Elementos de MquinasProf. Franklin Andrade

Objetivo

Conhecer os principais Elementos de Mquinas

Conhecer a nomenclatura de vrios elementos conforme suas normas

Aprender a dimensionar os principais elementos de mquina

Saber como especificar as caractersticas de um elemento de acordo com sua aplicao

Exemplos de Elementos de Mquinas Elementos de Fixao

Unio Mvel e Permanente

Elementos de Apoio

Mancais de Deslizamento e Rolamento

Elementos Flexveis

Molas trao, Molas compresso, Amortecedores...

Elementos de Transmisso (Flexveis)

Correias, Correntes, Cabos..

Elementos de Transmisso (Engrenagens)

Engrenagens de dentes Retas, Helicoidais...

Elementos de Acoplamento

Acoplamento de Elstico, de engrenagem...

Elementos de Vedao

Retentores, Gaxetas...

Elementos de Transporte

Esteira, elevadores...

Exemplos Elementos de Fixao

Exemplos - Elementos de Apoio

Exemplos - Elementos Flexveis

Exemplos - Elementos de Transmisso

Exemplos - Elementos de Vedao

Parafusos e roscas

Parafusos

O parafuso uma pea formada por um corpo cilndrico roscado e uma cabea, que pode ter vrias formas.

Roscas

Pode ser considerada como um conjunto de filetes, assim como uma salincia helicoidal, de perfil constante, que se desenvolve

uniformemente, externa ou internamente, em volta de uma superfcie

cilndrica ou cnica. O tipo de rosca definido em funo do tipo de

perfil.

A cada volta completa do cilindro, o avano (distncia percorrida pelo ponto) chamado de passo e o percurso descrito no cilindro por esse

ponto denominado de hlice.

Tipos de Roscas - Triangular

Triangular o tipo de perfil mais comum, sendo utilizado em parafusos e porcas de fixao, em unies de peas e na extremidade de tubos.

Exemplo: Parafuso sextavado com porca.

Tipos de Roscas - Trapezoidal

Perfil Trapezoidal Roscas com este perfil so empregados eminstrumentos de comando das mquinas operatrizes, na transmisso de

movimento suave e uniforme, em fusos e prensas de estampagem.

Exemplo: Torno Mecnico

Tipos de Roscas - Redondo

Perfil redondo Esse tipo de perfil pode ser empregado em parafusos comgrandes dimenses, compostos de ao ou metais macios. Bem como,

em peas fabricadas por estampagem, em que formas geomtricas

complexas dificilmente seriam obtidas. Exemplo: bocal de lmpadas.

Tipos de Roscas - Quadrado

Perfil quadrado Utilizada em parafusos sujeitos a choques e grandesesforos. Exemplo: Prensa mecnica, morsa de bancada.

Tipos de Roscas - Dente de Serra

Perfil Dente de Serra Este perfil de rosca utilizado quando a fora desolicitao muito grande em um nico sentido. Exemplo: Macacos,

fresadoras.

Elementos Constituintes de uma Rosca

P Passo (em mm ou pol)

d dimetro externo

d1 dimetro interno

d2 dimetro efetivo

a ngulo do filete

f fundo do filete

i ngulo da hlice

c crista

D dimetro do fundo da porca

D1 dimetro do furo da porca

h1 altura do filete da porca

h altura do filete do parafuso

Sistemas de Roscas

As roscas de perfil triangular so fabricados segundo trs sistemasnormalizados: Sistema Mtrico ou Internacional (ISO), o Sistema Ingls, ou

Whiteworth e o sistema americano.

Sistema Mtrico

No sistema mtrico, as medidas das roscas so expressas em milmetros, tendo os filetes com forma triangular, ngulo de 60, crista plana e raiz

arredondada.

Sistema Whithworth

No sistema withworth, as medidas so expressas em polegadas. Nesse sistema o filete apresenta forma triangular, ngulo de 55, crista e raiz

arredondadas. O passo determinado dividindo-se uma polegada (25,4

mm) pelo nmero de filetes em uma polegada.

Sistema Americano

No sistema americano, as medidas so expressas em polegadas. O filete tem forma triangular, ngulo de 60, crista plana e raiz arredonda. O passo

verificado dividindo-se uma polegada pelo nmero de filetes contidos

em uma polegada.

Frmulas para se obter a rosca mtrica

triangular

ngulo da rosca

a = 60

Dimetro menor do parafuso

d1 = d 1,2268 x P

Dimetro efetivo do parafuso

d2 = d 0,6495 x P

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

f = 0,045 x P

Dimetro maior da porca

D = d + 2 x f

Frmulas para se obter a rosca mtrica

triangular

Dimetro efetivo da porca

D2 = d2

Altura do filete

he = 0,61343 x P

Raio de arredondamento da raiz do parafuso

Re = 0,14434 x P

Raio de arredondamento da raiz do filete da porca

Ri = 0,063 x P

Frmulas para se obter a rosca Whithworth

triangular

ngulo da rosca

a = 55

Nmero de filetes por polegadas

P = 25,4 / (n de fios)

Altura do filete

hi = he = 0,6403 x P

Raio de arredondamento da raiz do parafuso

Ri = Re = 0,1373 x P

Dimetro da porca

D = d

Dimetro interno

d1 = d - 2he

Dimetro efetivo

D2 = d2 = d - he

Exerccios

Exerccio 1

Calcular o dimetro efetivo de um parafuso com rosca mtrica normal, cujodimetro externo de 12 mm e o passo de 1,75 mm.

Frmula: d2 = d - 0,6495 P

Exerccio 2

Calcular a folga (f) de uma rosca mtrica normal de um parafuso cujo dimetromaior (d) de 14 mm e o passo (p) de 2 mm.

Frmula: f = 0,045 P

Exerccio 3

Calcular o dimetro maior de uma porca com rosca mtrica normal, cujodimetro maior do parafuso de 8 mm e o passo de 1,25 mm.

Frmula: D = d + 2f

Exerccios

Exerccio 4

Calcular o passo em mm de um parafuso com rosca whitworth, sabendo-se que arosca tem 32 fios por polegada.

Frmula: P = 25, 4/(n de fios)

Exerccio 5

Calcular a altura de filete (he) de uma rosca whitworth, sabendo-se que o passo de 0,793 mm.

Frmula: he = 0,6403 P

Exerccio 6

Calcular o raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso de uma roscawhitworth com 10 fios por polegada.

Frmula para calcular o passo: P = 25, 4/(n de fios)

Polias e Correias

Polias e Correias

As polias so peas cilndricas, movimentadas pela rotao do eixo domotor e pelas correias.

Uma polia constituda de uma coroa ou face, na qual se enrola acorreia. A face ligada a um cubo de roda mediante disco ou braos.

Transmisso de movimento da polia

Polia que transmite movimento e forca corresponde a polia motora oucondutora. Polia que recebe movimento e forca corresponde a polia

movida ou conduzida.

Tipos de Polias

Os tipos de polia so determinados pela forma da superfcie na qual acorreia se assenta. Elas podem ser planas ou trapezoidais. As polias planas

podem apresentar dois formatos na sua superfcie de contato. Essa

superfcie pode ser plana ou abaulada.

Tipos de Polias

A polia plana conserva melhor as correias, e a polia com superfcieabaulada guia melhor as correias. As polias apresentam braos a partir de

200 mm de dimetro. Abaixo desse valor, a coroa ligada ao cubo por

meio de discos.

Tipos de Correias

Alm das polias para correias planas e trapezoidais, existem as polias paracabos de ao, para correntes, polias (ou rodas) de atrito, polias para

correias redondas e para correias dentadas. Algumas vezes, as palavras

roda e polia so utilizadas como sinnimos.

Tipos de Polias

A polia trapezoidal recebe esse nomeporque a superfcie na qual a correia se

assenta apresenta a forma de trapzio.

As polias trapezoidais devem ser

providas de canaletas (ou canais) e so

dimensionadas de acordo com o perfil

padro da correia a ser utilizada.

Tipos de Polias - Diagrama

Tipos de Polias - Diagrama

Materiais

Os materiais que se empregam para a construo das polias so ferrofundido (o mais utilizado), aos, ligas leves e materiais sintticos. A

superfcie da polia no deve apresentar porosidade, pois, do contrrio, a

correia ir se desgastar rapidamente.

Correias

As correias mais usadas so planas e as trapezoidais. A correia em .V. outrapezoidal inteiria, fabricada com seo transversal em forma de

trapzio.

feita de borracha revestida de lona e formada no seu interior porfilamentos vulcanizados para suportar as foras de trao.

Tipos de Correias

O emprego da correia trapezoidal ou em .V. prefervel ao da correia plana porque:

praticamente no apresenta deslizamento;

permite o uso de polias bem prximas;

elimina os rudos e os choques, tpicos das correias emendadas (planas).

Existem vrios perfis padronizados de correias trapezoidais.

Tipos de Correias

Grfico que auxiliapara definir o

melhor tipo de

correia em funo

da potencia do

motor e da

velocidade do

eixo.

Tipos de Correias

Outra correia utilizada a correia dentada, para casos em que no sepode ter nenhum deslizamento, como no comando de vlvulas do

automvel.

Materiais

Os materiais empregados para fabricao das correias so couro;materiais fibrosos e sintticos ( base de algodo, viscose, perlon e nilon)

e material combinado (couro e sintticos).

Transmisso de movimento

Na transmisso por polias e correias, a polia que transmite movimento efora chamada polia motora ou condutora. A polia que recebe

movimento e fora a polia movida ou conduzida. A maneira como a

correia colocada determina o sentido de rotao das polias. Assim,

temos:

Transmisso de Movimento

Tensores (Esticadores)

Estes tipos de polias podem ser do tipo dentado ou liso, cuja caractersticae definida pela no transmisso de potencia no acionamento. E

empregada no tencionamento de correias, quando as distancias entre

centros so muito pequenas, ou quando a correia utilizada e muito

grande. As polias tensoras so definidas como interna ou externa.

Relao de Transmisso

Na transmisso por polias e correias, para que o funcionamento sejaperfeito, necessrio obedecer alguns limites em relao ao dimetro das

polias e o nmero de voltas pela unidade de tempo. Para estabelecer

esses limites precisamos estudar as relaes de transmisso.

Costumamos usar a letra i para representar a relao de transmisso. Ela a relao entre o nmero de voltas das polias (n) numa unidade de

tempo e os seus dimetros.

Relao de Transmisso

Clculo do comprimento de correias

Considerando polias de dimetro iguais.

Clculo do comprimento de correias

Considerando polias com dimetro diferentes.

Clculo do comprimento de correias

Resumo considerandodiversas configuraes,

inclusive no caso em

que as correias estejam

cruzadas.

Exerccios

Os dados que voc tem so: a velocidade do motor e os dimetros das

polias motoras e movidas. A mquina tem quatro conjuntos de polias

semelhantes ao mostrado na figura a seguir.

Exerccios

Calcule:

Exerccios

Exerccio 2

Um motor que possui uma polia de 160mm de dimetro desenvolve 900 rpm emove um eixo de transmisso cuja polia tem 300mm de dimetro. Calcule arotao do eixo.

Exerccio 3

Uma polia motora tem 10 cm de dimetro. Sabendo que a polia movida tem 30cm de dimetro e desenvolve 1200 rpm, calcule o nmero de rpm que a poliamotora desenvolve.

Exerccio 4

Se a polia motora gira a 240 rpm e tem 50 cm de dimetro, que dimetro deverter a polia movida para desenvolver 600 rpm?

Exerccios

No sistema de transmisso por quatro polias representado abaixo, o eixomotor desenvolve 1000 rpm. Os dimetros das polias medem: D1 = 150mm,

D2 = 300mm, D3 = 80mm e D4 = 400mm. Determine a rpm final do sistema.

Correntes

Correntes

As correntes so elementos de mquinas flexveis utilizadas para atransmisso de potncia ou transporte/movimentao de carga.

Normalmente so utilizadas em situaes em que transmisses por meio de

engrenagens ou correias no sejam possveis. So geralmente metlicos,

constitudos de uma srie de anis ou elos. Existem vrios tipos de corrente

e cada tipo tem uma aplicao especfica.

Caractersticas

Transmitem grande quantidade de energia.

Muito utilizado em sistemas pesados.

Possuem bom sincronismo, devido as engrenagens e pinhes.

No h a ocorrncia de deslizamento.

Adequada para grandes distncias entre eixos.

Opera em condies severas de operao (correias so inadequadas sob umidade, alta temperatura ou ambiente agressivo).

Possui longa vida til se bem selecionadas ou dimensionadas.

Permite grandes redues (i < 7).

Caractersticas

Sofrem desgaste devido a fadiga e a tenso superficial.

Geram rudos, choques e vibraes.

Demanda lubrificaes.

Opera em situaes de menor velocidade.

Transmisso

A transmisso ocorre por meio do acoplamento dos elos da corrente com os dentes da engrenagem. A juno desses elementos gera uma pequena

oscilao durante o movimento.

Tipo - Corrente de rolos

As correntes de rolos so as mais utilizadas, tanto para transmisso depotncia como para esteira transportadora. So fabricadas com diversos

elos sendo cada um deles composto de placas, roletes, grampos ou anis

e pinos. A corrente se acopla engrenagens motora (pinho) e movida

(coroa) que transmitem o movimento. Os dentes das engrenagens se

acoplam com os roletes rotativos, onde o desgaste reduzido, pois

acontecem contatos do tipo deslizante e rolante. Estas correntes esto

disponveis em diversas formas padronizadas e materiais, tais como ao,

ao inox, plsticos (para autolubrificao).

Tipo - Corrente de Buchas

So correntes sem roletes, compostas apenas por placas laterais (buchas) e pinos macios. Aumentando-se o nmero de placas laterais pode-se

obter maiores capacidades de carga. Em contrapartida, se desgastam

com maior facilidade.

Tipo - Corrente de dentes

Este tipo de corrente tem as placas laterais fabricadas em forma de dentesinvertidos que se acoplam com os dentes da engrenagem. O perfil dos

dentes da corrente e do pinho normalmente reto. Devido a esta

geometria o acoplamento feito com um perfil equivalente aos dentes

de engrenagem (maior distncia entre centros) proporcionado um

engrenamento gradual, com melhor distribuio da carga ao longo do

dente, diminuindo, assim, o impacto, o desgaste, o efeito colateral e orudo em altas velocidades

Correntes com elos fundidos

De aplicao rudimentar, so utilizadas em baixas velocidades ( v < 2m/s), aparecendo com frequncia em mquinas agrcolas, consistindo em elos

fundidos em forma de correntes com pinos de ao.

Engrenagens

66

Engrenagens

Engrenagens so rodas com dentes padronizados que servem paratransmitir movimento e fora entre dois eixos. Muitas vezes, as

engrenagens so usadas para variar o nmero de rotaes e o sentido da

rotao de um eixo para o outro.

67

Engrenagens - Nomenclatura

Para produzir o movimento de rotaoas rodas devem estar engrenadas. As

rodas se engrenam quando dentes de

uma engrenagem se encaixam nos vos

dos dentes da outra engrenagem. As

engrenagens trabalham em conjunto. As

engrenagens de um mesmo conjunto

podem ter tamanhos diferentes, Quando

um par de engrenagens tem rodas de

tamanhos diferentes, a engrenagem

maior chama-se coroa e a menos

chama-se pinho.

Tipos de Engrenagens Cilndricas

Dentes Retos

So engrenagens que apresentam

dentados paralelos ao eixo geomtrico

da roda, sendo empregadas para

transmitir potencias medias, com rotao

variada. A engrenagem cilndrica de

dentes retos e considerada o tipo mais

comum.

Tipos de Engrenagens Cilndricas

Dentes helicoidais:

Estas engrenagens se caracterizam

pela inclinao do dentado em

relao ao eixo geomtrico da roda,

tendo como vantagens a alta

resistncia e trabalho silencioso. So

utilizadas quando ha necessidade de

grandes esforos como em caixa de

reduo, de cambio, etc. Alm disso,

permitem transmitir potencias maiores

com rotao variada.

Tipos de Engrenagens Cilndricas

Dentes helicoidais:

As engrenagens cilndricas com dentes

helicoidais transmitem tambm rotao entre

eixos reversos (no paralelos). Elas funcionam

mais suavemente que as engrenagens

cilndricas com dentes retos e, por isso, o rudo

menor.

Tipos de Engrenagens Cnicas

Dentes Retos:

Engrenagens cnicas so aquelas que tm

forma de tronco de cone. As engrenagens

cnicas podem ter dentes retos ou

helicoidais.

As engrenagens cnicas transmitem rotao

entre eixos concorrentes. Eixos concorrentes

so aqueles que vo se encontrar em um

mesmo ponto, quando prolongados.

Tipos de Engrenagens Helicoidais

Dentes oblquos:

Nas engrenagens helicoidais, os dentes

so oblquos em relao ao eixo. Entre as

engrenagens helicoidais, a engrenagem

para rosca sem-fim merece ateno

especial. Essa engrenagem usada

quando se deseja uma reduo de

velocidade na transmisso do

movimento.

Tipos de Engrenagens Cremalheira

Cremalheira uma barra provida dedentes, destinada a engrenar uma

roda dentada. Com esse sistema,

pode-se transformar movimento de

rotao em movimento retilneo e vice-

versa.

Engrenagens Cilndrica de dentes retos

Engrenagens - Dimensionamento

Dimetro externo (de ou dk)

O dimetro externo igual ao

dimetro primitivo (d0 ou dp) mais

duas vezes a altura da cabea do

dente (hk) que, por sua vez, igual

a um mdulo. Isso fcil de verificar,

pela letra a no desenho ao lado.

dk = d0 + 2m

Engrenagens - Dimensionamento

Mdulo (m)

Dividindo-se o dimetro primitivo (d0ou dp) pelo nmero de dentes (z), ou

o passo (t0) por (pi), teremos umnmero que se chama mdulo. O

mdulo o nmero que serve de

base para calcular a dimenso dos

dentes

Engrenagens - Dimensionamento

Dimetro primitivo (d0 ou dp)

distancia entre centros de duas

engrenagens essa medida sebaseia no ponto de contato entre as

engrenagens. Esse ponto esta

localizado na tangente das

circunferncias que correspondem

aos dimetros primitivos das

engrenagens.

Distncia entre os eixos (d ou C)

Engrenagens - Dimensionamento

= ngulo de presso

Os pontos de contato entre os dentes da engrenagem motora e movida

esto ao longo do flanco do dente e, com o movimento das engrenagens,

deslocam-se em uma linha reta, a qual forma, com a tangente comum s

duas engrenagens, um ngulo.

Engrenagens - Dimensionamento

Considerar:

Dimetro primitivo (dp = d0)

Espessura do dente (e = S0)

Altura do dente (f = hf)

Altura da cabea (c = hk)

Engrenagens - Exerccios

1 - Calcular o mdulo de uma engrenagem cilndrica de dentes retos cujodimetro externo (de) igual a 45mm e o nmero de dentes (Z) 28.

2 - Calcule o nmero de dentes da engrenagem que tenha um dimetroprimitivo (dp) de 240mm e um mdulo igual a 4.

3- Calcular o dimetro primitivo de uma engrenagem cilndrica de dentesretos, sabendo que m = 3 e Z = 90.

4 - Qual o dimetro externo de uma engrenagem cilndrica de dentesretos cujo mdulo (m) igual a 3,5 e o nmero de dentes (Z) igual a 42.

5 - Sabendo que o nmero de dentes da engrenagem 1 60 e o daengrenagem 2 150 e que seus mdulos so iguais a 2, calcule a distnciaentre seus centros.