixo

w

A

B

P

R1

R2R3

R4

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Elementos rolantes

Os elementos rolantes de um rolamento podem ser esferas ou rolos; os rolos podem ser cilíndricos,cônicos ou abaulados. Um caso particular de rolos são os rolos tipo agulha, que vêm a ser constituídospor rolos cilíndricos de diâmetro extremamente pequeno em relação ao seu comprimento.

Espaçadores

Os espaçadores destinam-se a manter os elementos rolantes em sua posição e evitar o atrito entre eles.

Dois anéis concêntricos

Os anéis concêntricos contêm as pistas de rolamento, sendo um anel com a pista externa e um anelcom a pista interna .

anel externo

anel interno

pista interna

espaçador

esferapista externa

gorne do anel externo

canal ou gorne do anel interno

anel internoanel externo

porta-esferas ou separador

esfera

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Materiais e acabamento dos rolamentos

Os elementos rolantes e os anéis são fabricados, geralmente, com aço de alto teor de carbono e decromo, endurecido para 58 a 65 Rockwell C, por exemplo, um aço da série 52100 que tem, normalmente,1% de carbono e, aproximadamente, 1,5% de cromo. A dureza típica varia, na prática, de 58 a 62Rockwell C, o que dá uma resistência à tração de, aproximadamente, 140 kg/mm2. O níquel e omolibidênio também são usados como elementos de liga. Algumas vezes, emprega-se aço de superfíciecarbonetada. A dureza é importante, do ponto de vista de desgaste (logo, de fadiga). Assim, umadureza de 50 Rockwell C proporciona apenas cerca de metade da vida em relação à dureza de 60Rockwell C.

Os diâmetros dos corpos rolantes em um determinado rolamento devem ser muito aproximadamenteos mesmos, admitindo-se uma diferença máxima de 0,00127mm a 0,00254mm, uma vez que, do contrário,a carga não será uniformemente distribuída entre os vários elementos, induzindo, portanto tensõesexcessivas nos mesmos.

Os separadores são feitos, em geral, com aços de baixo carbono, mais maleáveis. Existem , entretanto,rolamentos que exigem outros materiais para fabricação dos separadores. Neste casos, são empregadoso bronze, ferro-bronze silicoso, bronze fosforoso, “monel S” e materiais fenólicos.

Condições de emprego dos mancais de rolamento

Provavelmente, a vantagem mais importante dos mancais de rolamento é a de que o atrito napartida não é superior ao de operação, em contraste com o atrito inicial de metal com metal que seobserva nos mancais de deslizamento. Isto significa que o “coeficiente de atrito” varia pouco com acarga e a velocidade, exceto nos casos extremos. Esta propriedade torna os mancais de rolamentosparticularmente indicados para elementos de máquinas que devem sofrer paradas e partidas freqüentese que partem sob cargas, como os eixos de carros ferroviários.

Uma outra característica de diversos tipos de mancais de rolamentos é a de que eles são capazesde suportar esforços radiais e axiais. Os mancais de rolamentos requerem pouco lubrificante e pequenamanutenção; ocupam um espaço axial menor que os mancais lisos, mas um maior espaço radial; sãomais ruidosos e mais caros que estes últimos e têm vida limitada como decorrência das altas tensões(repetidas) em suas pistas, o que resulta em eventual falha por fadiga.

Os mancais de deslizamento e os de rolamento apresentam, um com o outro, vantagens relativasque tornam um ou outro tipo mais indicado para determinada aplicação.

Assim, não se pode dizer que um é melhor que o outro, exceto em relação a um determinadoproblema. Mesmo assim, ainda ocorrem discordâncias de pontos de vista entre engenheiros sobre qualdos mancais é melhor.

Os mancais de rolamentos são elementos de máquinas especializados e padronizados, que o projetistanão projeta mas apenas escolhe de um catálogo. Contudo, examinaremos, resumidamente, asconsiderações básicas de emprego dos rolamentos.

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Capacidade de carga

A intensidade de carga que pode ser suportada com segurança por um mancal de rolamento variade acordo com o tipo de rolamento. Por exemplo, os rolamentos de rolos têm capacidade de cargasuperior à dos rolamentos de esferas, pois a superfície teórica de contato de um rolo é um segmento dereta, e a superfície teórica de contato de uma esfera é um ponto.

Porém, em função da deformação elástica das peças e da forma da pista dos rolamentos, o contatoefetua-se, no primeiro caso, segundo um retângulo, e no segundo caso, segundo uma elipse.

A capacidade de carga varia igualmente com as dimensões dos rolamentos, diâmetro dos elementosgirantes, espessura dos anéis, número de esferas ou de rolos que suportam a carga etc.

Os fabricantes de rolamento prevêem cargas de choque típicas dos rolamentos de muitos valoresdiferentes, e o utilizador escolhe o rolamento mais apropriado ao seu uso no catálogo do fabricante.

Direção da carga

As cargas que atuam em um eixo em rotação resumem-se em cargas radiais F1 e cargas axiais F2.Os fabricantes prevêem rolamentos que suportam somente cargas radiais, somente cargas axiais oucargas radiais e axiais combinadas.

O utilizador precisa conhecer a direção dos esforços sobre o mancal e escolher o rolamento adequado.

rolo esferaA B

R1 R2

R3

FF1

F2

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118118118118118 – SENAI-RJ

Dilatação térmica

O material pode sofrer um alongamento sob o efeito do aumento de temperatura. A montagem dosrolamentos deve permitir a dilatação do eixo.

Uma forma de permitir esta dilatação é montando um rolamento bloqueado e um livre. O rolamentobloqueado serve de apoio radial e determina o posicionamento axial em ambos os sentidos. Deve,portanto, estar fixado axialmente na sua posição tanto no eixo como no alongamento.

O rolamento livre serve unicamente de apoio radial e deve permitir o deslocamento axial provocadopela dilatação.

Outra forma é compor um arranjo onde cada um dos rolamentos fixa o eixo axialmente em umsentido somente. Conhecido como bloqueio bilateral, é utilizado principalmente em eixos curtos, porémdeverá ser observada uma folga axial mínima entre os rolamentos, a fim de permitir o deslocamentoaxial provocado pela dilatação.

Flexão

O eixo pode sofrer uma flexão sob o efeito de forças às quais é submetido. Caso ocorra a flexão,o anel interno do rolamento será solicitado em rotação, seguindo um eixo YY’, e o anel externoseguindo o eixo normal de rotação XX’. Os dois anéis em rotação, seguindo eixos diferentes, terão umfuncionamento diferente. Os fabricantes prevêem rolamentos que permitam certo desalinhamentoentre os dois anéis: são os rolamentos à rótula, que devem ser usados quando a flexão for inevitável.

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Tipos de rolamentos

Os tipos básicos de rolamentos de esferas ou rolos, que se fabricam atualmente, já tinham sidodesenvolvidos na década de 1930. Não houve nenhuma grande mudança em sua construção básica.Tem havido porém um grande número de melhorias no projeto interno, algumas recentemente, nosentido de otimizar as dimensões dos corpos rolantes e pistas, a fim de se obter a máxima capacidadede carga possível. Os projetos de desenvolvimento atuais visam principalmente a criação de unidadeou conjuntos de rolamentos especiais para certas aplicações. A idéia é entregar uma unidade completae pronta para ser montada diretamente na máquina. Descreveremos a seguir os tipos mais comuns derolamentos, com suas aplicações e características particulares.

Rolamento rígido de uma carreira de esferas

O rolamento rígido de uma carreira de esferas é de construção simples, não separável. É semdúvida o tipo mais comum de rolamento. As esferas são relativamente grandes e correm em pistas emforma de canal, possibilitando ao rolamento suportar cargas radiais e axiais em ambos os sentidos. Orolamento pode trabalhar em altas rotações e é de lubrificação e supervisão relativamente simples,possuindo capacidade muito limitada para absorver erros de alinhamento.

XX’

XX

Y’X’XYY’X’XY

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120120120120120 – SENAI-RJ

Os rolamentos rígidos de esferas também são fabricados com uma placa de proteção ou de vedaçãoem um ou ambos os lados (figura a seguir). A placa é fixada em uma ranhura no anel externo e evitaa entrada de material estranho no rolamento. Os rolamentos com duas placas de proteção ou devedação são preenchidos com a quantidade correta de graxa quando são fabricados e,conseqüentemente, não necessitam de uma relubrificação. Estes rolamentos são freqüentementechamados de rolamentos blindados, ou ainda, rolamentos lubrificados para a vida.

Os rolamentos blindados podem ser fornecidos com vários tipos de graxa, para atender a diferentesfaixas de temperatura.

Os rolamentos rígidos de esferas são também fornecidos com uma ranhura para anel de retenção.Este pode ser encaixado na ranhura e com isto a fixação axial do rolamento torna-se mais simples.

Exemplo de aplicação - O eixo deste ventilador é suportado por dois rolamentos rígidos de umacarreira de esferas com placas de vedação tipo Z.

Nesta aplicação as placas têm a função de evitar que a graxa, que é pressionada pela engraxadeira,passe através do rolamento e se acumule dentro do alojamento entre os rolamentos, onde não seria denenhuma utilidade (figura a seguir).

N NR

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Características

Capacidade de carga radial: alta.

Axial: baixa, em ambos os sentidos.

Capacidade de rotação: alta, podem trabalhar em altas rotações.

Montagem: necessitam de bom alinhamento entre o eixo e o alojamento.

Rolamento rígido de duas carreiras de esferas

Os rolamentos rígidos de duas carreiras de esferas (figura a seguir) são similares, na construção,aos rolamentos rígidos de uma carreira. O grande número de esferas dá a estes rolamentos uma altacapacidade de carga radial. A construção mais recente, sem rasgos de entrada das esferas, faz comque estes rolamentos, agora, possam suportar cargas axiais em ambos os sentidos. Não podem absorverdesalinhamentos angulares, pois estes fariam com que as esferas e as pistas fossem submetidas aintensas e inaceitáveis cargas.

Características

Capacidade de carga radial: alta, maior que no rolamento rígido de uma carreira.

Axial: baixa, em ambos os sentidos.

Capacidade de rotação: média, não podem trabalhar com rotações altas.

Montagem: necessitam de um alinhamento rigoroso entre o eixo e o alojamento.

Rolamento de uma carreira de esferas de contato angular

Os rolamentos de uma carreira de esferas de contato angular (figura a seguir) mostram grandessimilaridades com os rolamentos rígidos de uma carreira de esferas. A diferença é que as pistas sãoinclinadas entre si formando um ângulo de contato. Conseqüentemente, este rolamento pode suportar

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

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em um sentido cargas axiais mais altas que um rolamento rígido de esferas de igual tamanho. Entretanto,não pode ser solicitado no sentido oposto, já que não há pistas desse lado para suportar as cargas. Istosignifica que um rolamento de esferas de contato angular não pode ser usado sozinho; sempre tem deser aplicado com um outro que suporte carga axial no sentido oposto.

Possuem apenas uma limitada capacidade de absorver erros de alinhamento.

Os rolamentos de uma carreira de esferas de contato angular são freqüentemente montados lado alado. Eles podem ser dispostos de modos diferentes em O (back-to-back), em X (face-to-face). Afim de tornar possível o uso de algum destes arranjos, é necessário que os rolamentos tenham sidofabricados para montagem em pares.

Isto significa que as faces laterais dos anéis devem ser retificadas de forma a haver uma corretafolga interna axial e uma distribuição de carga uniforme.

Os rolamentos de uma carreira de esferas de contato angular são fabricados normalmente comângulo de contato de 40%, mas existem rolamentos com ângulo de contato de 15% e de 25%.

Exemplo de aplicação - um rolamento de uma carreira de esferas de contato angular pode, porexemplo, ser usado no fuso de uma furadeira manual elétrica. Devido à posição inclinada das pistas, orolamento de esferas de contato angular é capaz de suportar a carga axial que surge durante a operaçãode furação (figura a seguir).

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Características

Capacidade de carga radial: alta.

Axial: alta, em apenas um sentido.

Capacidade de rotação: alta, podem trabalhar em altas rotações.

Montagem: necessitam de um bom alinhamento entre o eixo e o alojamento.

Rolamento de duas carreiras de esferas de contato angular

O rolamento de duas carreiras de esferas de contato angular (figura a seguir) tem característicassimilares a dois rolamentos de uma carreira de esferas de contato angular montados na posição O.

Certas aplicações consistem em apenas um desses rolamentos. O cubo de roda de um automóvelpode ser citado como um exemplo deste tipo de aplicação. Os rolamentos de duas carreiras podemsuportar cargas axiais em ambos os sentidos. Porém, como possuem rasgo de entrada de esferas emum dos lados, se for aplicada uma carga axial predominantemente maior num dos sentidos, o rolamentodeverá ser disposto de forma que esta carga axial não seja dirijida contra o rasgo de entrada. Este tipode rolamento possue apenas uma limitada capacidade de absorver erros de alinhamento.

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Características

Capacidade de carga radial: alta.

Axial: alta, em ambos os sentidos.

Capacidade de rotação: média, não podem trabalhar em rotações muito altas.

Montagem: necessitam de um bom alinhamento entre o eixo e o alojamento.

Rolamento de rolos cilíndricos

Os rolamentos de rolos cilíndricos são fabricados predominantemente em tipos de uma carreira derolos, os quais diferem entre si pela disposição dos flanges de guia. Os rolos são guiados por flangesincorporados ao anel interno ou externo.

O anel com flange e a gaiola retêm os rolos, formando um conjunto que pode ser separado do outroanel. A característica separável destes rolamentos facilita a montagem e desmontagem em certoscasos. Os rolamentos de rolos cilíndricos podem suportar elevadas cargas radiais, mas nenhumacapacidade de carga axial, pelo fato de que as faces dos rolos cilíndricos transmitem a carga axialdeslizando contra os flanges. Os rolamentos de rolos cilíndricos permitem um ligeiro desalinhamentoangular do eixo em relação ao alojamento do rolamento.

O rolamento de uma carreira de rolos cilíndricos é fabricado em vários tipos, possuindo váriasdisposições diferentes dos flanges.

Os rolamentos do tipo NU possuem dois flanges integrados no anel externo e anel interno semflanges, enquanto que o tipo N possui dois flanges integrados no anel interno e anel externo semflanges. Eles permitem um deslocamento axial da caixa em relação ao eixo dentro de certos limites(ver as tabelas de rolamentos), em ambos os sentidos, e também são utilizados como rolamentoslivres.

Os rolamentos de rolos cilíndricos do tipo NJ possuem dois flanges integrados no anel externo e umno anel interno e pode ser utilizado para a fixação axial do eixo em um sentido.

Os rolamentos de rolos cilíndricos do tipo NUP também têm dois flanges integrados no anel externo.

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O anel interno possui um flange integrado e um anel-flange solto. Estes rolamentos podem ser utilizados,portanto, para fixar o eixo em ambos os sentidos.

Em conjunto com o anel de encosto HJ, os rolamentos do tipo NJ podem efetuar uma fixação axialdo eixo em ambos os sentidos, e os rolamentos do tipo NU podem fixar o eixo axialmente em umsentido. Não é aconselhável colocar um anel de encosto em ambos os lados do rolamento do tipo NU,pois isto pode provocar uma compressão axial dos rolos.

Características

Capacidade de carga radial: alta.

Axial: nenhuma.

Capacidade de rotação: média, não podem trabalhar em rotações muito altas.

Montagem: necessitam de um bom alinhamento entre o eixo e o alojamento.

tipos de rolamento

séries mais comuns para cada tipo de rolamento

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Rolamento de agulhas

Sob o ponto de vista construtivo, os rolamentos de agulhas (figura a seguir) se assemelham aosrolamentos de rolos cilíndricos.

As dimensões dos rolos e o método de guiá-los são as características diferentes entre esses doistipos de rolamentos. O diâmetro dos rolos tipo agulha é pequeno, geralmente de 1,5 a 5mm e ocomprimento é normalmente 2,5 vezes o seu diâmetro. O diâmetro dos rolos nos rolamentos de roloscilíndricos é consideravelmente maior e o comprimento é aproximadamente de 1 a 1,6 vezes a medidado diâmetro.

Os rolamentos de agulhas são fabricados em vários tipos diferentes e são indicados para aplicaçõescujo espaço radial é reduzido. Se o espaço disponível é muito pequeno, os rolamentos de agulhas sãousados sem o anel interno ou sem os dois anéis, ou seja, apenas uma gaiola de agulhas. As gaiolas deagulhas são constituídas de agulhas presas por uma gaiola, que trabalham em pistas usinadas no eixoe na caixa.

Uma bucha de agulhas é obtida pela combinação de um conjunto de agulhas com um anel externofeito de aço prensado. A gaiola geralmente é de aço prensado, mas gaiolas de plástico são tambémutilizadas. A bucha de agulhas apresenta as mesmas vantagens do rolamento de agulhas, e, devido àbaixa altura da seção, é indicada para certas aplicações onde uma gaiola de agulhas não pode serempregada, devido à dificuldade de se temperar a pista externa na caixa.

Características

Capacidade de carga radial: alta.

Axial: nenhuma.

Capacidade de rotação: média, não podem trabalhar em altas rotações.

Montagem: necessitam de um rigoroso alinhamento entre o eixo e o alojamento.

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

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Rolamento de rolos cônicos

Os rolamentos de rolos cônicos (próxima figura) têm um grande número de aplicações na indústriamecânica e, em particular, na área automobilística. Em um rolamento de rolos cônicos, a linha de ação decarga sobre o rolo forma um ângulo com o eixo do rolamento. Estes rolamentos são particularmenterecomendados quando agem cargas combinadas ( radial e axial). Os rolamentos são do tipo separável,isto é, o anel externo (capa) e o anel interno com a gaiola e os corpos rolantes (cone) podem sermontados separadamente. Os rolamentos de rolos cônicos são sempre montados em pares, por suportaremcargas axiais somente em um sentido. Devido ao fato de a pista ser de contato angular, surge uma cargaaxial sempre que uma carga radial for aplicada neste rolamento ( carga axial induzida). Possuem apenasuma limitada capacidade de absorver erros de alinhamento e necessitam de regulagem do jogo axial.

Características

Capacidade de carga radial: alta.

Axial: alta, em apenas um sentido.

Capacidade de rotação: média, não podem trabalhar em altas rotações.

Montagem: necessita de um bom alinhamento entre o eixo e o alojamento.

Rolamento axial de esferas de escora simples

Os rolamentos axiais de esferas de escora simples possuem uma carreira de esferas, mantida emposição por uma gaiola e dois anéis com pistas circulares de pouca profundidade.

O anel de eixo tem um furo um tanto menor que o anel de caixa e é posicionado pelo eixo. O anelde caixa tem um diâmetro externo um tanto maior que o anel de eixo. O rolamento pode suportarcarga axial em apenas um sentido e não resiste a cargas radiais. Os rolamentos axiais de esferas deescora simples não podem ser empregados em conjunto com mancais de deslizamento, pois a folgadestes mancais pode aumentar em operação e então o rolamento axial ficaria sujeito à carga radial.Isto conduziria a uma falha prematura da gaiola. Não podem absorver qualquer desalinhamento angularque ocorra entre o eixo e o alojamento do rolamento.

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Exemplo de aplicação – As cargas do gancho de um guindaste são suportadas por um rolamentoaxial de esferas de escora simples.

Características

Capacidade de carga radial: nenhuma.

Axial: alta, em apenas um sentido.

Capacidade de rotação: baixa, não podem trabalhar em rotações elevadas, em virtude da forçacentrífuga exercida sobre as esferas.

Montagem: necessitam de um rigoroso alinhamento entre eixo e o alojamento.

Rolamento axial de esferas de escora dupla

Os rolamentos axiais de esferas deste tipo podem suportar cargas axiais em ambos os sentidos e,portanto, podem ser utilizados para fixar o eixo em ambos os sentidos. Eles não devem ficar sujeitos acargas radiais.

Os rolamentos axiais de esferas de escora dupla são compostos de um anel de eixo, dois anéis decaixa com superfície de assento plana ou esférica e duas gaiolas axiais de esferas. Eles são separáveis.Os anéis de caixa e as gaiolas de esferas são idênticos aos rolamentos axiais de esferas de escorasimples correspondentes.

Características

Capacidade de carga radial: nenhuma.

Axial: alta, em ambos os sentidos.

Capacidade de rotação: baixa, não podem trabalhar em rotações elevadas, em virtude da forçacentrífuga exercida sobre as esferas.

Montagem: necessitam de um rigoroso alinhamento entre eixo e o alojamento.

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

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Rolamento autocompensador de esferas

Os rolamentos autocompensadores de esferas têm duas carreiras de esferas e uma pista esféricacomum no anel externo, que confere ao rolamento a propriedade de ser auto-alinhável, permitindopequenos desalinhamentos angulares do eixo em relação ao alojamento do rolamento. São, portanto,especialmente indicados para aplicações nas quais podem produzir-se desalinhamentos por erros demontagem ou por flexão do eixo. O desalinhamento angular permissível varia de 1,5% a 3% de acordocom o tamanho de série dos rolamentos. O rolamento pode suportar cargas axiais leves como tambémcargas radiais.

Os rolamentos autocompensadores são necessários em aplicações nas quais o eixo é suportado porrolamentos em caixas separadas, uma vez que não é possível alinhar as caixas com suficiente precisãopara prevenir inclinação dos rolamentos. Os rolamentos autocompensadores de esferas são usadoslargamente nas caixas padronizadas.

Estes rolamentos usualmente tem furos cônicos e são montados sobre buchas de fixação.

Características

Capacidade de carga radial: baixa.

Axial: baixa, em ambos os sentidos.

Capacidade de rotação: média, não podem trabalhar em altas rotações.

Montagem: são projetados para absorver ligeiros desalinhamentos entre o eixo e o alojamento.

Rolamento autocompensador de rolos

Os rolamentos autocompensadores de rolos possuem duas carreiras de rolos, que operam sobreuma pista esférica comum no anel externo, e duas pistas no anel interno inclinadas, formando um

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

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ângulo com o eixo do rolamento. Estes rolamentos são auto-alinhantes e não são afetados por pequenosdesalinhamentos angulares do eixo em relação ao alojamento do rolamento ou flexões do eixo. Alémdas cargas radiais, os rolamentos podem suportar cargas axiais atuando em ambos os sentidos. Odesalinhamento angular permissível com os rolamentos autocompensadores de rolos varia de 1 a2,5%, de acordo com a série do rolamento escolhido.

Exemplo de aplicações – O eixo de vagões ferroviários é suportado por dois rolamentosautocompensadores de rolos (figura a seguir). O alojamento do eixo se inclina devido ao sistema desuspensão utilizado. Quando um trem executa uma curva, a caixa foge do alinhamento com o eixo.

Uma grande quantidade de rolamentos autocompensadores de rolos é produzida com furo cônico,o que facilita a montagem e desmontagem por meio de bucha de fixação, buchas de desmontagem oudiretamente em assentos cônicos do eixo.

Características

Capacidade de carga radial: média.

Axial: média, em ambos os sentidos.

Capacidade de rotação: baixa, não podem trabalhar em alta rotações.

Montagem: são projetados para absorver ligeiros desalinhamentos entre o eixo e o alojamento dorolamento.

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Rolamento axial autocompensador de rolos

Os rolamentos axiais autocompensadores de rolos são usados para altas cargas axiais. A pistaesférica dá a propriedade de autocompensação ao rolamento. O rolamento pode suportar elevadascargas radiais tão bem quanto as axiais.

É fabricado com dois tipos de gaiolas: usinada de latão ou prensada de aço.

Os rolamentos axiais autocompensadores de rolos são usados em muitas aplicações tais como:pontes móveis, guindastes, eixos propulsores e turbinas.

Exemplos de aplicação – O eixo de um gerador vertical é suportado por um rolamento axialautocompensador de rolos e por um rolamento autocompensador de rolos radial.

Neste caso, o rolamento axial também suporta cargas radiais.

Características

Capacidade de carga radial: alta.

Axial: alta, em apenas um sentido.

Capacidade de rotação: média, não podem trabalhar em altas rotações.

Montagem: são projetados para absorver ligeiros desalinhamentos entre o eixo e o alojamento.

Rolamento com furo cônico

Certos tipos de rolamentos, tais como os rolamentos autocompensadores de esferas, auto-compensadores de rolos e rolamentos de duas carreiras de rolos cilíndricos, são fabricados numaversão com furo cônico. No caso de rolamentos de tamanho médio e pequeno a conicidade é 1 por 12,e para grandes rolamentos, 1 por 30. Os rolamentos com furo cônico podem ser montados sobrebuchas de fixação, buchas de desmontagem ou em eixos com assento cônico.

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Bucha de fixação

É a bucha de espessura fina, cuja fenda é posicionada sobre o eixo. Tem superfície externa cônica,que serve de assento ao rolamento. A bucha possui uma seção rosqueada para receber a porca defixação. Esta porca é usada para deslocar o rolamento na bucha até que esta se prenda firmemente noeixo. A porca é mantida em posição por uma arruela de trava. Quando a porca estiver apertada, umadas pontas da arruela de trava é dobrada para dentro de um entalhe existente na porca. A lingüetainterna da arruela de trava se encaixa numa ranhura de bucha e impede que a porca e a própriaarruela girem.

A bucha de fixação é geralmente empregada quando os rolamentos devem ser montados em eixoslisos. É fácil a montagem e desmontagem dos rolamentos em buchas de fixação e, conseqüentemente,estas são geralmente usadas em arranjos simples de rolamentos, empregando caixas padronizadascom base.

Os tipos de rolamentos mais empregados com buchas de fixação são os rolamentosautocompensadores de esferas e autocompensadores de rolos, mas outros tipos de rolamentos, comoos rígidos de esferas podem ser montados com buchas de fixação. Uma outra facilidade, além damontagem e desmontagem obtida com as buchas de fixação, é que podem ser usados eixos usinadoscom uma tolerância relativamente grande.

Contudo, os rolamentos montados sobre buchas de fixação não podem ser empregados paraaplicações que requerem grande precisão.

Buchas de desmontagem

A bucha de desmontagem, como a bucha de fixação, possui fenda mas não possui nenhuma porcapara empurrar o rolamento sobre ela. A bucha de desmontagem, ao contrário, é empurrada entre oeixo e o rolamento por meio de uma porca posicionada no eixo. Uma porca KM do mesmo tipo deporca usada com a arruela de trava MB na bucha de fixação pode ser usada para este propósito. Parase retirar a bucha de desmontagem, uma porca apropriada é posicionada na seção rosqueada dabucha e apertada contra o rolamento até que a bucha se solte. Em aplicações de rolamentos combuchas de desmontagem, a tolerância exigida para o eixo não é tão rigorosa como nos casos dosrolamentos com furo cilíndrico, diretamente no eixo.

Os eixos fabricados com assentos cônicos (figura a seguir) são uma solução onerosa. Emconseqüência são raramente empregados, exceto em máquinas de alta precisão ou altíssimas solicitaçõesde carga.

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Mancais Y

Arranjos de rolamentos simples e econômicos podem ser conseguidos utilizando-se os mancais Y.A sua construção especial os tornou populares em máquinas agrícolas e de construção, transportadores,ventiladores e também em máquinas para produção de alimentos e embalagens, e hoje se utiliza naindústria em geral.

O mancal Y é composto de um rolamento Y (um rolamento rígido de esferas especial) e uma caixaadequada de ferro fundido cinzento ou de chapa de aço prensada.

Os mancais Y podem absorver pequenos erros iniciais de alinhamento, porém, não permitemdeslocamentos axiais e, assim sendo, não são adequados para trabalhar com rolamentos livres. Adistância entre os rolamentos, portanto, deve ser curta ou eles devem ser aplicados em estruturasmetálicas flexíveis, para evitar que fiquem sujeitos a sobrecargas axiais, por exemplo, como resultadode uma dilatação térmica do eixo.

Rolamentos Y

Os rolamentos Y são rolamentos rígidos de esferas, vedados em ambos os lados e que possuemsuperfície externa esférica. Eles são facilmente fixados no eixo através de um anel de trava excêntrico,dois parafusos de trava inseridos no anel interno largo ou uma bucha de fixação.

Os rolamentos Y são fornecidos contendo uma quantidade apropriada de graxa à base de lítio. Elesgeralmente não requerem manutenção, porém, se necessário, podem ser relubrificados através de umou dois furos no anel externo. A faixa de trabalho admissível é de -30 a +110 graus centígrados.

Caixas para rolamentos

As caixas, com os correspondentes rolamentos montados, constituem mancais econômicos e defácil manutenção.

São feitas em ferro fundido cinzento ou nodular. As tolerâncias de usinagem do assento do rolamentona caixa são tais que fica assegurado um ajuste folgado do anel externo e, na maioria dos casos, alargura do assento deixa os rolamentos livres axialmente. Desta forma, a dilatação do eixo e os pequenoserros dimensionais e de posicionamento na montagem podem ser absorvidos na própria caixa.

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

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Mediante a introdução dos anéis de bloqueio pode-se conseguir a fixação axial do rolamento. Se orolamento é montado sobre bucha de fixação e se vai empregar só um anel, este deverá ser colocadoao lado do rolamento em que está a porca de fixação. O rolamento então se desloca de sua posiçãocentral de uma distância igual à metade da largura do anel de bloqueio.

As caixas são fornecidas com vedadores. Os vedadores de feltro, a menos que se indique ocontrário, consistem de tiras de feltro, que são empregadas normalmente para velocidades periféricasde até 4m/s e +100 graus centígrados. Antes de montar, as tiras de feltro deverão ser mergulhadasem óleo quente durante alguns minutos. Esta faixa de temperatura de funcionamento também éaplicada aos novos vedadores de lábio duplo, de construção bipartida e feitos de poliuretano, comperiférica de até 8m/s.

Montagens de rolamentos

A montagem a seguir mostra rolamentos autocompensadores de dupla carreira de rolos, com fixaçãodos dois anéis internos e um anel externo, visando compensar a dilatação do eixo.

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A montagem acima, mista com rolamento rígido de uma carreira de esferas e rolamento de rolostipo NU, mostra o rolamento rígido fixo no eixo através de porca Km e arruela MB e no alojamentoatravés de anel elástico e o batente da tampa, e o rolamento de rolo fixo tanto no eixo como noalojamento através de anel elástico. Para prever a dilatação do eixo é utilizado este tipo de rolamentode rolo, que permite esta dilatação através do anel interno do rolamento de rolo.

A montagem acima é de rolamentos de rolos cônicos em X. Observe que o X considera o sentidode carga em cima dos rolos (não o eixo dos rolos). Este tipo de montagem é utilizado normalmentequando o eixo gira, ficando o alojamento como apoio.

Note que a distância entre os anéis externos dos rolamentos é maior que a distância dos anéisinternos. Isto lhes dá maior estabilidade.

O ajuste da folga dos rolamentos é feito através do espaçador existente entre a tampa e o alojamento.Aperta-se até travar o rolamento, tira-se a medida e adiciona-se a folga conforme tabela do fabricante,obtendo a espessura do calço.

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Este tipo de montagem acima é normalmente utilizado quando o alojamento gira, o que faz com queele fique apoiado no eixo. Observe que a distância entre os anéis internos dos rolamentos é maior doque a distância entre os anéis externos. Esta montagem em O assim é chamada porque o sentido dascargas sobre os rolos do rolamento formam um O.

A folga existente entre o alojamento e as tampas serve para confirmar que os anéis externos dosrolamentos estão fixos. O ajuste da folga deste tipo de montagem se faz apertando-se a porca Km atéque os rolamentos fiquem presos e depois afrouxando-os 1/4 de volta, ou utilizando a tabela de folgasdo fabricante.

Mancal de escora vertical mancal de dupla escora

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A montagem acima é feita com dois rolamentos de rolos (NU) e um rolamento de contato angularde uma carreira de esferas ( observe que o anel interno do rolamento de contato angular é compostode dois anéis).

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Vamos praticar?1. O que são guias?

2. Quais são as condições necessárias ao funcionamento de uma guia?

3. Como são classificados as guias?

4. Como deve ser feita a escolha da forma construtiva de uma corrediça de uma guia de deslizamento,para que o movimento seja possível?

5. O que são guias de deslizamento com dois graus de liberdade?

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

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6. O que são guias de deslizamento com um grau de liberdade?

7. Dê dois exemplos de guias de deslizamento com um grau de liberdade.

8. Dê dois exemplos de guia de deslizamento com dois graus de liberdade.

9. Como deve ser feita a escolha de forma construtiva de um mancal de deslizamento, para que omovimento seja possível?

10. Quantos graus de liberdade permite o mancal cilíndrico?

11. O mancal cilíndrico necessita de comprimento? Qual?

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

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12. Por que o mancal cônico só é usado em aplicações especiais?

13. Em que influi o comprimento de um mancal de deslizamento?

14. Qual a influência da dilatação térmica em um mancal de deslizamento?

15. Relacione sete materiais empregados na fabricação de rolamentos?

16. Na utilização de buchas em mancais, devemos ter atenção em relação ao alinhamento, paranão haver jogo com eixo.

( ) certo ( ) errado

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

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17. Podemos ter buchas em mancais em um só bloco ou buchas bipartidas. No primeiro caso aprincipal desvantagem é:

a) a fabricação

b) retirada ou eliminação do excesso de jogo ao consertar

c) o fato de ser reutilizável

d) suas dimensões

e) os chanfros

18. As buchas são forçadas duro. Esta afirmação é relativa às buchas bipartidas.

( ) certo ( ) errado

19. As folgas radiais recomendadas para mancais de bronze fundido (bucha) são obtidas através degráficos e dependem do material das buchas e dos eixos utilizados.

( ) certo ( ) errado

20. O arredondamento do canto de um canal de lubrificação em buchas deve ser:

a) somente de um lado, se o eixo girar nos dois sentidos

b) sem arredondamento, se o eixo girar nos dois sentidos

c) nos dois lados, se o giro for nos dois sentidos

d) nos dois lados, se o giro for num sentido

e0 sem arredondamento, se o eixo girar só num sentido

21. 5% de cobre, 85% de estanho e 10% de antimônio era a liga original do

a) metal branco

b) metal Babbit

c) metal patente

d) metal anti-fricção

e) todas acima

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

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22. As buchas Alpo-calcar são utilizadas em tolerâncias apertadas

( ) certo ( ) errado

23. As buchas DU são utilizadas em velocidades reduzidas, cargas elevadas, movimento longitudinale movimento alternativo.

( ) certo ( ) errado

24. Quais são os elementos que constituem um mancal de rolamento?

25. Qual o material mais indicado para a fabricação dos elementos rolantes e os anéis de ummancal de rolamento?

26. Qual a principal vantagem do emprego de um mancal de rolamento?

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Elementos de Máquinas – Mancais de Deslizamento e de Rolamento

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27. Classifique os rolamentos apresentados abaixo:

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Acoplamentos

3

Nesta Seção...

Definição

Ligações entre árvores colineares

Acoplamentos rígidos

Acoplamentos flexíveis

Ligações entre árvores concorrentes

Ligações entre árvores cujas linhas de centro são paralelas

Vamos praticar?

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Elementos de Máquinas – Acoplamentos

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Acoplamentos

DefiniçãoOs acoplamentos são peças de ligação entre árvores distintas, das quais uma é a árvore motriz, ou

seja, a que tem movimento, e a outra é a árvore conduzida, ou seja, a que recebe o movimento.

Os acoplamentos são peças fixas, desmontadas somente para reparos ou por motivos especiais.

Os acoplamentos podem ser utilizados em três tipos de ligações distintas:

a) árvores colineares, que mantêm um mesmo alinhamento entre centros.

b) árvores concorrentes, que têm suas linhas de centro cruzadas.

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Elementos de Máquinas – Acoplamentos

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c) árvores paralelas, cujas linhas de centro não se encontram.

Ligações entre árvores colinearesOs acoplamentos permanentes ligando árvores colineares podem ser de dois tipos: os Rígidos e

Flexíveis.

Os acoplamentos rígidos exigem um perfeito alinhamento entre as duas árvores colineares, poiscaso isto não aconteça, podem ocorrer esforços que acarretem a falha ou até mesmo a quebra destestipos de acoplamentos.

Os acoplamentos flexíveis permitem pequenos desalinhamentos e/ou angularidades, além de umleve deslocamento das árvores. Estes acoplamentos têm ainda a capacidade de amortecer algunsesforços que venham a ocorrer, evitando-se assim a possível quebra do conjunto.

Acoplamentos rígidos

Flanges

É o tipo mais clássico de acoplamento, adequado a transmissões de cargas elevadas e baixas velocidades.

Para assegurar um alinhamento preciso, os parafusos devem ser apertados firmemente e por igualem toda a volta do flange.

Para facilitar o alinhamento, estes flanges têm em sua construção uma protuberância B, que seencaixa em um rebaixo C no lado oposto.

H7

p6

B C H7

g6

H7

p6

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Elementos de Máquinas – Acoplamentos

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Luvas de compressão ou aperto

São peças montadas sobre duas árvores com uma chaveta que encaixa em ambas as árvores,passando ao longo de toda sua extensão.

Devido à sua construção bipartida, as luvas têm a vantagem de poderem ser montadas e/ou removidas,sem afetar o alinhamento entre as árvores.

Acoplamentos flexíveisSão acoplamentos que se utilizam de um elemento que lhes permite a característica de flexibilidade

entre as peças solidárias às árvores conduzida e condutora.

Acoplamentos elásticos

São acoplamentos providos de uma bucha motriz (12) que tem em sua extremidade quatro braços,como mostra a figura a seguir, e uma bucha fêmea, conduzida, provida de quatro ranhuras (2) internas.

Entre as duas buchas há um disco de borracha com vários cortes formando uma seção trapezoidal(3), que possibilita o encaixe das duas buchas.

O disco de borracha é o elemento flexível que irá proteger o acoplamento contra vibrações quepossam ocorrer devido a um desalinhamento ocasional.

disco deborracha

2

3 1 2 11

12

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Elementos de Máquinas – Acoplamentos

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Acoplamentos de mola

São acoplamentos providos de dois flanges com vários rasgos simétricos nos quais se encaixa umamola de aço (b). A própria mola transmite o movimento de um flange a outro (c) dando a característicade flexibilidade ao conjunto.

Acoplamentos de engrenagem

São acoplamentos compostos de uma bucha motriz e uma bucha conduzida, ambas com dentes deengrenagem externos, e uma camisa externa, com dentes de engrenagem internos que se engrenamcom as buchas. A flexibilidade é obtida através da folga entre os dentes das engrenagens.

Note que um bom alinhamento será benéfico aos acoplamentos flexíveis, tendo em vista que estesdão sempre um melhor resultado quando o desalinhamento é casual. Sendo assim, as árvores devemser cuidadosamente alinhadas e um programa de manutenção deve ser estabelecido para mantê-lasdentro do alinhamento inicial.

Ligações entre árvores concorrentesOs acoplamentos utilizados neste tipo de ligação também são considerados como acoplamentos

flexíveis, devido à sua construção, que também oferece características de flexibilidade.

B

C

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Elementos de Máquinas – Acoplamentos

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É importante saber que o ângulo formado entre duas árvores não deve ser maior que 15°, para quese possa ter um bom rendimento com estes tipos de acoplamento, não devendo exceder 10° quando seutilizam grandes velocidades de rotação.

Acoplamento universal Hooke

Este acoplamento tem um de seus lados estacionário e o outro se articula em torno de dois pinos,um na posição horizontal e o outro na vertical. Existe ainda um reforço na direção dos rasgos dechaveta e parafusos de fixação que mantém a chaveta apertada em sua sede, evitando o deslocamentoaxial do acoplamento.

Se as árvores conectadas não são colineares, este tipo de acoplamento não dará velocidade constanteà árvore conduzida. Caso se consiga uma velocidade constante, esta não será igual à da árvore motriz.

Acoplamento universal duplo

Este acoplamento tem uma peça intermediária que permite às duas outras peças que se acoplam aela se articularem em torno de dois pinos.

Suas características são iguais às vistas nos acoplamentos universais Hooke, com a diferença deque a velocidade transmitida é constante, mesmo que as árvores não sejam colineares. Isto, somentese os ângulos formados entre as duas árvores e a peça central forem iguais.

Acoplamento universal de velocidade constante

Este acoplamento segue o mesmo princípio dos acoplamentos universais vistos anteriormente, masdevido à sua construção, onde o comando é feito através de esferas de aço alojadas em calhas, oângulo entre as duas árvores é sempre constante em relação ao ponto de articulação e assim avelocidade será sempre a mesma em ambas as árvores.

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Elementos de Máquinas – Acoplamentos

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Ligações entre árvores cujas linhas de centro são paralelasDevido ao tipo de construção, os acoplamentos utilizados neste tipo de ligação têm um movimento

de deslizamento entre as peças, além do movimento de rotação. É de grande importância, então, queo acoplamento não fique sem lubrificação.

Acoplamento Oldham

Os ressaltos da peça central se encaixam nos rasgos das peças extremas que são fixadas àsárvores por meio de chavetas.

Quando em rotação, a combinação dos movimentos produz uma conexão flexível, que permite odesalinhamento.

Assim como os acoplamentos universais Hooke, este tipo de acoplamento, quando em ligaçõesentre árvores que não sejam colineares, não transmite, à árvore conduzida, uma velocidade constantee igual à da árvore motriz.

Acoplamento Oldham americano

Este acoplamento tem uma peça central oca, sendo sua cavidade cheia com lubrificante que atingea superfície das lâminas não metálicas através de palhetas porosas no bloco, o que permite umalubrificação constante do acoplamento.

No mais, o seu funcionamento é idêntico ao descrito anteriormente.

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Elementos de Máquinas – Acoplamentos

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Vamos praticar?

1. Complete o texto abaixo corretamente.

Acoplamentos são peças de __________________________ entre árvores distintas, das quaisuma é árvore ______________________ e a outra é a árvore ____________________________.

Acoplamentos são classificados como peças _______________________________, poissomente serão desmontados para _________________ ou algum motivo especial.

2. Correlacione as colunas:

a) árvores paralelas

b) árvores concorrentes

c) árvores colineares

3. Indique com um C as alternativas corretas e com um E as alternativas erradas.

( ) Em uma ligação entre árvores colineares, podemos encontrar acoplamentos rígidos ouacoplamentos desmontáveis.

( ) Para que haja um bom funcionamento dos acoplamentos rígidos é primordial que as duasárvores estejam perfeitamente alinhadas.

( ) A principal característica dos acoplamentos flexíveis é que estes permitem um levedesalinhamento e/ou angularidade entre as árvores.

( ) Flanges e luvas de compressão são dois tipos de acoplamentos flexíveis.

( ) Para que se assegure um bom alinhamento de flanges e luvas, deve-se apertar todos osparafusos firmemente e por igual.

4. Faça a correlação entre os tipos de acoplamentos e seus elementos, que permitem que haja aflexibilidade:

a) acoplamento de molas ( ) disco de borracha com seção trapezoidal

b) acoplamento de engrenagens ( ) mola de aço

c) acoplamento elásticos ( ) folga entre os dentes das engrenagens

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Elementos de Máquinas – Acoplamentos

154154154154154 – SENAI-RJ

5. Complete corretamente o texto abaixo.

Para que se possa obter o melhor funcionamento possível dos acoplamentos ____________, éimportante que as árvores sejam cuidadosamente ____________________ e que haja um programade _____________________ para mantê-las dentro do alinhamento.

6. Marque com um X as afirmativas incorretas:

( ) Para que se possa utilizar acoplamento em ligações entre árvores concorrentes é necessárioque o ângulo formado entre as duas árvores não seja superior a 15°.

( ) Acoplamento universal Hooke, acoplamento universal duplo e acoplamento universal develocidade constante, são tipos de acoplamentos que podem ser utilizados em ligações entre árvoresparalelas.

( ) Utilizando-se acoplamento universal Hooke em ligações entre árvores colineares, a velocidadeda árvore conduzida não será constante nem igual à da árvore condutora.

( ) Consegue-se uma velocidade constante utilizando acoplamentos universais duplos, contantoque os ângulos entre as duas árvores e a peça central sejam o mesmo.

7. Complete corretamente o texto abaixo.

Os acoplamentos Oldham e Oldham americano são utilizados em ligações entre árvores_______________________________.

Devido às suas características de funcionamento, é vital que haja uma boa ________________dos elementos.

Nos acoplamentos Oldham americano a ___________________ é constante, contanto que sua____________________ central esteja cheia de lubrificante.

Estes acoplamentos também não transmitem uma velocidade de rotação _________________se as árvores não forem colineares.

Page 155: Elem Maquinas

Transmissões

4

Nesta Seção...

Correias e polias

Correias planas

Correias trapezoidais

Correias dentadas

Transmissão por cabos

Condições de funcionamento da polia

Construção da polia

Tipos de polia

Estudo cinemático

Correntes

Tipos de correntes

Normalização de correntes

Engrenagem de corrente

Condições de funcionamento

Estudo cinemático

Engrenagem

Geometria do dente

Ângulo de pressão

Grau de engrenamento

Interferência de dentes

evolventes

Engrenagem cilíndrica de

dentes retos

Engrenagem cilíndrica de

dentes helicoidais

Engrenagens cônicas

Parafuso sem-fim e

Engrenagem helicoidal

Vamos praticar?

Page 156: Elem Maquinas
Page 157: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 157157157157157

Correias e poliasO objetivo das correias e polias é transmitir potência entre árvores afastadas com a modificação do

torque e do número de rotações.

Duas polias fixas em árvores afastadas são interligadas por meio de um elemento flexível, que podeser uma correia plana, uma correia em V ou um cabo flexível (figura a seguir).

A polia montada na árvore do motor movimenta-se sob a ação de rotação do motor e é conhecidacomo polia condutora (transmite a rotação). A polia montada na árvore do equipamento movimenta-sesob a ação da rotação da polia condutora, através da correia, e é conhecida como polia conduzida(recebe a rotação).

A transmissão de potência da polia condutora para o elemento flexível, e depois do elementoflexível para a polia conduzida, efetua-se pela aderência entre o elemento móvel e as polias.

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Elementos de Máquinas – Transmissões

158158158158158 – SENAI-RJ

Para que haja boa aderência entre o elemento flexível e as polias é necessário um bom atrito entreos elementos, sujeitando o elemento flexível a uma tração inicial quando em repouso, chamada tensãode montagem, que assegurará a aderência necessária (figura a seguir).

Esta tração deve ser bem definida, se for muito grande o elemento flexível será avariado pelatensão excessiva, se for muito pequena não dará o atrito necessário.

No momento em que o sistema entra em marcha, um lado do elemento flexível se tensiona – ladotenso – e o outro se afrouxa – lado frouxo (figura a seguir).

Isto ocorre porque a tensão, na parte da correia que se aproxima da polia motora, é maior do que atensão da parte da correia que se afasta da polia motora. A diferença entre a tensão do lado tenso (T)e a tensão do lado frouxo (t) é a tensão efetiva (Te).

Te = T – t

polia motora polia receptora

lado frouxo

lado tenso

∅ D2

∅ D1

BA

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Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 159159159159159

Quando a linha de centro, entre as polias, está na horizontal, o lado frouxo da correia deve ficar emcima, a fim de aumentar o ângulo de contato da correia com a polia.

Os eixos freqüentemente são paralelos, mas podem ser ortogonais e até mesmo ter uma posiçãorelativa qualquer (figuras a seguir).

Correias planasUma correia plana é uma correia que se mantém plana sobre a polia e cuja seção transversal é

retangular e consideravelmente mais larga do que espessa.

Por maior aderência que haja, entre a correia plana e a polia, o deslizamento da correia nas poliasé inevitável, o que resulta em uma pequena alteração na relação de rotações transmitidas. O deslizamentodas correias planas é, em geral, de 5% a 10%.

polia condutora

poliaconduzida

A B

Cm

O1R1

tt

T

T

R2

F

Cr O2

AA

CB

D

Bx x’

y’

y

A

B

a

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Elementos de Máquinas – Transmissões

160160160160160 – SENAI-RJ

Tal correia – um dos elementos mais antigos para transmitir potência de uma árvore para outra – épreferível em muitas transmissões, principalmente quando for necessário baixo custo inicial, flexibilidade(conseqüentemente, absorção de choques e vibrações), grandes distâncias entre os centros das polias,longa duração (se isto for considerado no projeto), funcionamento silencioso, deslizamento quandoocorrer sobrecarga (dentro de uma certa intensidade). As transmissões com correias planas projetadasde maneira adequada operam indefinidamente com uma pequena manutenção, desde que a tensão nacorreia seja mantida corretamente.

Qualidades necessárias

O estudo das condições de funcionamento das correias planas demonstrou que necessitam ter boaaderência com a polia, portanto, ter coeficiente de atrito elevado, boa resistência mecânica, flexibilidade,elasticidade e ser leve. A correia deve ter resistência aos agentes atmosféricos e à atmosfera existentena oficina como umidade, calor, vapores ácidos, óleo etc enfim, ela deve ser fácil de montar, ter baixocusto de aquisição e manutenção e durar bastante.

Numerosos materiais são utilizados na fabricação das correias planas, como o couro, certos materiaistêxteis (algodão, seda), qualquer material plástico (nylon), borracha, etc., mas nenhum destes materiaispossui todas as qualidades desejadas, portanto, freqüentemente, são associados para melhorar suasqualidades.

Tipos

Correias em couro

O couro é obtido pelo curtimento da pele do boi. As peças obtidas podem ter um comprimentomáximo de 1,2m e uma largura máxima de 0,5m, a espessura podendo variar de 3 a 7mm. A correia decouro apresenta uma resistência à tração de 60 a 70 N/mm2, porém considera-se, para cálculo, resistênciaprática de 40 N/mm2. O coeficiente de atrito varia de 0,2 a 0,5 e a massa especifica varia de 1 a 1,1Kg/dm.

As correias de couro são econômicas, respondem bem ao serviço quando em condições normaisde utilização, mas convivem mal com atmosferas úmidas ou ácidas e resistem mal à ação dos óleos.Por isto devem ser limpas e enceradas com substâncias apropriadas em intervalos regulares.

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Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 161161161161161

Correias têxteis

a) Algodão – Podem ser tecidas em algodão com espessura máxima de 5mm ou podem ser formadasde tecidos finos justapostos e unidos. Podem ser fabricadas com grandes larguras e grandescomprimentos sem emendas. As correias em algodão são flexíveis, de baixo custo, porém sensíveis àumidade e aos vapores ácidos. São empregadas para transmitir pequenas potências ou comotransportadores.

b) Seda natural – As correias tecidas em fios de seda natural possuem grande resistência mecânica,grande flexibilidade, boa resistência ao calor, à umidade e ao óleo, mas o seu custo é muito elevado.

c) Nylon – As correias tecidas em fios de nylon possuem boa resistência mecânica, grandeflexibilidade, boa resistência ao calor, à umidade e ao óleo, porém seu custo é razoável.

Correias compostas

a) Balata – São correias tecidas em algodão e impregnadas de uma resina natural (a balata)extraída de uma árvore nativa da América do Sul. As correias de balatas são flexíveis, possuem boaresistência à umidade, mas são sensíveis ao calor.

b) Algodão e borracha – São correias feitas em camadas, com tecidos de algodão impregnado deborracha e posteriormente vulcanizadas. Correias de borrachas são feitas também com uma estruturade algodão, que é mais resistente ao alongamento. Elas são flexíveis, aderentes, resistentes à umidade,porém o calor excessivo e o óleo deterioram a borracha.

c) Couro e nylon – São correias constituídas por uma camada de nylon colocada entre duas camadasde couro. O couro em contato com a polia assegura boa aderência, e o nylon aumenta a resistênciamecânica. Estas correias são flexíveis e não podem ser estendidas.

Comparação dos diferentes tipos de correia

Abaixo, em ordem decrescente de capacidade são comparadas as principais qualidades das correias.

a) Resistência mecânica – Nylon, seda, algodão, couro e borracha.

b) Flexibilidade – Fibras têxteis, couro, borracha e nylon.

c) Aderência – Borracha, couro, fibras têxteis e nylon.

d) Resistência à umidade – Balata, borracha, seda e nylon.

e) Resistência ao calor – Nylon (100°C), borracha (70°C), couro (60°C) e balata (40°C).

f) Resistência a vapores ácidos – Borracha, balata e seda.

g) Resistência ao óleo – Algodão e seda.

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Elementos de Máquinas – Transmissões

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Emendas em correias planas

As correias planas podem ser contínuas, adquiridas com tamanhos desejados ou emendas, adquiridascom grandes comprimentos e montadas conforme a necessidade. Podem ser utilizados dois processospara unir as extremidades das correias planas, que são:

União permanente

Para a união permanente, as extremidades são cortadas em bisel e coladas ou costuradas.

União desmontável

Para a união desmontável são utilizados sistemas desmontáveis de formas diversas como parafusos(figura A), placas metálicas (figura B), passadores (figura C), grampos (figura D) etc. Estes sistemaspermitem regular o comprimento da correia, regulando também a tensão na correia, mas criam umponto fraco na correia.

A C

B

D

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Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 163163163163163

Correias trapezoidaisAs correias trapezoidais possuem lados inclinados (primeira figura), que se encaixam em ranhuras

trapezoidais previstas no aro das polias (figura seguinte).

A correia trapezoidal entra em contato com a polia apenas pelas laterais, o que faz com que a forçaradial P se decomponha em duas forças normais N, bem maiores (figura a seguir). Desta forma aforça de atrito entre a correia e a polia será bem maior que na correia plana.

Por maior aderência que haja entre a correia trapezoidal e a polia, o deslizamento dacorreia nas polias é inevitável, o que resulta uma pequena alteração na relação de rotações transmitida.O deslizamento das correias trapezoidais é, em geral, de 1% a 2%.

Como a força de atrito entre a correia trapezoidal e a polia é bem maior que a força deatrito entre a polia e a correia plana, na transmissão de potência com correia trapezoidal é necessáriouma tensão de montagem To bem maior que na transmissão de movimento com correias planas, o quereduz a carga radial sobre a polia e conseqüentemente sobre a árvore.

N

T = t.e

N

Pt

T

Fαsinβ

N = P/2 sinβ

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Elementos de Máquinas – Transmissões

164164164164164 – SENAI-RJ

Construção das correias trapezoidais

Quando a correia trapezoidal se curva sobre a polia, a zona exterior da correia é comprimida e azona intermediária não sofre alteração, é a chamada zona neutra; na parte retilínea todas as zonas dacorreia são tracionadas.

Na construção padrão de uma correia trapezoidal são empregados:

a) Um ou vários elementos de tração, que são geralmente feitos de fios de fibras têxteis (algodão),ou fibras sintéticas (nylon) ou em fios de aço. Ficam sempre situados na zona neutra da correia.

b) Na parte externa da correia, na zona tracionada, borracha em camadas ou um tecidoemborrachado de fibras oblíquas, de modo a permitir um alongamento fácil.

c) Na parte interna da correia, na zona comprimida, borracha macia.

d) Para que a correia resista bem ao desgaste, é colocado na parte externa um tecido em algodãoimpregnado de borracha.

As correias trapezoidais são sempre contínuas, adquiridas já com o comprimento desejado. As dimensõesda seção trapezoidal são normalizadas e designadas por letras, e o ângulo é padronizado em 40°.

cordonéis vulcanizados

borrachalona

zona tensa

zona neutra

zona comprimida

flancos sujeitos

a fissuras

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Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 165165165165165

Como a correia trapezoidal é adquirida já no comprimento de utilização, existem séries padronizadase comprimentos de correias conforme tabelas a seguir. Caso seja necessário comprimento de correiasfora desta padronização, será preciso encomendar ao fabricante.

Características das transmissões com correias trapezoidais

As correias trapezoidais funcionam silenciosamente, não necessitam de aparelhamento e trabalhambem com pequenas distâncias entre centros.

Para aumentar a força transmitida pelas correias trapezoidais, pode-se aumentar a seção da correia,ou aumentar o número de correias, conseguindo-se assim a transmissão de potências consideráveis.

L

H

40º

oãçceS )mm(L )mm(H

Y 6 4

Z 01 6

A 31 8

B 71 11

C 22 41

D 23 91

E 3 52

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Elementos de Máquinas – Transmissões

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No caso do rompimento de uma correia, em transmissões com mais uma correia trapezoidal, nãohá, necessariamente uma perda de tempo de produção, porque as correias restantes geralmente suportama carga até que seja conveniente uma parada para reparos. Não se deve colocar uma correia novajunto com outras usadas. As correias antigas já se deformaram tanto, que a nova pode receber muitacarga, suficiente talvez para parti-la, devendo-se, portanto, substituir todo o conjunto.

Nestas transmissões, os choques são transferidos apenas parcialmente de uma árvore à outra, porcausa da ação de “assentamento” das correias nas ranhuras. Esta ação, porém, acarreta maior perdapor atrito.

Existe um certo número de formas especiais de seções de correias e de arranjos especiais depolias. Transmissões a 90° são usadas, bem como árvores em ângulos especiais.

Correias dentadasAs correias dentadas possuem dentes transversais moldados, que encaixam-se perfeitamente nos

sulcos da polia, eliminando os deslizamentos e as variações nas rotações transmitidas, comuns quandoutilizamos correias planas ou trapezoidais.

Como os dentes da correia se encaixam nos dentes da polia, não há possibilidade da correia deslizarsobre a polia, obtendo uma relação de transmissão constante.

Construção das correias dentadas

As correias dentadas são compostas de:

a) Elemento de tração – Os cordões em espiral, de fibra de vidro ou aço, compõem os elementosdas correias que transmitem e suportam a carga. Estes são extremamente resistentes à tração, deflexibilidade duradoura, e não permitem o alongamento das correias.

b) revestimentos de neoprene

c) dentes de neoprene

d) revestimento de nyllon

a) elemento de tração

trapezoidal

H T O

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Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 167167167167167

b) Revestimento de neoprene – A parte externa e os dentes da correia são feitos de materialneoprene. Esta cobertura fina e flexível dá aos elementos de tração a proteção necessária contra asujeira, óleo e umidade, além de proteger contra o desgaste por atrito, no caso de transmissão pelaparte plana da correia.

c) Dentes de neoprene – Os dentes moldados que entram nos sulcos da polia são precisamenteformados e espaçados. São moldados de forma que o diâmetro da raiz dos dentes coincida com odiâmetro primitivo da polia de passo correspondente e de modo que o espaçamento dos dentes dacorreia não se altere durante a flexão. A resistência dos dentes ao cisalhamento é maior do que aresistência dos elementos de tração, quando seis ou mais dentes estão engrenados na polia.

d) Revestimento de nylon – O revestimento do elemento de atrito da correia é feito com um tecidode nylon forte, resistente ao desgaste e com baixo coeficiente de atrito. Este revestimento dá umaproteção aos dentes semelhante à cementação da superfície tratada do aço. Após muito tempo deoperação, o revestimento torna-se altamente polido e normalmente a duração excede a dos outroscomponentes da correia.

Relações fundamentais da correia dentada

Circunferência primitiva

A circunferência primitiva é a circunferência que passa pelo centro dos elementos de tração dacorreia dentada, quando a correia está enrolada sobre a polia dentada.

Diâmetro primitivo

O diâmetro primitivo é o diâmetro da circunferência primitiva. Ele é a base do dimensionamento dapolia dentada.

Diâmetro externo

O diâmetro externo é o diâmetro do círculo que passa pelo topo do dente da polia dentada.

Passo

O passo é um fator fundamental. Na correia dentada, passo é a distância entre centros dos dentes,medida no comprimento primitivo da correia. Na polia, passo é a distância entre centros dos sulcos,medida na circunferência primitiva da polia.

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Elementos de Máquinas – Transmissões

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Agora, observe a figura a seguir.

Características das transmissões com correias dentadas

As correias dentadas são finas, leves e sem emendas e asseguram uma transmissão silenciosa esem deslizamento.

A capacidade de transmissão de força das correias dentadas é vastíssima, indo de valores fracionáriosa centenas de HP’s, ou de gramas a toneladas de torque.

Como a transmissão pela correia sincronizada não depende de fricção, não necessita de um altotensionamento inicial To e, conseqüentemente, as cargas nos rolamentos são reduzidas ao mínimo.

A velocidade é transmitida uniformemente. Não existe deslizamento, como nas correias trapezoidaise planas, não apresentando, portanto, vibrações.

A eliminação da fricção, ausência de alto tensionamento e construção fina da correia contribuempara a ausência de aquecimento, resultando em alta eficiência mecânica.

O nível de ruído é relativamente baixo dentro das variações de velocidade em transmissões industriaise funções leves, uma vantagem em muitas instalações de máquinas e outros equipamentos.

Transmissão por cabosA transmissão por cabo substitui a transmissão por correia quando as polias estão muito distantes

uma da outra – distâncias superiores a 15m aproximadamente – e quando a potência transmitida égrande (figura a seguir). A transmissão por cabo é utilizada tanto para transporte de carga como parao transporte de pessoas, como nos teleféricos.

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Elementos de Máquinas – Transmissões

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Condições de funcionamento

A transmissão se efetua por aderência do cabo sobre as polias (primeira figura), podendo a aderênciaser aumentada com o uso de polias com o ângulo mais fechado, de modo que o cabo seja enforcado napolia (segunda figura), o mesmo princípio das correias trapezoidais.

Como a transmissão por cabo é utilizada em polias muito distantes, o peso do cabo é considerável esuficiente para assegurar a aderência do cabo a polia, não necessitando de aplicação da tensão inicial To.

Devido ao peso do cabo, forma-se uma flecha considerável.

Quando o sistema está parado, a flecha é igual nos dois ramos do cabo; quando o sistema está emmovimento, a flecha é maior no ramo frouxo que no ramo tenso.

Se a flecha for muito grande, será necessário o uso de polias intermediárias de apoio para o cabo.

receptoramotriz

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Elementos de Máquinas – Transmissões

170170170170170 – SENAI-RJ

As polias condutoras e conduzidas para cabos devem ser de grandes diâmetros, pois os cabos nãotêm condições de descrever raios pequenos sem serem danificados. As polias intermediárias de apoiopodem ter pequenos diâmetros.

Construção dos cabos

Um cabo é constituído por um certo número de fios enrolados em hélice ou trançados. Podem sercabos têxteis formados de fios de cânhamo ou algodão ou cabos metálicos, formados de fios de açosobre uma alma de cânhamo.

A junção das extremidades dos cabos pode ser feita por uma trançagem ou por luvas especiais deunião (figura a seguir).

PoliasUma polia é fabricada para ser montada sobre uma árvore e receber uma correia ou um cabo.

Para isto ela comporta três partes: o munhão central que permite a ligação com a árvore, o aro querecebe a correia ou o cabo e uma parte intermediária que liga o munhão central do aro (figura aseguir). A forma do aro varia de acordo com o tipo de correia.

parada

poliacondutora

poliaconduzida

em funcionamento

alma de cânhamo

aço

cânhamo

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Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 171171171171171

Condições de funcionamento da poliaNa ligação da polia com a árvore, é necessário assegurar boa co-axiliadade da árvore com o

munhão central, uma união fixa entre a árvore e a polia, que permita a transmissão do movimento dapolia para a árvore e uma fixação que impeça a polia de saltar da árvore. Exemplos de fixação sãomostrados nas figuras a seguir.

arobarra redonda colocadaentre o aro e o munhão

munhão em aço moldadoreforço

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Elementos de Máquinas – Transmissões

172172172172172 – SENAI-RJ

Chaveta paralela com fixação realizada por parafuso.

Chaveta tipo meia lua, com fixação realizada por porca e parafuso usinado na extremidade da árvore.

Chaveta com cabo na extremidade da árvore.

No contato da correia com a polia é necessário assegurar uma boa aderência não só pela escolha domaterial da polia, mas também pela manutenção da correia no centro do aro da polia, através de um bomalinhamento entre a polia condutora e a polia conduzida.

A polia deve ser leve, para reduzir os esforços inerciais, deve ser balanceada para evitar as vibraçõese resistente à ação das forças centrífugas.

Construção da poliaA polia pode ser fundida e as partes funcionais usinadas, como a parte externa do aro, o furo

central, e as faces laterais. Estas polias são econômicas, mais pesadas e mal balanceadas.

A polia pode ser montada e soldada, resultando em polias leves e resistentes, porém mal balanceadas.

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Elementos de Máquinas – Transmissões

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A polia pode ser feita a partir de peças de chapas metálicas embutidas e montadas posteriormente,resultando em polias leves, resistentes e com bom balanceamento.

O munhão central da polia deve ter um comprimento suficiente para assegurar uma boa ligaçãocom a árvore. Em geral, este comprimento é um pouco superior à largura do aro da polia. O furocentral do munhão normalmente é cilíndrico e a centragem é obtida por um ajuste preciso entre aárvore e o furo do munhão. Excepcionalmente, é utilizado um furo cônico no munhão de conicidade de10°, que dará uma centragem perfeita sobre a árvore também cônica.

O aro deve ter largura ligeiramente superior à largura da correia, e sua forma varia de acordo como tipo de correia ou de cabo que vai conduzir.

Tipos de polia

Polias para correias planas

Nas polias para correias planas, a largura do aro deve ser ligeiramente maior que a largura dacorreia. O aro deve ser ligeiramente abaulado a fim de manter a correia dentro do plano médio da polia(primeira figura), as vezes o aro é plano, ou munido de ressaltos laterais, para manter a correia na polia(figura a seguir).

rebites oupontos de

solda

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Elementos de Máquinas – Transmissões

174174174174174 – SENAI-RJ

Polias para correias trapezoidais

As polias para correias trapezoidais possuem o aro com ranhura para receber a correia, sendo o ânguloda ranhura ligeiramente inferior ao ângulo da correia, para melhorar o efeito da cunha (figura a seguir).

As polias podem ser fundidas e usinadas (primeira figura) ou podem ser formadas por conjuntos deelementos embutidos (segunda figura), ou ainda ter suas partes montadas de forma a permitir aregulagem da tensão da correia (última figura).

O aumento da força transmitida é muitas vezes obtida pelo aumento do número de correias e nãopelo aumento da seção da correia. O aro da polia terá tantas ranhuras quantas forem as correiasutilizadas.

folg

a

∅ prim

itiv

o

rebites oupontos desolda

variável

30o, 34o ou 38o

90o ± 0,5o

soldas

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Elementos de Máquinas – Transmissões

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Polias para correias dentadas

Os tipos de polia para acionamento por correias dentadas são tão variados quanto as correias. Têmsulcos espaçados uniformemente em sua superfície periférica, de modo a proporcionar um encaixepreciso com os dentes das correias. Os sulcos são projetados de modo que os dentes das correiasentrem e saiam dos mesmos, com um mínimo de fricção.

As polias podem ter cubo prolongado integral ou com bucha (primeira figura). As correias dentadastêm uma leve tendência de movimento lateral esquerdo ou direito, dependendo de sua construçãointerna. Por este motivo, é necessário o uso de pelo menos uma polia com flanges laterais (segundafigura), que em geral, pela economia, é a menor. No entanto, se funcionando em eixos verticais, equando a distância de centros for maior do que oito vezes o diâmetro da polia menor, as duas poliasdevem ser flangeadas.

Polias para cabos

As polias para cabos comportam uma ou mais ranhuras para receber o cabo. O perfil da ranhuradeve permitir o contato do cabo com as laterais da ranhura sem contato no fundo da ranhura, funcionandocomo cunha para aumentar a força de atrito entre o cabo e a polia. Mas muitas vezes, a ranhura é feitade forma que o cabo apóie livremente no fundo da ranhura.

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Elementos de Máquinas – Transmissões

176176176176176 – SENAI-RJ

Para poder aumentar a aderência coloca-se uma cinta de borracha no fundo da ranhura.

Estudo cinemático

Relação de transmissão simples

Considerando que o atrito entre o elemento flexível e as polias é ideal, a aderência entre eles ésuficiente para que não haja deslizamento do elemento flexível sobre as polias. Podemos afirmar quea velocidade tangencial na extremidade da polia A (Vta) e a velocidade tangencial na extremidade dapolia B (Vtb) são iguais, pois as mesmas estão interligadas pelo mesmo elemento flexível, tendoportanto que manter velocidade tangencial igual a velocidade linear (Vc) do elemento flexível.

Vta = Vtb = Vc

polia Apolia B

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Elementos de Máquinas – Transmissões

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Como a velocidade tangencial de uma polia é igual ao produto do número de rotações por minuto(N) pelo seu perímetro (P) temos:

Vta = Na x Pa Vtb = Nb x Pb

Vta = Na x p x da Vtb = Nb x p x db

Como:

Vta = Vtb

Temos:

Na x pa x da = Nb x pa x da

Dividindo-se os dois membros da equação por pa temos:

Na x da = Nb x db

Concluindo-se a seguinte regra:

O número de rotações por minuto da polia A (Na) vezes o seu diâmetro (da) é igual aonúmero de rotações por minuto da polia B (Nb) vezes o seu diâmetro (db).

Na x da = Nb x db

Exemplo:

Um motor, girando a 1400 rotações por minuto, tem montado no seu eixo uma polia com 240mm dediâmetro. Calcular o diâmetro da polia conduzida, sabendo-se que a árvore sobre a qual ele estádeverá girar a 520 rotações por minuto.

Resolução:

Na = 1400 rpm da = 240mm Nb = 520 rpm db = ?

Recorre-se à fórmula dada e tira-se o valor de db.

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Elementos de Máquinas – Transmissões

178178178178178 – SENAI-RJ

Na x da = Nb x db

db = Na x da

Relação de transmisão múltipla

Quando a relação de velocidade das árvores por ligar é muito grande, colocam-se poliasintermediárias.

Exemplo:

Um motor gira a 900 rotações por minuto, e pretende-se transmitir o movimento para uma árvoreque gira a 54 rotações por minuto.

Por razões de ordem prática, a transmissão não poderá ser feita diretamente, isto é, teremos querecorrer a polias intermediárias.

Vamos arbitrar para a polia condutora d1, montada no eixo do motor, o diâmetro de 120mm; para apolia conduzida d2, montada no eixo intermediário, o diâmetro de 800mm; e para a polia condutora d3,também montada no eixo intermediário, o diâmetro de 80mm.

Nb

db = 1400 x 240520

db = 646mm

Page 179: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 179179179179179

O esquema é o apresentado na figura que segue.

A polia d4, montada na árvore que deve girar a 54 rotações por minuto, tem que ser calculada.

Resolução:

N1 = 900rpm d1 = 120mm d2 = 800mm d3 = 80mm d4 = ?

Recorre-se à fórmula dada e tira-se o valor da velocidade angular N2 do eixo intermediário.

N1 x d1 = N2 x d2

N2 = N1 x d1

N2 = 900 x 120

N2 = 135rpm

A árvore intermediária dará 135rpm, como nesse eixo está montada a outra polia condutora d3 de80mm, esta dará também 135rpm.

d2

800

A

B

C

D

d1N1

d3N3

d2N2

d4N4

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Elementos de Máquinas – Transmissões

180180180180180 – SENAI-RJ

Aplicamos novamente a fórmula e tiramos o valor do diâmetro da polia d4.

N3 x d3 = N4 x d4

d4 = N3 x d3

d4 = 135 x 80

d4 = 200mm

CorrentesO objetivo das correntes é transmitir potência entre duas árvores afastadas, com a modificação do

torque e do número de rotações. A relação de transmissão é rigorosamente constante, e as árvoressão sempre paralelas.

As duas árvores a serem interligadas são munidas de discos, guarnecidos de dentes (engrenagensde corrente) interligados por um elemento não muito flexível, como as correias, mas articulado, ascorrentes. Como a corrente encaixa-se nos dentes da engrenagem de corrente, torna todo o deslizamentoimpossível.

A transmissão de potência da engrenagem de corrente condutora para a corrente e depoisda corrente para a engrenagem de corrente conduzida efetua-se por empuxo direto.

54

N4

Page 181: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 181181181181181

Como a transmissão de potência em correntes efetua-se por empuxo direto, não necessita datensão inicial de montagem.

Porém é conveniente que haja uma tensão mínima na corrente para garantir que não se soltarádurante o funcionamento.

Quando a linha de centro entre as engrenagens de correntes está na horizontal, o ramo frouxo dacorrente deve ficar embaixo (primeira figura), ao contrário do que ocorre com as correias, a fim deobter um engrenamento rápido dos dentes. Quando a linha de centro entre as engrenagens de correntesestá na vertical, deve-se empregar um tensionador de corrente (segunda figura), pois a corrente temtendência a sair da engrenagem de corrente inferior.

As correntes são sujeitas à tração necessária para transmitir a potência; à flexão em torno dasengrenagens, o que produz desgaste nas ligações; à força centrífuga, que se soma à carga da corrente;ao impacto ou carga dinâmica que tem lugar quando um elo faz contato com um dente da engrenageme que é a fonte da maior parte do ruído nestas transmissões.

O rendimento de transmissões por corrente é de cerca de 96% ou mais.

Como no caso dos mancais de rolamentos, a fabricação de correntes é especializada, e o engenheiroseleciona a corrente de acordo com sua finalidade.

Para aumentar a potência transmitida, as correntes podem ser duplas, triplas etc.

engrenagemmotora ramo tenso

corrente

engrenagemreceptora

ramo frouxo

F

w1

engrenagemmotora

tensionador decorrente

engrenagemreceptora

w3

w2

w1

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Elementos de Máquinas – Transmissões

182182182182182 – SENAI-RJ

Como na maioria dos equipamentos mecânicos, onde existem partes metálicas móveis em contato,sob carga, a lubrificação é um fator de muita importância na transmissão por corrente, o que se aplicaespecialmente quando se espera o desempenho durável e eficiente dos modernos equipamentos dealta velocidade, fabricados com precisão.

Tipos de correntesOs tipos principais de correntes usados para transmissão de potência são a corrente de roletes

(primeira figura), a corrente silenciosa (segunda figura) e, para baixas velocidades (máximo de275m/min.), a corrente articulada (terceira figura).

Corrente articulada

Esta corrente é composta de elos articulados sobre eixos. Cada elo é constituído por duas placaslaterais, retilíneas ou chanfradas, colocadas alternadamente, uma por fora, outra por dentro, ligadaspor pequenos eixos de escora. Os eixos são rebitados sobre as placas laterais.

eloroletefino

passo chapa de ligaçãobucha

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Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 183183183183183

Durante o funcionamento de um sistema de transmissão por corrente de pinos, a superfície decontato, entre as placas metálicas da corrente e os eixos da corrente, é pequena, gerando pressõeselevadas, deslizamento difícil e desgaste rápido. Na transmissão do torque, da corrente para aengrenagem de corrente, os eixos da corrente deslizam diretamente sobre os flancos dos dentes dasengrenagens de corrente, gerando atrito, perda de energia e desgaste.

Por conseqüência de seus inconvenientes, as correntes de pinos somente são utilizadas comocorrentes de levantamento, como em pontes rolantes, portas de comportas, talhas para a transmissãode grandes esforços a velocidades baixas (0,5m/s).

Corrente de roletes

Para remediar os inconvenientes da corrente de pinos, foi concebida a corrente de roletes.

A corrente de roletes é composta de dois tipos de elos articulados distintos, elos internos e elosexternos.

Os elos internos são formados por duas placas metálicas reunidas por dois eixos ocos montadossob pressão nas placas metálicas.

Os elos externos são formados por duas placas metálicas reunidos por dois eixos rebitados.

A articulação dos elos efetua-se por rotação do eixo no interior da bucha, gerando uma superfíciede contato importante.

1 – elos internos

2 – eixo fundo (furado)

3 – elos externos

4 – eixo rebitado

5 – rolete

elo externo elo interno

1 2 5 1 3 4

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Elementos de Máquinas – Transmissões

184184184184184 – SENAI-RJ

Sobre a bucha é colocado o rolete, que gira livremente sobre ela.

O rolete rola sobre o flanco do dente do pinhão de corrente, diminuindo consideravelmente o atrito.

Para permitir a montagem e a desmontagem da corrente sem desmontar os rolos, um dos eixos deum elo externo é substituído por eixos especiais que são travados por um dispositivo de engate rápido,permitindo assim uma desmontagem e uma montagem rápida.

Corrente silenciosa

A corrente silenciosa é constituída por placas metálicas articuladas sobre eixos. As placas metálicaspossuem dois dentes triangulares que atuam contra as faces dos dentes das engrenagens de corrente(figura a seguir), suprimindo assim todas as folgas entre a corrente e os dentes da engrenagem.

A engrenagem de corrente para a corrente silenciosa é de dentes de perfil retilíneo.

emenda trava redução redução com elo interno

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Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 185185185185185

Para aumentar a área de contato entre as superfícies de atrito, facilitar a lubrificação e reduzir odesgaste pode-se interpor segmentos de casquilho entre as chapas metálicas e os eixos. As placasmetálicas, L0 e L2 giram sobre os segmentos S1 e S2 solidários a L1.

Como os dentes do pinhão de engrenagem não penetram entre os eixos da corrente como nascorrentes de rolos, é necessário que o pinhão de engrenagem possua abas laterais, F1 e F2, para guiara corrente.

Outra forma de melhorar o rendimento da correia silenciosa é trocar o deslizamento por um girosobre uma aresta. Coloca-se em cada placa metálica um pivô P2 e uma superfície de apoio A0.

As correntes silenciosas são muito silenciosas, porém muito mais pesadas que as correntes de rolos.

L0 A10 A2

1L1 L2

S1S’0 S2 S’1

segmento

F1 F2

R

L0

A0

A1L1L2P1

P2

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Elementos de Máquinas – Transmissões

186186186186186 – SENAI-RJ

Normalização de correntesExistem diversas normas para correntes de rolos, como a norma americana ANSI e ASA, as

normas européias ISO e DIN etc.

É necessário que se observe atentamente qual a norma que está sendo empregada, pois correntescom o mesmo passo, porém pertencentes a normas diferentes, terão os diâmetros das buchas diferentes,o diâmetro exterior dos rolos diferentes etc.

Engrenagem de correnteAs engrenagens de correntes são discos guarnecidos de dentes talhados por ferramentas especiais,

que dão a forma apropriada ao dente. Para cada tipo de corrente a ser utilizada, há um perfil de denteespecífico.

Relações fundamentais da engrenagem de corrente

Circunferência primitiva

A circunferência primitiva é a circunferência que passa pelo centro dos eixos da corrente quandoa corrente está enrolada sobre a engrenagem de corrente.

Diâmetro primitivo ( Dp)

O diâmetro primitivo é o diâmetro da circunferência primitiva. O diâmetro primitivo caracteriza aengrenagem da corrente e é a base do seu dimensionamento.

Passo (P)

O passo é a distância medida ao longo da circunferência primitiva de um certo ponto, num dente, aoponto correspondente no dente adjacente.

df

dde

b

d

a

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Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 187187187187187

Número de dentes (Z)

O número de dentes corresponde ao número de saliências ou reentrâncias na circunferência primitiva.É sempre um número inteiro.

Módulo (m)

O módulo é o quociente da divisão do diâmetro primitivo pelo número de dentes. É expressosempre em milímetros.

Para que uma corrente engrene em duas engrenagens de corrente, é necessário que as duasengrenagens tenham o mesmo módulo.

Condições de funcionamentoA transmissão por corrente apresenta as seguintes vantagens e desvantagens.

Zm = Dp

snegatnaV snegatnavseD

otnatrop,etnerrocaerboslaicinioãsnetedatissecenoãNritimsnartededadilibissop,siacnamsoerbossadizudersagrac

)%99a%89(odaveleotnemidner,sodaveleseuqrot

meganergneaertnelevíssopmiotnemazilseDoãssimsnartotnatropetnerrocaeetnerroced

etnatsnoceasorogiredadicoleved

seõçairavalevísnesniéetnerroca,sadaveleseõçuderatiecA.ctesaciréfsomta

éotnemanoicnufedamixámraeniledadicoleVadsotiefesodoãçnufme,aneuqepotium

agufírtnecaçrof

àeópartnocoãçetorpàes-zudersetnerrocsadoãçnetunamAsneganergnesA.oãçarudagnoledoãssetnerrocsa,oãçacifirbul

saotnatrop,etnemateridmanergneesoãnetnerrocedsednargmessadaretlaresmedopserovrásaertnesaicnâtsid

setneinevnocni

sonemeoicamsonemotnemanoicnuFotiumotsuc,saierrocsaeuqosoicnelis

odavele

passo

a

0

Dp

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Elementos de Máquinas – Transmissões

188188188188188 – SENAI-RJ

Estudo cinemático

Relação de transmissão

Como a transmissão efetua-se sem deslizamento, podemos afirmar que a velocidade tangencial naextremidade da engrenagem de corrente 1 (vt1) e a velocidade tangencial na extremidade daengrenagem de corrente 2 (vt2) são iguais, pois elas estão ligadas pela mesma corrente, tendo portantoque manter velocidades tangenciais iguais a velocidade linear (Vc) da corrente.

Vt1 = Vt2 = Vc

Como a velocidade tangencial de uma engrenagem de corrente é igual ao produto do seu númerode rotações por minuto (N) pelo seu perímetro (P), temos:

Vt1 = N1 x P1 Vt2 = N2 x P2

O perímetro de uma engrenagem de corrente pode ser calculado multiplicando-se o número dedentes da engrenagem (Z) pelo seu passo (p).

Vt1

w

Vc

e

Vt2

passo

a

0

Page 189: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 189189189189189

Logo, temos:

Vt1 = N1 x Z1 x p1 Vt2 = N2 x Z2 x p2

Sendo:

Vt1 = vt2

Temos:

N1 x Z1 x p1 = N2 x Z2 x p2

Como o passo das duas engrenagens de corrente é igual, podemos dividir os dois membros daequação pelo passo:

N1 x Z1 = N2 x Z2

Concluindo-se a seguinte regra:

O número de rotações por minuto da engrenagem de corrente 1 (N1) vezes o seu númerode dentes (Z1) é igual ao número de rotações por minuto da engrenagem de corrente 2 (N2)vezes o seu número de dentes (Z2).

N1 x Z1 = N2 x Z2

Exemplo:

Um motor munido de um pinhão de corrente de 15 dentes gira a 800 rotações por minuto.

Ele aciona um equipamento que faz 200 rotações por minuto. Calcule o número de dentes dopinhão de corrente conduzido.

Resolução:

N1 = 800 rpm Z1 = 15 dentes N2 = 200 rpm Z2 = ?

Recorre-se a fórmula dada e tira-se o valor de Z2.

Page 190: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

190190190190190 – SENAI-RJ

N1 x Z1 = N2 x Z2

Z2 = N1 x Z1

Z2 = 800 x 15

Z2 = 60 dentes

Logo, a engrenagem de corrente do equipamento deverá ter 60 dentes.

EngrenagemO objetivo das engrenagens é transmitir potência entre duas árvores próximas, com a modificação

do torque transmitido e do número de rotações, com relação de transmissão rigorosamente constante.As duas árvores podem ser paralelas (primeira figura), concorrentes (segunda figura), ortogonais(última figura), ou mesmo ocupar uma posição relativa qualquer.

As engrenagens derivam das rodas de fricção, que não possibilitam a transmissão de grandesesforços por causa do deslizamento possível entre as superfícies de contato. Para vencer esteinconveniente, adicionaram-se dentes à roda de fricção que impedem todo deslizamento entre asrodas, pois a transmissão efetua-se por empuxo direto e não mais por aderência, podendo portantotransmitir torques elevados. Veja figuras a seguir.

N2

200

xx’

y’ y

x’ xy

0

y’

x’ x

yy’

Dd

D

d

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Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 191191191191191

Considerando-se duas rodas de fricção de diâmetros D e d, pode-se substituir estas duas rodas defricção por duas rodas dentadas que tenham os diâmetros primitivos D e d.

As engrenagens podem ter dentes externos, que é o caso mais freqüentes dentes internos, oupossuir raio infinito, sendo denominada cremalheira.

Engrenagens de dentes externos

As rodas têm sentidos de rotação opostos.

Engrenagens de dentes externos e internos

A engrenagem maior é cortada internamente e a menor é cortada externamente. O sentido derotação das duas engrenagens é idêntico.

Engrenagens de dentes externos e cremalheira

O movimento de rotação se transforma em movimento de translação de sentido igual.

A circunferência primitiva de duas engrenagens que se engrenam é sempre tangente uma à outra.

Page 192: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

192192192192192 – SENAI-RJ

Geometria do denteEntre os diferentes perfis existentes para obter a forma dos dentes, o perfil em evolvente de círculo

foi padronizado e é hoje o adotado pelos fabricantes de máquinas.

A evolvente de círculo é a curva descrita em um ponto de uma reta que rola sobre um círculo semdeslizamento.

A evolvente de círculo pode ser traçada fixando-se um lápis na extremidade de um fio enroladosobre um disco. Desenrolando-se o fio e mantendo-o esticado, o lápis traçará uma curva – esta é aevolvente de círculo.

Ângulo de pressãoO ângulo de pressão é o ângulo da direção da força que atua perpendicularmente na face do dente

da engrenagem.

fio tenso

disco

20o

A

A

0

M

T

Page 193: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 193193193193193

O ângulo de pressão é formado pela tangente ao círculo primitivo e a tangente ao círculo de base.O círculo de base é o círculo de onde a evolvente é originária.

Os ângulos de pressão normalmente utilizados são os de 15º e 20º.

Grau de engrenamentoPara que a ação da engrenagem condutora seja contínua, é necessário que sempre tenha pelo

menos um par de dentes em contato. Para isto, é necessário que um novo par de dentes entre emcontato antes do término do contato do dente precedente.

círculo primitivo

círculo base paraevolvente de ∅ 2 graus

evolvente de ∅ 3 graus

círculo primitivo

círculo de base

ângulo de pressão

20o

B

AA

B

∅ 1∅ 2

a = 15o a = 20o

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Elementos de Máquinas – Transmissões

194194194194194 – SENAI-RJ

O grau de engrenamento pode ser imaginado como o número médio de dentes em contato emengrenagens conjugadas. Para as melhores condições de funcionamento, o grau de engrenamentodeve ser o maior possível, ou no mínimo igual a 1,25. Valor menor que um significa que um par dedentes deixa de estar em contato antes que o par seguinte tenha atingido seu ponto de contato inicial,e que a transmissão não é contínua.

Nas engrenagens normalizadas, nas quais o ângulo de pressão é de 20°, a continuidade da transmissãoé sempre assegurada, se o número de dentes das engrenagens for maior que sete.

Interferência de dentes evolventesQuando o dente de engrenagens conjugada tende a projetar-se para dentro do círculo de base, a

cabeça do dente de uma engrenagem tende a penetrar no flanco da outra engrenagem, tornando ofuncionamento impossível. Há interferência dos dentes.

Em uma engrenagem normalizada, onde o ângulo de pressão é de 20°, os cálculos mostram oseguinte resultado:

Se Z1 < 13 – Sempre haverá interferência dos dentes, qualquer que seja o número de dentes Z2.Este é o número mínimo de dentes a adotar.

Se Z1 > 13 – Pode ter ou não interferência, dependendo do número de dentes de Z2.

Se Z1 > 17 – Jamais haverá interferência dos dentes, qualquer que seja o número de dentes de Z2.

Engrenagem cilíndrica de dentes retosEngrenagens cilíndricas de dentes retos são rodas dentadas, cujos dentes são retos e paralelos ao

eixo, usadas para transmitir potência entre árvores paralelas quando estas árvores não estão muitoafastadas e quando se deseja uma razão de velocidade constante.

A

B

T1

T2D

FM

Page 195: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 195195195195195

Relações fundamentais

Circunferência primitiva

A circunferência primitiva, da qual as engrenagens derivam, corresponde ao diâmetro externo dasrodas de fricção.

Diâmetro primitivo (DP)

O diâmetro primitivo é o diâmetro da circunferência primitiva. Ele é a base para o dimensionamentode uma engrenagem. As engrenagens têm seus diâmetros primitivos tangentes quando estão engrenadas.

Número de dentes (Z)

O número de dentes corresponde ao número de saliências ou reentrâncias na circunferência primitiva.É sempre um número inteiro.

Passo circular (P)

O passo circular é a distância medida ao longo da circunferência primitiva, de um certo ponto numdente ao ponto correspondente no dente adjacente. Logo, o passo é a medida de um arco de círculo.

Módulo (m)

O módulo de uma engrenagem é o resultado da divisão do diâmetro primitivo pelo número dedentes. No sistema métrico é expresso sempre em milímetros.

Page 196: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

196196196196196 – SENAI-RJ

Para que uma engrenagem engrene em outra, é necessário que as duas tenham o mesmo módulo.

A figura a seguir apresenta os dentes em tamanho natural para diversos módulos. Nota-se que otamanho aumenta à medida que o módulo diminui.

Diâmetro externo (De)

O diâmetro externo é o diâmetro do círculo que passa pelo topo do dente, círculo de topo. Acircunferência de topo encerra a engrenagem.

Diâmetro interno (Di)

O diâmetro interno é o diâmetro do círculo que passa pelo fundo dos vãos entre os dentes, círculode raiz.

Altura do dente (h)

A altura do dente é a distância entre o círculo de topo e o círculo de raiz da engrenagem.

Face do dente

A face do dente é a parte da superfície do dente que está acima do diâmetro primitivo.

Page 197: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 197197197197197

ELEMENTO ENGRENAGEM

Diâmetro primitivo (Dp) Dp = Z.m

Diâmetro externo (De) De = Dp + 2.m ou De = m (Z + 2)

Diâmetro interno (Di) Di = Dp – 1,166m

Módulo (m) m = Dp ou m = P ou m = De

Passo circular (P) P = p.m

Altura do dente (h) h = 2,166 x m

Espessura do dente (e) e = P ou e = pm

Distância entre centros (a) a = Dp1 + Dp2 ou a = m(Z1 + Z2)

Flanco do dente

O flanco do dente é a parte da superfície do dente que está abaixo do diâmetro primitivo.

Espessura do dente (e)

A espessura do dente é o comprimento do arco da circunferência primitiva, compreendido entre osflancos do mesmo dente.

Espessura da engrenagem

A espessura da engrenagem é a largura da engrenagem medida axialmente, ou seja, é a distânciaentre as faces laterais dos dentes, medida paralelamente ao eixo da engrenagem.

Folga de fundo

A folga de fundo é a distância radial entre o círculo de raiz de uma engrenagem e o círculo de topoda engrenagem conjugada.

Fórmulas para o cálculo das dimensões da engrenagem de dentes retos

Observação: pelas normas ABNT e DIN, temos h = 2,166 x m

Z p Z + 2

2 2

2 2

Page 198: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

198198198198198 – SENAI-RJ

Agora, vamos realizar os cálculos solicitados a seguir.

Calcular as dimensões de duas rodas dentadas de 25 e 52 dentes, módulo 3 e a distância dos eixos?

Solução:

Engrenagem Z1 = 25 dentes

Dp = Z.m De = Dp + 2.m Di = Dp – 1,166.m P = p.m

Dp = 25 x 3 De = 75 + (2 x 3) Di = 75 – (1,166 x 3)P = 3,14 x 3

Dp = 75mm De = 81mm Di = 71,50mm P = 9,42mm

h = 2,166.m e = pm a = m(Z1 + Z2)

h = 2,166 x 3

h = 6,49mm e = 3,14 x 3 a = 3(25 + 52)

e = 4,71mm a = 115,5mm

Engrenagem Z2 = 52 dentes

Dp = Z.m De = Dp + 2.m Di = Dp – 1,166.m P = p.m

Dp = 52 x 3 De = 156 + (2 x 3) Di = 156 – ( 1,166 x 3) P = 3,14 x 3

Dp = 156mm De = 162mm Di = 52,51mm P = 9,42mm

Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidaisA face e o flanco de um dente de engrenagem cilíndrica reta são superfícies paralelas ao eixo da

engrenagem. Estes mesmos elementos em um dente helicoidal são hélices cilíndricas e, assim, umaextremidade do dente é adiantada circunferencialmente em relação à outra. Como resultado, aextremidade avançada entra em contato primeiro, resultando que o dente recebe a carga gradualmente.

2

2 2

2

Page 199: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 199199199199199

Se a extremidade avançada ainda estiver em contato quando a extremidade atrasada entrar emcontato, a linha de contato através da superfície do dente corta, em diagonal, o flanco e a face, indo deum ponto alto da face em uma extremidade a algum ponto baixo do flanco na outra extremidade dodente. Em engrenagens helicoidais, tem-se, em geral, mais de um dente trabalhando, o que nem sempreacontece para engrenagens de dentes retos.

A maior resistência e o engrenamento mais suave, como explicado acima, dão às engrenagenshelicoidais tais vantagens, sendo elas denominadas “em espinha de peixe” e comumente usadas emredutores para serviço pesado de transmissão entre árvores paralelas. Os dentes helicoidais são sujeitosa muito menos choques que os dentes de engrenagens retas, por causa da gradual transferência decarga de dente para dente, e podem, em conseqüência, funcionar em velocidades periféricas muitomais elevadas. A gradual transferência de carga conduz a um funcionamento silencioso.

Inclinação da hélice

A inclinação da hélice B é o ângulo formado entre a linha de centro no flanco do dente e a linha decentro do cilindro primitivo.

Uma vez que as engrenagens helicoidais são naturalmente não-intermutáveis (uma hélice à direita se engrena com uma hélice àesquerda, quando os eixos são paralelos), não existem valores padrõesde inclinações de hélice.

Ângulos de 15° a 25° são típicos, porém para certas engrenagensa inclinação da hélice pode ser menor que 15°. Como o esforçoaxial aumenta quando a inclinação da hélice cresce, esta inclinaçãoé conhecida como:

a) Módulo aparente (mt) – O módulo aparente de umaengrenagem helicoidal é o resultado da divisão do diâmetro primitivopelo número de dentes. No sistema métrico é expresso sempre emmilímetros.

b) Módulo real (Mn) – O módulo real de uma engrenagem

desenvolvimento do cilindroprimitivo e da hélice primitiva

hélice primitiva

cilindro primitivo

d

A

B

B

A

b

p.d

h

b

DgL

b Pcd

Pc

C

pla

no d

e fa

ce

esforçoaxial

hélice àesquerda

hélice àdireita

hélice àesquerda Dp

b

Page 200: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

200200200200200 – SENAI-RJ

helicoidal é o resultado da multiplicação do módulo aparente pelo coseno do ângulo de inclinação dahélice B. No sistema métrico é expresso sempre em milímetros.

Diâmetro externo (De)

É o diâmetro do círculo que passa pelo topo do dente.

Diâmetro interno (Di)

É o diâmetro do círculo que passa pelo fundo dos vãos entre os dentes.

Altura do dente (h)

É a distância entre o círculo do topo e o círculo da raiz da engrenagem.

Face do dente

É a parte da superfície do dente que está acima do diâmetro primitivo.

Flanco do dente

É a parte da superfície do dente que está abaixo do diâmetro primitivo.

Espessura do dente (e)

É o comprimento do arco da circunferência primitiva compreendido entre os flancos do mesmodente.

Espessura da engrenagem

É a largura da engrenagem medida axialmente, ou seja, é a distância entre as faces laterais dosdentes medida paralelamente ao eixo da engrenagem.

Folga do fundo

É a distância radial entre o círculo de raiz de uma engrenagem e o círculo de topo da engrenagemconjugada.

Page 201: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 201201201201201

Relações fundamentais

A maioria dos termos definidos para a engrenagem de dentes retos aplica-se à engrenagem dedentes helicoidais, acrescidas de algumas expressões novas.

Circunferência primitiva

A circunferência primitiva, da qual as engrenagens derivam, corresponde ao diâmetro externo dasrodas de fricção. As engrenagens têm seus diâmetros primitivos tangentes quando estão engrenadas.

Diâmetro primitivo (DP)

É o diâmetro da circunferência primitiva, sendo a base para o dimensionamento de uma engrenagem.

Número de dentes (Z)

Corresponde ao número de saliências ou reentrâncias na circunferência primitiva. É sempre umnúmero inteiro.

Passo circular (P)

A engrenagem cilíndrica de dentes helicoidaistem dois tipos de passo.

Um passo considerado no plano de face, o passoaparente, e o outro considerado no planoperpendicular ao dente, o passo real.

a) Passo aparente (Pt) – O passo aparente é adistância medida ao longo da circunferênciaprimitiva perpendicularmente ao eixo, de um certoponto, num dente, ao ponto correspondente nodente adjacente. Logo, o passo aparente é um arcode círculo.

b) Passo real (Pn) – O passo real é a distânciamedida perpendicularmente ao centro do flancodo dente, de um certo ponto num dente, ao pontocorrespondente no dente adjacente. Logo, o passoreal também é um arco de círculo.

pn= passo realpt = passo aparentemn = módulo realmt = módulo aparente

pn

pt

b

pn

pt

b

b

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Elementos de Máquinas – Transmissões

202202202202202 – SENAI-RJ

Fórmulas para o cálculo das dimensões de engrenagem de dentes helicoidais

* Pela ISO (UNE 10.016) 20o h=2,25mm

Agora, vamos realizar os cálculos solicitados a seguir.

Deseja-se fazer uma engrenagem de dentes helicoidais de 18 dentes de módulo real 2,5.

Quais são as dimensões se a inclinação do dente é de 45°?

ELEMENTO ENGRENAGEM

Diâmetro primitivo (Dp) Dp = mn.Z ou Dp = mt.Z

Diâmetro externo (De) De = Dp + 2.mn ou De = mn Z + 2

Diâmetro interno (Di) Di = Dp – 2,5.mn ou Di = mn Z - 2,5

Módulo aparente (mt) mt = mn ou mt = Pt ou mt = Dp

Módulo real (mn) mn = mt.cos b ou mn = Pn

Passo aparente (Pt) Pt = mt.p ou Pt = Pn ou Pt = Dp.p

Passo real (Pn) Pn = mn.p

Altura do dente (h)* h = 2,25 . mn

Espessura do dente (e) e = pn ou e = mn.p

Distância entre centros (a) a = Dp1 + Dp2 ou a = mt (Z1 + Z2)

cos b

cos b

cos b

cos b

cos b

p

p

Z

Z

2 2

2 2

Page 203: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 203203203203203

Solução:

Dp = mn.Z mt = mn Pt = mt.p De = Dp + 2.mn

Pt = 3,536x3,14 De = 63,64 + 2x2,5

Dp = 2,5x18 mt = 2,5 Pt = 11,10mm De = 68,64mm

Dp = 2,5x18 mt = 3,536mm

Dp = 63,64mm

Di = Dp – 2,5.mn h = 2,25.mn

Di = 63,64 – 2,5x2,5 h = 2,25x2,5

Di = 57,39mm h = 5,625mm

E = Pn = mm x p = 2,5 x 3,14 e = 3,925mm

Engrenagens helicoidais em árvores não paralelas

Um par de engrenagens helicoidais para transmissão entre árvores não paralelas é chamada deengrenagem em espiral. Este tipo de engrenagem pode ser fabricada para funcionar em árvore emqualquer ângulo a, porém o mais comum é a 90°.

Os ângulos da inclinação da hélice de engrenagem condutora e da engrenagem conduzida b, podemter uma infinidade de valores. Porém a soma de b1 com b2 deve ser igual ao ângulo formado entre asárvores.

Tais engrenagens são adequadas para a transmissão de pequena potência a velocidades razoáveis.

Vale ressaltar que os passos aparentes e, assim como o módulo aparente esão diferentes entre a roda Z1 e a roda Z2; isto provém do fato de que ainclinação do denteado não é a mesma (b1 ≠ b2 ). Ao contrário, o móduloreal é idêntico para as duas rodas.

Engrenagens em espinha de peixe

Tais engrenagens são helicoidais duplas e a discussão precedente se aplica, também, a este tipo.

cos b cos b

cos 45o 0,7071

2

cos 45o

2 2

Page 204: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

204204204204204 – SENAI-RJ

O objetivo das hélices à direita e à esquerda é absorver o empuxo axial na própria engrenagem,eliminando assim a necessidade de se contrabalançar este empuxo nos mancais. Para que cada partereceba metade da carga, as engrenagens em espinha de peixe devem ser montadas com precisão euma das árvores deve ser montada de modo que flutue no sentido axial. Usam-se grandes inclinaçõesda hélice, de 30° a 45° e, em conseqüência, as forças de empuxo são bastante grandes para manterambas as partes em contato no movimento.

A engrenagem vista na figura anterior exige máquina especial para a usinagem. A engrenagemvista na figura a seguir pode ser usinada com ferramenta comum. O espaço no centro dessa engrenagempermite a saída da ferramenta.

Engrenagens cônicasAs engrenagens cônicas são utilizadas para transmitir movimento de rotação entre eixos concorrentes

que fazem entre si um ângulo qualquer, porém o ângulo entre as árvores mais comuns é o de 90°.

Page 205: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 205205205205205

As engrenagens cônicas ficam sujeitas mais ou menos a mesma ação que as engrenagens cilíndricasde dentes retos.

As engrenagens cônicas não são intercambiáveis; elas são projetadas em pares.

Relações fundamentais

h

ha

hfga

gf

da d df

b

90o - dcone complementar

cone da cabeça

cone primitivo

cone da base

diâ

met

ro d

a ca

beç

a d

a

diâ

met

ro d

a ca

beç

a d

diâ

met

ro d

a bas

e d

f

L

Page 206: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

206206206206206 – SENAI-RJ

Os topos dos cones primitivos da engrenagem cônica condutora e da engrenagem cônica conduzidadevem convergir para um ponto comum, senão o engrenamento é impossível.

Diâmetro primitivo (Dp)

O diâmetro primitivo é o diâmetro da base do cone primitivo.

Número de dentes (Z)

O número de dentes corresponde ao número de saliências ou reentrâncias no cone primitivo. Ésempre um número inteiro.

Passo circular (P)

O passo circular é a distância medida ao longo da circunferência de base do cone primitivo de umcerto ponto num dente ao ponto correspondente no dente adjacente.

Módulo (m)

O módulo de uma engrenagem cônica também é o resultado da divisão do diâmetro primitivo pelonúmero de dentes. No sistema métrico é expresso sempre em milímetros.

Cone externo

O cone externo é o cone que passa pelo topo dos dentes da engrenagem. sendo caracterizado peloângulo externo e pelo diâmetro externo.

Diâmetro externo (De)

O diâmetro externo é o diâmetro da base do cone externo.

d1

d2

z2

d1

d2

d1d2

Page 207: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 207207207207207

Cone interno

O cone interno é o cone que passa pela raiz dos dentes da engrenagem, sendo caracterizado peloângulo interno e pelo diâmetro interno.

Diâmetro interno

O diâmetro interno é o diâmetro interno do cone interno.

Altura do dente (h)

A altura do dente é a distância entre o cone de cabeça e o cone de base da engrenagem, medido naparte maior do dente.

Face do dente

A face do dente é a parte da superfície do dente que está acima do cone primitivo.

Flanco do dente

O flanco do dente é a parte da superfície do dente que está abaixo do cone primitivo.

Espessura do dente (e)

A espessura do dente é o comprimento do arco de círculo, medido ao longo da circunferência debase do cone primitivo, compreendido entre flancos do mesmo dente.

Espessura da engrenagem (b)

A espessura de uma engrenagem cônica é a distância entre as faces laterais dos dentes medidaparalelamente ao cone primitivo.

Folga do fundo

A folga do fundo é a distância entre o cone de base de uma engrenagem cônica e o cone de cabeçada engrenagem cônica conjugada, medida na parte maior do dente.

Page 208: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

208208208208208 – SENAI-RJ

Cone complementar

O cone complementar é um cone imaginário cuja geratriz é perpendicular à do cone primitivo,traçada a partir da extremidade maior do dente.

Geratriz do cone primitivo (L)

A geratriz do cone primitivo é a distância do vértice do cone primitivo até a extremidade do dente,medida sobre o cone primitivo.

Fórmulas para o cálculo das dimensões de engrenagem cônica de dente reto emárvores a 90°

ELEMENTO ENGRENAGEM

Diâmetro primitivo (Dp) Dp = Z.m

Diâmetro externo (De) De = Dp + 2.m.cosd ou De = m.Z + 2mcosd

Diâmetro interno (Di) Di = Dp – 2,5.m.cosd ou Di = m.Z – 2,5mcosd

Módulo (m) m = Dp ou m = P

Passo circular (P) P = m.p

Altura do dente (h) h = 2,25.m

Espessura do dente (e) e = P ou e = m.p

Ângulo primitivo (d) d1 = arc tg Dp1 ou d1 = arc tg Z1

d2 = arc tg Dp2 ou d2 = arc tg Z2

Geratriz do cone primitivo (L) L = 0,5Dp

Distância entre centros (a) a = Dp1 + Dp2 ou a = m.(Z1 + Z2)

Z p

2 2

2 2

send

Dp2

Dp1

Z2

Z1

Page 209: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 209209209209209

Agora, vamos realizar os cálculos:

Determine as características de um pinhão cônico.

Módulo = 5mm Z = 22 dentes ângulo primitivo = 35%

Solução:

Dp = Z.m De = m.Z + 2 cosd Di = m. Z – 2,5cosd P = m.d

Dp = 22x5 De = 5.Z2 + 2cos35° Di = 5.Z2 – 2,5cos35° P = 5x3,14

Dp = 110mm P = 15,70mm

De = 5.Z2 + 2x0,819 Di = 5.Z2 – 2,5x0,819

De = 118,19mm Di = 99,77mm

h = 2,25.m e = P L = 0,5Dp

h = 2,25x5

h = 11,25 e = 15,7 L = 0,5x110

e = 7,85 L = 0,5x110

L = 95,89mm

Parafuso sem-fim e engrenagem helicoidalO parafuso sem-fim, acoplado a uma engrenagem helicoidal, é usado para transmitir potência entre

árvores que não se interceptam e que, quase sempre, estão em ângulos retos. O contato por impactono engrenamento de engrenagens retas e outras não se apresenta nos parafusos sem-fim. Em vezdisso, a rosca do sem-fim desliza, em contato com os dentes da engrenagem, resultando emfuncionamento silencioso, se o projeto de confecção for adequado.

O perfil de lados retos da rosca do sem-fim facilita a produção, seja do ponto de vista de quantidade,seja da precisão. A rosca do sem-fim pode ser aberta num torno, ou pode ser fresada com fresahelicoidal. A engrenagem deve ser usinada por fresa helicoidal; porém, se a precisão e uma melhorforma não forem importantes, as fresas de forma dão resultados razoáveis.

2 send

sen35o

0,574

2

Page 210: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

210210210210210 – SENAI-RJ

Relações fundamentais

Na rosca sem-fim

corte:BB passo real

passo oblíquo

vista de cima da rosca

AA

b

corte:AA

∅ d2

d1

B

Bb

hélice à direita

Page 211: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 211211211211211

Cilindro primitivo

O cilindro primitivo da rosca sem-fim é tangente à circunferência primitiva da engrenagem helicoidal,quando os dois estão engrenados. É o ponto onde haverá a transmissão do movimento.

Diâmetro primitivo

O diâmetro primitivo é o diâmetro do cilindro primitivo rosca sem-fim.

Número de dentes (z)

O número de dentes de uma rosca sem-fim corresponde ao seu número de entradas. Se a roscasem-fim tem uma entrada, o seu número de dentes é um, se a rosca sem-fim tem duas entradas, o seunúmero de dentes é dois, e assim por diante.

Passo

A rosca sem-fim tem dois tipos de passo. Um passo considerado no plano do eixo da rosca, o passoaparente, e o outro considerado no plano perpendicular do dente, o passo real.

a) Passo aparente (Pt) - O passo aparente é igual à distância medida segundo o eixo da rosca sem-fim, de um certo ponto num dente, ao ponto correspondente num dente adjacente. É igual ao passoaparente da engrenagem helicoidal.

b) Passo real (Pn) - O passo real é igual à distância medida perpendicularmente à inclinação dahélice de um certo ponto num dente ao ponto correspondente no dente adjacente.

Módulo

A rosca sem-fim tem dois tipos de módulos. Um módulo considerado no plano do eixo da rosca, omódulo aparente, e o outro considerado no plano perpendicular do dente, o módulo real.

a) Módulo aparente (Mt) - O módulo aparente é escolhido arbitrariamente na lista dos módulospadronizados. É igual ao módulo aparente da engrenagem helicoidal.

b) Módulo real (Mn) - O módulo real é calculado em função do módulo aparente escolhido e doângulo de inclinação da hélice.

Diâmetro da cabeça (De)

O diâmetro da cabeça é o diâmetro do cilindro que passa pelo topo do dente da rosca sem-fim.

Page 212: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

212212212212212 – SENAI-RJ

Diâmetro da base (Di)

O diâmetro da base é o diâmetro do cilindro que passa pelo fundo do dente da rosca sem-fim.

Altura do filete

A altura do filete é a distância entre o cilindro de topo e o cilindro da raiz da rosca sem-fim.

Espessura do filete (e)

A espessura do filete é o comprimento do cilindro primitivo, compreendido entre os flancos domesmo filete.

Folga do fundo

A folga do fundo é a distância radial entre o cilindro da raiz da rosca sem-fim e o círculo de topo daengrenagem helicoidal conjugada.

Comprimento filetado (Lv)

É o comprimento total da rosca sem-fim, sendo medido do primitivo ao último filete da rosca,segundo o eixo da rosca.

Na engrenagem de rosca sem-fim

Circunferência primitiva

A circunferência primitiva da engrenagem helicoidal é a circunferência que tangencia o cilindroprimitivo da rosca sem-fim, quando os dois estão engrenados.

Diâmetro primitivo

O diâmetro primitivo é o diâmetro da circunferência primitiva da engrenagem helicoidal.

Número de dentes

O número de dentes corresponde ao número de saliências ou reentrâncias na circunferência primitiva.É sempre um número inteiro.

Page 213: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 213213213213213

Passo

A engrenagem helicoidal tem dois tipos de passo, um passo considerado no plano de face, o passoaparente, e o outro considerado no plano perpendicular ao dente, o passo real.

a) Passo aparente (Pt) – O passo aparente é a distância medida ao longo da circunferência primitiva,perpendicularmente ao eixo, de um certo ponto num dente adjacente.

Logo o passo aparente é um arco de circunferência. É igual ao passo aparente da rosca sem-fim.

b) Passo real (Pn) – O passo real é a distância medida perpendicularmente à linha de centro doflanco do dente, de um certo ponto num dente, ao ponto correspondente no dente adjacente. Logo, opasso real também é um arco de círculo.

Módulo

A engrenagem helicoidal tem dois tipos de módulo. Um módulo considerado no plano de face, omódulo aparente, e o outro considerado no plano perpendicular ao dente, o módulo real.

a) Módulo aparente (Mt) – O módulo aparente de uma engrenagem helicoidal é o resultado dadivisão do diâmetro primitivo pelo número de dentes. No sistema métrico é expresso sempre emmilímetros. É igual ao módulo aparente da rosca sem-fim.

b) Módulo real (Mn) – O módulo real de uma engrenagem helicoidal é o resultado da multiplicaçãodo módulo aparente pelo coseno do ângulo de inclinação da hélice. No sistema métrico é expressosempre em milímetros.

pt

b

d

B

b

Page 214: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

214214214214214 – SENAI-RJ

Diâmetro da cabeça (De)

O diâmetro da cabeça é o diâmetro do círculo que passa pelo topo do dente. A circunferência dacabeça encerra a engrenagem.

Diâmetro da base (Di)

O diâmetro da base é o diâmetro do círculo que passa pelo fundo dos vãos entre os dentes.

Altura do dente (h)

A altura do dente é a distância entre o círculo de topo e o círculo da raiz da engrenagem.

Largura do dente (b)

A largura do dente é o comprimento medido na raiz do dente exatamente de um lado ao outro.

Largura da engrenagem (B)

A largura da engrenagem é o comprimento medido axialmente de uma face à outra da engrenagem.

Semi-ângulo (d)

O semi-ângulo é o ângulo dado nas faces laterais do dente da engrenagem.

Page 215: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 215215215215215

Fórmulas para o cálculo das dimensões da rosca sem-fim e da engrenagem helicoidal

ELEMENTO ROSCA SEM-FIM (Z1) ENGRENAGEM HELICOIDAL (Z2)

Diâmetro primitivo (DP) Dp1= mt.Z1 Dp2 = mt.Z2

Número de dentes (filetes) Z1 = n de entradas Z2 = Dp2

Passo aparente (Pt) Pt = mt.p Pt = mt.p

Passo real (Pn) Pn = Pt cosa ou Pn = mn.p Pn = Pt cosb ou Pn = mn.p

Módulo aparente (mt) módulo padronizado mt = Dp2

Diâmetro externo (De) De = Dp1 + 2mt De = Dp2 + 2mt

Diâmetro interno (Di) Di = Dp1 - 2,5mt Di = Dp2 - 2,5mt

Altura do dente (h) h1 = 2,25mt h2 = 2,25mt

Comprimento Lu = 2.mt (1 + √Z2)do filete (Lu)

Espessura e = Pn e = Pndo dente (e)

Distância entre centros (a) a = mt (Z1 + Z2)

Largura B = 0,8.Dp1

da engrenagem (B)

Semi-ângulo tgd = 2c.Ptao centro da facecontato (d)

Coeficiente

Distância na ponta da = De2+(Dp1-2mt) (1-cosd)do dente (da)

Z 20 28 35 45 55 65 75 85

c 1,8 1,9 2,1 2,3 2,5 2,6 2,8 2,9

tga

mt

Z

Dp1 Dp2

2 2

Dp1 + 1,2Pt

2

Inclinação da hélice tga = mt.Z1 cosb = mt.Z2

(filete)

Page 216: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

216216216216216 – SENAI-RJ

Agora, vamos realizar os cálculos solicitados a seguir.

Calcular todas as dimensões da rosca sem-fim e da engrenagem de rosca sem-fim de um redutorde velocidade, sendo:

Nº de entradas da rosca sem-fim .......................................................................... Z1 = 1

Nº de dentes da engrenagem. ................................................................................ Z2 = 30

Módulo aparente .................................................................................................... mt = 2

Inclinação da hélice ............................................................................................... b = 3°50’

Dp2 = mt.Z2 Pt = mt.p Pn = Pt cosb De = Dp2 + 2mt

Dp2 = 2 × 30 Pt = 2 × 3,14 Pn = 6,28 × cos3o50′ De = 60 + (2 × 2)

Dp2 = 60mm Pt = 6,28mm Pn = 6,28 × 0,99776 De = 64mm

Pn = 6,27mm

Di = Dp2–2,5mt h2 = 2,25mt e = pn tgd = 2c.pt

Di = 60–(2,5 × 2) h2 = 2,25 × 2 e = 6,27 tgd = 2 × 1,9 × 6,28

Di = 55mm h2 = 4,50mm e = 3,13mm tgd = 0,63831

d = 32o33′

da = De2 + (Dp1–mt)(1–cosd) B = 0,8.Dp1

da = 64 + (29,85–(2 × 2))(1–cos32o33′) B = 0,8 × 29,85

da = 68,06mm B = 23,88mm

Dp1 = mt.Z1 Pt = mt.p Pn = Pt cosb De = Dp1 + 2mt

Dp1 = 2 × 30 Pt = 2 × 3,14 Pn = 6,28 × cos3o50′ De = 29,85 + (2 × 2)

Dp1 = 2 × 1 Pt = 6,28mm Pn = 6,28 × 0,99776 De = 33,85mm

Dp1 = 29,85mm Pn = 6,27mm

Di = Dp2–2,5mt h1 = 2,25mt e = pn Lu = 2mt(1 + √Z2)

Di = 29,85–(2,5 × 2) h1 = 2,25 × 2 e = 6,27 Lu = 2 × 2(1 + √30)

Di = 24,85mm h1 = 4,50mm e = 3,13mm Lu = 25,91mm

tg3o50′

Engr

enag

emSe

m-fi

m

2 Dp1 + 1,2Pt

29,85 + (1,2 × 6,28)2

tgb

0,06700

2

2

Page 217: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 217217217217217

Vtx = Nx X Ppx Vty = Ny X Ppy

O perímetro primitivo de uma engrenagem pode ser calculado multiplicando-se o número de dentes(Z) da engrenagem pelo seu passo (P), temos:

Vty = Ny X Zy X Py

Como

Vtx = Vty

Temos:

Nx x Zx x Px = Ny x Zy x Py

Como o passo das duas engrenagens é igual, podemos dividir os dois membros da equação pelopasso:

Nx x Zx = Ny x Zy

Como a transmissão efetua-se sem deslizamento podemosafirmar que a velocidade tangencial no diâmetro primitivo, daengrenagem X (Vtx) e a velocidade tangencial no diâmetro primitivoda engrenagem Y (Vty) são iguais, pois as mesmas estão engrenadas.

Como a velocidade tangencial de uma engrenagem é igual aoproduto de rotações por minuto (N) pelo seu perímetro (Pp) temos:

Vtx

X

VtyY

P

Page 218: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

218218218218218 – SENAI-RJ

Concluindo-se a seguinte regra:

O número de rotações por minuto da engrenagem x (Nx), multiplicado pelo seu númerode dentes (Zx), é igual ao número de rotações por minuto da engrenagem y (Ny) multiplicadopelo número de dentes (Zy).

Nx x Zy = Ny x Zy

Page 219: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 219219219219219

Vamos praticar?

1. Qual o objetivo das correias e polias?

2. Como se efetua a transmissão de potência entre a polia e o elemento flexível?

3. Para assegurar uma boa aderência entre a polia e o elemento flexível, o que é necessário?

4. O que acontece ao elemento flexível no momento em que o sistema entra em marcha?

5. O que é uma correia plana?

Page 220: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

220220220220220 – SENAI-RJ

6. Quais são os materiais empregados na fabricação de correias planas?

7. Como podem ser feitas emendas em correias planas?

8. Por que as correias de seção trapezoidal têm maior aderência com a polia que a correia plana?

9. Como é constituída uma correia trapezoidal?

10. Qual o ângulo padronizado para uma correia trapezoidal?

11. Por que as correias dentadas eliminam o deslizamento entre a correia e a polia?

Page 221: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 221221221221221

12. Como são compostas as correias dentadas?

13. Cite algumas vantagens da correia dentada em relação à correia plana e trapezoidal.

14. Quando deve ser utilizada a transmissão por cabo?

15. Como pode ser aumentada a aderência do cabo com a polia?

16. O que pode ser feito para diminuir a flecha provocada pelo peso do cabo?

17. Como é constituído um cabo?

Page 222: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

222222222222222 – SENAI-RJ

18. Como podem ser unidas as extremidades de um cabo?

19. Quais são as três partes que compõem uma polia?

20. Quais são as condições necessárias para uma ligação da polia com a árvore sem problemas?

21. Como pode ser construída uma polia?

22. No sistema de transmissão da figura a seguir, são dados os diâmetros das polias e o número derotações da primeira polia condutora. Calcule a velocidade da última polia conduzida.

N1 = 1200 rpm | d1 = 60 | d2 = 200 | d3 = 100 | d4 = 150 | d5 = 80 | d6 = 160 | N6 = ?

Page 223: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 223223223223223

23. Qual a finalidade das correntes?

24. Como se efetua a transmissão de potência entre a engrenagem de corrente e a corrente?

25. Por que na transmissão por corrente não é necessário a tensão inicial de montagem?

d1N1

d2

d3N2 = N3

d6N6

d4

d5N4 = N5

Page 224: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

224224224224224 – SENAI-RJ

26. Sendo necessário o emprego de um tensor de corrente em um sistema de transmissão porcorrente, de que lado da corrente o tensionador deve ser montado, no ramo tensionado ou no ramofrouxo?

27. Quais são os principais tipos de corrente?

28. Qual a principal vantagem da corrente de rolos sobre a corrente de pinos?

29. Qual a principal vantagem e a principal desvantagem da corrente de rolos sobre a correntesilenciosa?

Page 225: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 225225225225225

30. É possível colocar uma corrente de norma DIN em uma engrenagem de corrente de normaASA? Por quê?

31. Quais são as principais características das engrenagens de corrente?

32. No eixo de um motor que gira a 1800 rotações por minuto está montada uma engrenagem decorrente com 20 dentes. Este motor aciona um equipamento onde está montada uma engrenagem decorrente com 75 dentes. Calcule o número de rotações por minuto do equipamento?

33. Qual o objetivo das engrenagens?

Page 226: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

226226226226226 – SENAI-RJ

34. Como podem ser os dentes de uma engrenagem?

35. Explique o que é ângulo de pressão de uma engrenagem.

36. Explique o que é grau de engrenamento de uma engrenagem.

37. Por que o número mínimo de dentes de uma engrenagem normalizada deve ser de 17 dentes?

38. O que são engrenagens cilíndricas de dentes retos?

39. O que é o passo circular de uma engrenagem de dentes retos?

40. Qual o requisito indispensável para que duas engrenagens de dentes retos possam se engrenar?

Page 227: Elem Maquinas

Elementos de Máquinas – Transmissões

SENAI-RJ – 227227227227227

41. Calcule:

Duas engrenagens de dentes retos têm um entre-eixo de 108 milímetros. A engrenagem menor tem18 dentes, e a maior, 54 dentes. Calcule as dimensões das duas engrenagens.

42. Calcule a velocidade linear do elevador (EL.) sabendo que o motor tem uma velocidade angularde 1200rpm.

Dados complementares:

Z1 = 50; Z2= 325; Z3 = 65; Z4 = 300; Z5 = 69; Z6 = 276; d1 = 300mm; d2 = d1; VL = ?

Z1

Z2 Z3

Z4

Z5

d1

d2

EL

motor

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Elementos de Máquinas – Transmissões

228228228228228 – SENAI-RJ

43) Calcule a velocidade angular do gerador sabendo que a esteira é movida pelo volume de águae com velocidade linear de 3,14m/s.

Dados complementares:

Z1 = 50

Z2= 300

d3 = 100

d4 = d3

VL = 3,14m/s

N1 = ?

44) Calcular as dimensões de duas rodas de dentes helicoidais cujos eixos se interceptam a 90º,módulo real 3. A relação do número de rotações i é de 5/3 e a roda pequena z, tem 39 dentes.Inclinação da hélice b1 = 35º.

Z1

Z2

d3

d4

gerador

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Atividadescomplementares

5

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

SENAI-RJ – 231231231231231

Atividades complementares

Assinale a alternativa que completa, de forma correta, os itens de 1 a 14

1. O objetivo das correias e polias é:

( ) transmitir potência entre duas árvores próximas com modificações do torque e da velocidadeangular.

( ) transmitir potência entre duas árvores distantes com modificação do torque e da velocidadeangular.

( ) transmitir potência entre duas árvores concorrentes com modificação do torque e davelocidade angular.

2. Para assegurar uma boa aderência entre a polia e o elemento flexível, é necessário:

( ) utilizar um produto capaz de aumentar o coeficiente de atrito, como por exemplo parafina.

( ) aplicar uma tensão inicial To.

( ) fazer pequenos sulcos nas superfícies de contato para aumentar aderência.

3. As emendas em correias planas podem ser feitas através de:

( ) colagem, trançagem e luvas especiais

( ) colagem, costura, grampos, passadores etc.

( ) colagem, soldagem, trançagem, grampos e costura.

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

232232232232232 – SENAI-RJ

4. O ângulo padronizado para uma correia trapezoidal é:

( ) 35º

( ) 50º

( ) 40º

5. A aderência da correia trapezoidal é superior à da correia plana devido a:

( ) uma composição de material base.

( ) força normal gerada nas superfícies de contato inclinadas.

( ) ausência de emendas.

6. A transmissão por cabo deve ser utilizada quando:

( ) a potência a ser transmitida é muito elevada.

( ) a distância entre as polias for maior que 15m.

( ) a velocidade angular a ser transmitida for muito pequena.

7. A transmissão de potência entre a engrenagem de corrente e a corrente efetua-se por meio de:

( ) atrito.

( ) deslizamento.

( ) empuxo direto.

8. Na transmissão por corrente não é necessária a tensão inicial de montagem, devido ao fato de atransmissão efetuar-se por:

( ) atrito, e não por empuxo direto.

( ) deslizamento, e não por atrito.

( ) empuxo direto, e não por atrito.

9. Na utilização de um tensor de corrente, este sempre deverá estar posicionado:

( ) no ramo frouxo.

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

SENAI-RJ – 233233233233233

( ) no ramo tenso.

( ) em ambos os ramos.

10. Os principais tipos de corrente são:

( ) articulada, de roletes e silenciosa.

( ) articulada, silenciosa e de inversão de rotação.

( ) simples, duplas e triplas.

11. As correntes de roletes podem ser das normas:

( ) ABNT e AFNOR.

( ) ASTM e ISO.

( ) ISO e ASA.

12. Os dentes de uma engrenagem podem ser:

( ) abaulados ou triangulares.

( ) externos, internos ou de raio infinito.

( ) fixos ou postiços.

13. O número mínimo de dentes de uma engrenagem normalizada deve ser de 17 dentes devido:

( ) ao ângulo de pressão ter 14º.

( ) ao ângulo de pressão ter 35º.

( ) ao ângulo de pressão ter 20º.

14. Para que duas engrenagens de dentes retos possam se engrenar, é indispensável que:

( ) o módulo seja o mesmo.

( ) o número de dentes seja o mesmo.

( ) o diâmetro primitivo seja o mesmo.

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

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15. Duas engrenagens de dentes retos têm um entre-eixo de 108mm. A engrenagem menor tem 24dentes e módulo 3. Calcule as dimensões das engrenagens.

16. Estude uma caixa de redução com quatro engrenagens, sabendo que o receptor R deve girar a400rpm, e que temos um motor girando a 1800rpm. A engrenagem condutora do motor tem 20 dentesretos. Módulo 2,5, distância entre eixos 70mm. Faça uma tabela com características de cadaengrenagem.

As quatro engrenagens devem ser diferentes.

O eixo de saída e o eixo de entrada estão no mesmo plano.

17. Calcular as dimensões de duas rodas dentadas de 25 e 52 dentes, módulo 3. Qual a distância dos eixos?

18. Duas rodas têm um entre-eixo de 108 milímetros. O pinhão tem 18 dentes, a relação de transmissãoI é de 3 para 1.

Calcular:

a) o módulo m

1 4

2 370

motor1800rpm

Engrenagens Z Dp De Di

1

2

3

4

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

SENAI-RJ – 235235235235235

b) a profundidade do dente h

c) o passo p

19. Segundo a figura abaixo, calcular o número de rotações por minuto da roda tangente Z6.

20. Calcular, no exemplo da figura abaixo, a velocidade de elevação em metros por minuto da carga G.

z1 42

n1 . 500 [rpm]

d3

z2 48d4

z5 1 filete

z6 40

n6 ?

δ3 25º

d1 80n1 . 480 [rpm]

d2 400

z3 25

z’ 30

z5 30

z4 40

z7 2 filetes

z8 40

G

z6 60

tamborØ 200

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

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21. Estude uma caixa de redução com quatro engrenagens sabendo que a bomba deve girar a1200rpm e que temos um motor girando a 3000rpm. A engrenagem condutora do motor tem 32 dentesretos, módulo 2, distância entre eixos 80mm. Faça uma tabela com as características de cada engrenagem.

As quatro engrenagens devem ser diferentes

O eixo de saída e o eixo de entrada estão no mesmo plano.

22. Estude uma caixa de redução com quatro engrenagens de dentes retos, módulo 2. O motor giraa 625rpm e a velocidade do receptor é igual a 2/5 da velocidade do motor, ou seja, N4 = 2/5N1.

Os diâmetros primitivos são: dp1 = 80 e dp2 = a + 10

Faça uma tabela com as características de cada engrenagem.

As quatro engrenagens devem ser diferentes.

O eixo de saída e o eixo de entrada estão no mesmo plano.

Engrenagens Z Dp De Di

1

2

3

4

4 1

3 280

motor3000rpm

bomba1200rpm

Engrenagens Z Dp De Di

1

2

3

4

1 4

2 370

receptormotor625rpm

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

SENAI-RJ – 237237237237237

23. Estude uma caixa de redução com quatro engrenagens sabendo que o receptor deve girar a500rpm e que temos um motor girando a 1500rpm. Z1 tem 50 dentes e Z2 tem 100 dentes. O móduloé 2 e a distância entre os dois engrenamentos é igual. Faça uma tabela característica de cada engrenagem,e dê o valor da distância entre centros.

As quatro engrenagens devem ser diferentes.

O eixo de saída e o eixo de entrada estão no mesmo plano.

24. Abaixo, vemos a cadeia cinemática de um torno.

Quais são as velocidades angulares em rd/s de:

B 2 D F H M N

Engrenagens Z Dp De Di

1

2

3

4

4 1

3 2areceptorbomba

500rpm

Dados:

NA = 3000rpm, ØF = 60mm,

ØK = 140mm, ØC = ØL = 160mm

ØA = ØB = ØD = ØE =

ØG = ØH = ØM = ØN = 80mm

Número de dentes:

Z1 = 27; Z2 = 84; Z3 = 24;

Z4 = 66; Z5 = 26; Z6 = 70

A razão de transmissão entre a roscasem-fim e a roda é 1/8.

D

A

B

21C

E6

4 3

G

H

K

MN

F

L

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

238238238238238 – SENAI-RJ

25. No esquema abaixo se encontra representada uma caixa de velocidade de um torno com asseguintes características:

Calcular:

a) As relações de transmissão da PV e da GV

b) As relações de transmissão da caixa

c) A relação das velocidades baixas

d) A relação das velocidades altas

e) As 16 velocidades do eixo de placa (sob forma de tabela).

26. O que são mancais de rolamento?

Pinhão N.o de dentes

a 30

b 60

c 45

d 45

1 63

1’ 42

2 55

2’ 50

3 42

3’ 63

4 30

4’ 75

A 30

B 63

C 42

D 21

E 84

Ø 110

1

Ø 154

1500rpm

GvPva c

b d3

42

1

2

3

4

5

A

4’ 3’2’

1’

B D

C

E

eixo daplaca

módulo = 2

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

SENAI-RJ – 239239239239239

27. Quais são as condições que devem ser analisadas para o emprego de um mancal derolamento?

28. Qual o rolamento que possui maior capacidade de suportar cargas, os de esferas ou os derolos?

29. Dê exemplo de uma forma de permitir que um eixo em rotação dilate sem afetar um mancal derolamento.

30. Quando a flexão de um eixo for inevitável, que tipo de rolamento devemos usar?

31. Cite um tipo de rolamento que suporte apenas cargas radiais.

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

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32. Cite um tipo de rolamento que suporte apenas cargas axiais.

33. Cite três tipos de rolamentos que suportem tanto cargas axiais como cargas radiais.

34. Complete corretamente as afirmativas abaixo:

a) Todo mecanismo comporta um certo número de peças __________________, algumas são____________________e outras são móveis.

b) A natureza da ligação e a forma das peças são fatores que influenciam nas ________________.

c) A natureza da ligação pode ser: ___________________, incompleta ou ___________________.

d) As formas das peças podem ser: ___________________, ____________________, esférica,__________________, _________________ e plana.

e) Uma montagem pode ser direta ou por intermédio de ______________________.

f) Os meios de ligação podem ser ______________________ ou _______________________.

35. Indique com C as alternativas corretas, e com I as incorretas.

( ) Numa superfície helicoidal, a usinagem é fácil, mas o ajuste é imperfeito e a centragem ruim.

( ) Uma ligação é dita positiva quando há desmontagem ou destruição do elemento de fixação,para separar as duas peças.

( ) A ligação por obstáculos é uma ligação positiva.

( ) Uma montagem com superfície cônica é de difícil usinagem, mas em compensação, se asduas peças são bem ajustadas, a centragem é perfeita.

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

SENAI-RJ – 241241241241241

36. Indique com um X entre os parênteses as afirmativas incorretas.

( ) Rosca é uma superfície cilíndrica na qual são usinadas ranhuras helicoidais que fazem surgirsaliências chamadas de filetes.

( ) Uma haste cilíndrica roscada é chamada de porca.

( ) Os cinco elementos que identificam uma rosca são: passo, diâmetro nominal, número de entradas,sentido de aperto e a forma do perfil.

( ) Um furo cilíndrico roscado é chamado de parafuso

( ) Rosca ISO é uma rosca cujas formas de construção obedecem a uma norma exclusivamentebrasileira.

( ) O sistema ISO de roscas permite uma intercambialidade mundial entre peças de construçãomecânica.

37. Faça a relação entre as siglas, da coluna à esquerda, e as designações, na coluna à direita.

a) H M8 x 60 ( ) indicações de rosca esquerda

b) Hm ( ) parafuso de cabeça quadrada ordinária

c) M8 x 15 ponta cilíndrica ( ) parafuso de cabeça cilíndrica com sextavado interno

d) Re ( ) parafuso de cabeça sextavada, rosca métrica ISO diâmetronominal 8mm e comprimento útil de 60mm

e) Qp ( ) parafuso sem cabeça com fenda, rosca métrica ISO, diâmetronominal 8mm comprimento útil 15mm e ponta cilíndrica.

f) F/90 M5 x 0,5 x 60 ( ) parafuso de cabeça sextavada com dimensões reduzidas

g) CHc ( ) parafuso de cabeça escareada, rosca métrica ISO, diâmetronominal 5mm, passo fino, comprimento útil 60mm.

38. Complete as afirmativas abaixo corretamente.

a) Os _______________________podem ser soldados, aparafusados ou articuláveis, conforme suaaplicação

b) Os chumbadores são comumente utilizados para fixar uma ______________________ sobreuma fundação maciça.

c) As porcas mais comumente utilizadas em peças metálicas são as porcas___________________ que têm o símbolo H.

d) As arruelas __________________________ podem ter quatro diâmetros diferentes para ummesmo parafuso.

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

242242242242242 – SENAI-RJ

e) As arruelas com serrilhado podem ter o serrilho ______________________,________________ ou duplo.

f) Os anéis elásticos podem ser _____________________________ou______________________.

39. Coloque um C entre os parênteses nas afirmativas corretas, e um I nas afirmativas incorretas:

( ) O objetivo de um pino é de tornar duas peças solidárias uma a outra, seja em translação ou emrotação.

( ) Dois exemplos de pinos normalizados são os pinos ranhurados com o símbolo I, e os contra-pino com o símbolo V.

( ) Um pino cônico deve ser introduzido em um furo cilíndrico e se mantém no lugar por aperto.

( ) Os pinos elásticos devem ser introduzidos em um furo cilíndrico de diâmetro ligeiramenteinferior ao seu diâmetro.

( ) As chavetas podem ser encontradas em três tipos: as transversais, as longitudinais e astangenciais.

( ) Um enchavetamento pode ser livre ou forçado.

( ) Um enchavetamento livre, com chavetas longitudinais, é o tipo mais comumente utilizado.

( ) O enchavetamento livre é feito somente para ligações em rotação.

( ) No enchavetamento livre a transmissão da rotação é feita através das faces laterais da chaveta.

( ) As chavetas paralelas podem ser: ordinárias com suas extremidades planas ou arredondadas,fixadas por parafusos ou meia-lua.

40. Complete as afirmativas abaixo corretamente.

a) Um _______________________ é uma haste cilíndrica com uma cabeça, cuja extremidadeé ____________________, formando uma nova cabeça rebitada.

b) Os rebites não podem mais ser ______________________, após feita a rebitagem.

c) O material dos rebites é de um metal bastante ___________________, para facilitar a rebitagem.

d) A cabeça rebitada pode ser feita de diversas _________________________

e) São encontrados, ainda, os rebites _______________________, e os rebites que permitem aformação de rebitagem em uma face __________________________.

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Elementos de Máquinas – Atividades Complementares

SENAI-RJ – 243243243243243

41. Complete as afirmativas abaixo corretamente.

a) O objetivo da soldagem é fazer uma ligação ______________________ entre peças atravésde ___________________.

b) Os materiais ferrosos têm uma melhor ______________________ à medida que o teor decarbono é _______________________.

c) As ligas de ____________________ possíveis de soldar são o latão e o bronze, pois sãoisentos de ________________________.

d) É essencial, para uma boa soldagem, determinar a ___________________, a preparação dos________________________, a ordem de _________________________, os acessos, a reduçãodas ____________________ e dos ______________________________.

e) Para reduzir os inconvenientes das ______________________ e contrações é conveniente utilizaras soldas _______________________.

42. Indique com um C as afirmativas corretas e com um I as incorretas:

( ) Soldagem por ponto e soldagem contínua fazem parte do processo de soldagem por passagemde corrente elétrica.

( ) Soldagem a maçarico e soldagem a arco elétrico fazem parte do processo de soldagem porfusão com deposição de metal.

( ) A posição das peças, a preparação das bordas e a forma da solda são os principais pontos aserem observados em montagem com solda.

( ) A soldagem é um processo pouco utilizado nas indústrias, devido a sua complexidade e altocusto.

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S E N A IS E N A IS E N A IS E N A IS E N A I

Serviço Nacional

de Aprendizagem

Industrial do

Rio de Janeiro

FIRJANCIRJSESISENAIIEL

F I R J A NF I R J A NF I R J A NF I R J A NF I R J A N

Federação

das Indústrias

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Rio de Janeiro

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