Componentes Mecânicos e suas aplicações como elementos de maquinas

ALUNOS: Matheus Barrocas Conde- 1311020 Deodato Nogueira Diogenes-1410929

Centro de ciências tecnológicas.Turma de Engenharia Mecânica.

Desenho mecânico – Prof. Ruy Barbosa.

Introdução

Existem diversos tipos de componentes mecânicos todos tem como finalidade ajudar na realização da montagem dos componentes de uma maquina,esses componentes pode se agrupar em três tipos:

• Elementos de apoio• Elementos de transmissão• Elementos de ligação

Desenvolvimento

• Elementos de transmissão: são componentes mecânicos com a finalidade de transmitir movimento de rotação ou axial,potencia, entre mais de um,ou apenas um elemento dentro de uma maquina.

Elementos de transmissãoNos elementos de transmissão encontramos:- Eixos- Árvores - Polias - Engrenagens - Correias- Correntes- Rodas por atrito- Cabos de aço

• Eixos: os eixos são componentes mecânicos,muitas vezes fixos,designados a receber outros elementos de construção na montagem de uma peça,como rodas e engrenagens

• Árvore ou eixo-árvore: arvores são eixos especiais,contemplam as mesmas funções dos eixos,contudo estão submetidos ao esforço de torção

Quanto a sua classificação:no mercado podemos encontrar diversos tipos de eixos e arvores pra variadas aplicações, dentre eles:

- Eixos maciço

• Aplicação

• Eixos cônicos:eixo mais empregado quando se deseja obter alinhamento preciso dos elementos montados,pois a forma cônica do eixo garante o encontro entre as linhas centro do s elementos .

• Aplicação

• Eixos vazados:possui mesma finalidade do eixo maciço,mas é mais leve e também é utilizado quando se pretende fixar elementos com comprimentos maiores.

• Aplicação

eixo para bicicleta(bmx20) eixo para skate

• Eixo roscados:são tipos de eixo q apresentam furos roscados que permitem a aplicação desse como eixo prolongador.

• Aplicaçao:

• Eixo-árvore ranhurados:esse eixo apresenta ranhuras que vão se encaixar na peça designada,garantindo a montagem precisa,travamento,mas sua função principal é transmitir o movimento rotacional q necessita de uma força considerável.

• Aplicação:

• Eixo-árvore estriado:esse eixo possui determinadas estrias que são empregadas com a finalidade de garantir a concetricidade,ale de evitar a rotação relativa.

• Aplicação:

• Eixo-árvores flexiveis:árvores geralmente utilizadas para transmitir movimento a peças elementos portáteis.

• Aplicação:

• Polias:são componentes mecânicos cilíndricos que apresentam movimento rotacional no qual transmitem o movimento,elas funcionam com correias ou em um eixo de motor,formando assim um sistema de transmissão.

• Tipos de polias:existem no mercado diversos tipos de polia,como podemos observar no quadro a seguir:

• Engrenagens:são componentes mecânicos cilíndricos que apresentam dentes em sua estrutura e tem como finalidade transmitir movimento de rotação entre dois eixos,esse movimento se deve ao contato entre os dentes das engrenagens.

Tipos de engrenagem

• Engrenagem cilíndrica de dentes retos• Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais• Engrenagem cônica

• Engrenagem cilíndrica de dentes retos:é a engrenagem mais comum de ser encontrada,possui dentes paralelos entre si e também ao eixo,muito designada quando se tem uma baixa rotação,seu custo também é baixo comparada as demais

• Engrenagens cilíndrica de dentes helicoidais:são engrenagens cujo os dentes estão distribuídos em forma de helicoide em relação ao eixo,que pode estar posicionado paralelamente em relação a outro eixo ou de forma reversa,é uma engrenagem muito utilizada quando se tem uma alta rotação por ela ser bem mais silenciosa.

• Engrenagens cônicas:são engrenagens em formato cônico,podem possuir dentes retos ou helicoidais,como observadas nas cilíndricas,esse tipo de engrenagem tem como objetivo transmitir movimento de eixos perpendiculares entre si,por tanto sua utilização se emprega quando se quer obter mudança na direção no movimento.

• Cremalheira:é uma barra onde estão dispostos dentes onde ocorre a movimentação de uma engrenagem,sua utilização se deve ao fato dessa transformar movimento radial em axial.

• Engrenagem parafuso sem fim:é uma engrenagem cujo o si tema apresenta um parafuso rosca sem fim,que é o elemento que vai se movimentar radialmente fazendo a engrenagem girar também e não o inverso.

• Cabos de Aço:são componentes mecânicos,destinados a geralmente suporta peso,podendo se movimentar na vertical,na horizontal e inclinadamente,como vemos em guindastes

• Correntes:são componentes de maquinas que assim como os cabos de aço podem transmitir movimento e suportar peso,porem essa também pode transmitir potencia,muito aplicada quando não há espaço para a utilização de engrenagens.Existem diversos tipos de correntes,correntes de rolos,correntes de buchas,correntes de dentes e correntes de elos fundidos

• Rodas por atrito:são componentes mecânicos,que possibilita a transmissão de movimento através do atrito entre os eixos dispostos de forma paralela entre si,contudo só é empregado em situações onde ocorre baixos esforços.

• Correias:componentes mecânico destinado a transmitir geralmente movimento entre polias,formando assim junto com essas um sistema de transmissão

• Tipos de correias:as correias podem ser do tipo plana lisa,plana dentada,trapezoidal lisa e trapezoidal dentada,como pode se observar a seguir.

Elementos de apoio

• Os elementos de apoio servem como acessórios auxiliares para o funcionamento da máquina. Dentre os elementos de apoio estão a buchas, guias, rolamentos e mancais. Tendo a bucha e os mancais o uso de forma conjunta.

BuchasDesde o surgimento das rodas e dos eixos, o homem deparou-se com o problema do atrito, a qual provocava o desgaste prematuro, havendo assim a necessidade de criar-se um anel metálico entre o eixo e as rodas, chamado bucha, passando assim a constituir um elemento de apoio.

• As buchas são elementos de máquinas de forma cilíndrica ou cônica.• Servem para apoiar eixos e guiar brocas e alargadores• Fazem uma fixação segura e de fácil montagem e desmontagem • Não a necessidade de rasgos e chavetas• As buchas podem ser fabricadas de metal antifricção ou de materiais

plásticos.

Tipos de buchas

• As buchas podem ser classificadas quanto ao tipo de solicitação. Nesse sentido, elas podem ser de fricção radial para esforços radiais, de fricção axial para esforços axiais e cônicas para esforços nos dois sentidos.

Buchas de fricção Axial

• Essa buchas são desenvolvidas e planejadas para suportarem todos os esforços que hajam nela no sentido vertical.

Aplicação

• Máquina retificadora

Buchas de fricção Radial• Essas buchas podem ser de varias formas. As mais comuns são feitas de um corpo cilíndrico furado, sendo que o furo possibilita a entrada de lubrificantes.• São usadas em peças para cargas pequenas e em lugares onde a manutenção seja fácil.• são cilíndricas na parte interior e cônicas na parte externa. Os extremos são roscados e tem três rasgos longitudinais, o que permite o reajuste das buchas nas peças.

Buchas cônica

• Esse tipo de bucha é usado para suportar um eixo do qual se exigem esforços radiais e axiais.

• Por necessitarem de um dispositivo de fixação, não costumam ser muito utilizadas.

Buchas-guia

• Usadas para furação e alargamento• Orientam uma ferramenta para que ela possa se auto

posicionar em um dispositivo de furação. Tendo a posição correta de uma superfície usinada.

• São elementos de precisão, sujeitas a desgastes por atrito, por isso são feitas de aço duro, com superfície bem lisa e de preferência retificadas.

• Tem como finalidade, manter um eixo comum entre a bucha e o furo, ficando em posição coaxial

Aplicação

Mancais• Este elemento é um suporte de apoio de eixos e rolamentos que são

elementos girantes de maquinas

• Tem como função minimizar o atrito e assim, aumentar o rendimento do sistema mecânico entre partes que se movem entre si.

• A aplicação dos mancais pode ser observada na relação entre eixos e carcaças de redutores e entre carros e barramentos de maquinas-ferramentas.

Mancais de deslizamento• Estes mancais referem-se a concavidades nas quais as pontas de um eixo se

apoiam.• A principal função destes é servir de apoio e guia para eixos girantes.• Os materiais de construção dos mancais de deslizamento devem ser bem

selecionados e apropriados a partir da concepção do projeto de fabricação.• Geralmente, são constituídos por uma bucha, fixada num suporte. • São usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa rotação, porque a

baixa velocidade evita o superaquecimento dos componentes expostos ao atrito. • A utilização de buchas e lubrificantes permite reduzir o atrito, melhorando a

rotação do eixo.

Mancais de rolamento• Estes tipos de mancais são empregados para comportar esferas ou rolos

nos quais o eixo se apoia.• A carga principal é transferida por meio de elementos de contato, por

rolamento em vez de deslizamento.• Fabricados para suportar cargas que atuam perpendicularmente ao eixo,

tais como os rolamentos dos cubos de rodas• Os mancais de rolamento limitam, ao máximo, as perdas de energia em

consequência do atrito.• São geralmente constituídos de dois anéis concêntricos, entre os quais são

colocados elementos rolantes como esferas, roletes e agulhas

Comparação - Mancais de rolamento

• Muita sensibilidade a choques.• Pouca tolerância para carcaça e alojamento do eixo.• Não suportam cargas muito elevadas. • Ocupam maior espaço radial.• Apresentam maior dificuldade de alinhamento durante a

montagem.• Maior custo para o caso de mancais pequenos e médios,

devido à maior padronização e quantidade de fabricação dos rolamentos.

• Não podem trabalhar em baixas velocidades de rotação, exceto os mancais hidrostáticos.

Comparação - Mancais de deslizamento

• Podem trabalhar em maiores velocidades e a temperaturas mais elevadas• Pouca lubrificação.• Condições de intercâmbio internacional. • Não desgasta o eixo. • Evita grande folga no decorrer do uso.• Maior capacidade de carga, devido à maior área efetiva de "contato“• Maior resistência a ferrugem e corrosão.• Mais facilidade de montagem e desmontagem na máquina em questão.

Guias

• A guia é um elemento de máquina que mantém, com certo rigor, a trajetória de determinadas peças.

• Em movimentos retilíneos, geralmente utiliza-se guias constituídas de peças cilíndricas ou prismáticas e abertas ou fechadas.

• Classificam-se em dois grupos, guias de deslizamento e de rolamento.

Tipos – Primáticas/Cilindricas.

Tipos – Abertas ou fechadas

Guias de deslizamento

Guias de deslizamento - Barramento

• Geralmente, o conjunto de guias de deslizamento, o barramento, é feito com ferro fundido.

• Conforme a finalidade do emprego da guia, ela pode ser submetida a um tratamento para aumentar a dureza de sua superfície.

• O Barramento é muito utilizado em máquinas operatrizes.

Guias de deslizamento

• Nas maquinas operatrizes são empregadas combinações de vários perfis de guias de deslizamentos, conhecidos como barramento

Guias de deslizamento - Lubrificação

• Em geral, as guias são lubrificadas com óleo, o qual é introduzido entre as superfícies em contato através de ranhuras ou canais de lubrificação.

• A lubrificação é muito importante para a conservação dasguias.

Guias de rolamento

• As guias de rolamento geram menor atrito que as guias de deslizamento. Isto ocorre porque os elementos rolantes giram entre as guias.

• Os elementos rolantes podem ser esferas ou roletes.

Rolamentos• asd

Rolamento fixo de uma carreira de esferas

• Próprio para altas rotações e suportando cargas radiais e pequenas cargas axiais.

• Tem a capacidade de ajustar o ângulo de forma limitada.

• Precisa-se de um alinhamento perfeito entre o eixos e os furos da caixa

Rolamento de contato angular de uma carreira de esferas

• Suporta cargas em um só sentido• Deve ser montado sempre sobre outro

rolamento para que esse outro rolamento possa receber a carga axial no sentido contrário.

Rolamento autocompensador de esferas

• Ele possui duas carreiras de esferas, onde corre na pista esférica do anel da esfera.

• O rolamento se ajusta ao ângulo, compensado um possível desalinhamento ou uma possível flexão do eixo.

Rolamento de rolo cilíndrico

• Rolamento próprio para cargas radiais pesadas.

• E os seus componentes são separáveis, facilitando assim a sua montagem e desmontagem.

Rolamento autocompensador de uma carreira de rolos

• Utilizado onde se exige uma grande capacidade de suportar cargas radiais.

• Compensa também as falhas de alinhamento.

Rolamento autocompensador de duas carreiras de rolos

• Mais adequados para serviços pesados.• Tento o diâmetro dos rolos são grandes e são

compridos.• Ele distribui uniformemente a carga pois tem

alto grau de oscilação entre os rolos e a pista.

rolamentos de rolos conicos

• Possuem anéis separáveis. • O anel interno e o externo podem ser

montados separadamente.• Só admitem cargas axiais em um sentido.

Rolamento axial de esfera

• Há dois rolamentos axiais de esfera, o de escora simples e o de escora dupla.

• Eles admitem cargas axiais elevadas mas não podem ser submetidos a cargas radiais.

Rolamento axil autocompensador de rolos

• Como possuem rolos inclinados, suportam bem as cargas axiais.

• E cargas radiais consideráveis.• Compensam desalinhamentos.

Rolamento de agulha

• Utilizado quando se tem pouco espaço radial.

Rolamentos de proteção

• Devido as características no trabalho as quais esse rolamentos são submetidos, necessita-se de uma proteção, podendo ser com uma ou duas placas de proteção.

Elementos de ligação• Os elementos de ligação são aqueles destinados como o nome

sugere a ligação entre componentes mecânicos,pois toda maquina necessita desses tipos de componentes mecânicos que ajudem a fixar um elemento ao outro na sua montagem

• Os elementos de fixação podem ser de dois tipos,elementos de fixação desmontáveis,nesse ocorre a reutilização do componente pode existir varias vezes quanto se fizer necessária sem comprometer a estrutura.Contudo nos elementos de ligação fixos ou rígidos,isso não ocorre ao necessitar trocar o componente tem que se destruir a estrutura da ligação e substituí-la por outro. São elementos geralmente os componentes mais frágeis da máquina.

Tipos de elementos de ligação

• Ligação rígida:soldagem e rebites• Ligação desmontáveis:ParafusosPorcasArruelasPinos Chavetas

• Solda:soldagem é um elemento de ligação fixo que visa a união permanente de materiais metálicos de mesma estrutura ou similares,cuja superfície que esta sob o efeito do calor se torna liquefeita facilitando a união que se deseja obter entres os materiais.As estruturas devem ser unidas através do material denominado de adição,que se fundem na região de solda.

• Rebites:São componentes mecânicos no grupo dos elementos de ligações rígidas que podem fixar uma ou duas estruturas,os rebites tem padronização de fabricação que dizem corretamente a especificação,que deve sempre atentar para as seguintes questões. Tipo de material que apresenta? O tipo de sua cabeça? O diâmetro do seu corpo? O seu comprimento útil?

• No processo de fixação do rebite podemos observar a fixação manual desse componente ou através de maquinas de rebitar,como veremos na sequencia.

Tipos de rebites

Especificações de rebites

Tipos de rebitagem• Nos tipos de rebitagem podemos observar rebitagem

de recobrimento,de recobrimento simple e recobrimento duplo.

• Rebitagem de recobrimento:nesse tipo as chapas sao colacadas uma sobre a outra e entao ocorre a fixaçao do rebite,empregada geralmente pra suportar esforços.

• Rebitagem recobrimento simples:Nesse tipo as chapas são colocadas justapostas e sobre elas e posta uma outra chapa para cobri-las,empregada em caldeiras a vapor ou elementos de ar comprimido,pois tem como finalidade alem de suportar esforços permitir vedações e fechamento.

• Rebitagem por recobrimento duplo:nesse tipo de rebitagem as chapas são colocadas justaposta como no recobrimento simples,porem ocorre a colocação de outras duas placas uma abaixo e outra acima das chapas justapostas,essa processo é usado para se obter uma excelente vedação,empregado em chaminés e recipientes de gás de iluminação

• Chavetas: sao componentes mecânicos que permitem a transmissão do torque entre o eixo e o cubo, o cubo faz pressão sobre a sua metade superior de um lado e arvore sobre sua metade inferior do outro lado, resultando um conjugado, que vai atuar tendendo a virar a chaveta na sua sede.

Tipos de chavetas

Chavetas de cunhaChaveta encaixadaChaveta planaChaveta meia-canaChavetas paralelas ou lingüetasChavetas embutidasChavetas de pinosChavetas tangenciaisChavetas transversaisChaveta woodruff ou chaveta meia lua

Pinos e cavilhas

Pinos e cavilhas :são componentes mecanicos destinado a fixação ou alinhamento,podendo ser os dois,de outros componentes ajudando na realização da montagem,contudo eles divergem no formato de no seu emprego.Os pinos geralmente são utilizadas em componente que requerem articulação,enquanto na cavilha geralmente usado na montagem de peças não articuladas,contudo pode-se observar o emprego de pinos em peças não articuladas e cavilhas em articulaçoes.

Tipos de pinos

Tipos de cavilhas

• Pino cupilhado:Nesse tipo de componente a cupilha na é posta no eixo,mas no próprio pino,empregado para suportar cabos,polias rodas.

• Contrapino ou cupilha: Este elemento de fixação é uma haste ou arame com forma semelhante a um meio-cilindro, mas ele é dobrado de modo a formar uma cabeça e duas pernas desiguais. Devido ao formato das pernas, que são viradas para trás, a saída do pino ou da porca durante a vibração das partes é impedida. Sua funçaõ principal é travar outros elementos de máquinas como porcoas e com isso obter segurança.

ParafusoÉ uma peça formada por um corpo cilíndrico e uma cabeça, a qual

pode ter várias formas.São utilizados na união não permanente das peças. Os parafusos se diferenciam pela forma de rosca, da cabeça, do haste

e do tipo de acionamento.O tipo de acionamento está relacionado com o tipo de cabeça do

parafuso.O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico, totalmente

roscado,ou apenas parcialmente.Essas diferenças permitem, determinadas pelas funções dos

parafusos, permite classificá-los em quatro categorias

Parafusos passantesPodem apresentar com cabeça ou sem cabeçaEsses parafusos atravessam, de lado a lado, as

peças a serem unidas, passando livremente nos furos.

Dependendo do serviço, esses parafusos, além das porcas, utilizam arruelas e contra porcas como acessórios.

Parafusos não-passantes

São parafusos que não utilizam porcas.O papel de porca é desempenhado pelo furo

roscado, feito numa das peças a ser unida.

Parafusos de pressão

• A pressão é exercida pelas pontas dos parafusos contra a peça a ser fixada.

Parafusos prisioneiros

• São parafusos sem cabeça, roscados em ambas pontas, para peças que exigem montagem e desmontagem frequentes.

Parafusos

Parafusos - considerações

Ao unir peças com parafusos, o profissional precisa levar em consideração quatro fatores de extrema importância:

· Profundidade do furo broqueado; · Profundidade do furo roscado; · Comprimento útil de penetração do parafuso; · Diâmetro do furo passante.

Tipos de roscas de parafusos

Para descobrir os tipos de roscas, devemos medir o passo da rosca. Utilizando um pente de rosca, escala ou paquímetro, é fornecido a medida do passo em milímetro ou em filetes por polegada ou até mesmo o angulo dos filetes.

Porca

A porca tem forma de prisma, de cilindro etc. Apresenta um furo roscado. Através desse furo, a porca é atarraxada ao parafuso.

A parte externa tem vários formatos para atender a diversos tipos de aplicação.

Porca borboleta

Aperto manual.Aplicado em arco de serra.

Porca recartilhada

Aperto manualAssim como a porca borboleta, ela também é

utilizado no arco da serra.

Porca cega

• As porcas cega baixa e cega alta, além de propiciarem boa fixação, deixam as peças unidas com melhor aspecto.

Porca sextavada

• Para diversas fixações

Porca castelo

• Utilizado com cupilha para evitar que vibrações soltem-na.

Porcas

• Para montagem de chapas em locais de difícil acesso, podemos utilizar as porcas:

Arruela

A arruela é um disco metálico com um furo no centro. O corpo do parafuso passa por esse furo.

Geralmente montada entre a porca e a peça.Tem como função distribuir igualmente as forças de

aperto entre a porca e o parafuso e as partes montadas. Evitar o afrouxamento das partes montadas.

Arruelas são geralmente metálicas ou de plástico. Parafusos de alta qualidade necessitam de arruelas temperadas para evitar a perda da pré-carga após a aplicação do torque.

Arruela - Localização

Molas

• Elemento elástico capaz de prover força e/ou armazenar energia.

Molas• São elementos de máquinas que tem a função de armazenar

energia, assim como absorver ou amortecer choques e vibrações.• Possuem também a capacidade de sofrer grandes deformações

voltando ao seu estado inicial.• Tem a característica de transmitir potência através de distancias

relativamente grandes, substituindo engrenagens, eixos, mancais ou dispositivos similares de transmissão de potência.

• Podem ser classificadas quanto a sua forma e natureza dos esforçs que as solicitam.

Molas - Função

• Armazenamento • Utilizadas para acionar mecanismos de

relógios, brinquedos, retrocesso de valvulas de descarga e aparelhos de controle.

Molas - Função

• Amortecimento de choques

Molas - Função

• Distribuição de cargas

Molas - Vazão

• Limitação de vazão

Molas - Função

• Preservação de contato

Molas – Classificação quanto a forma geométrica

• Molas Helicoidais:• Correspondem ao tipo de mola mais usada na área

da mecânica. Em geral, elas são produzidas a partir de barra de aço, sendo enrolada em forma de hélice cilíndrica ou cônica e cuja seção pode ser retangular, circular, quadrada, etc.

Mola helicoidal de compressão• formada por espirais, de forma que, quando

comprimida por alguma forca, o espaço existente entre as espiras diminui, reduzindo o comprimento da mola

Mola helicoidal de pressão

• Esta mola, além das espiras, possui ganchos nas extremidades, os quais são chamados de olhais.

• Para que este tipo de mola possa realizar a sua função, é necessário que seja esticada, aumentando o seu comprimento.

• Já, em estado de repouso, volta ao seu comprimento normal.

Mola helicoidal de torção

• Além das espiras, também apresenta dois braços de alavancas. E através desses braços que as molas de torção são solicitadas, de forma que, durante o seu funcionamento, a mola apresente uma pequena deformação em seu diâmetro de enrolamento.

Molas plana

• São molas produzidas a partir de material plano ou em fita, com formato simples e podem ser definidas como: feixe de molas, prato e espiral.

• O feixe de molas e obtido através de diversas pecas planas cujo comprimento é variável, acomodadas de forma que permaneçam retas sob a ação de uma dada forca.

Molas planas• As molas prato possuem a forma de um tronco de cone cujas

paredes apresentam seção retangular. De uma forma geral, as molas prato funcionam associadas entre si, empilhadas, formando colunas, as quais dependem da necessidade que se tem em vista.

• A mola em espiral apresenta a forma de espiral ou caracol, sendo produzida, em geral, sob forma de barra ou lamina com seção retangular. A mola espiral e enrolada de tal forma que todas as espiras ficam concêntricas e coplanares.

Bibliografia

• Elementos de maquinas,Sarkis Melconian 9ºed

• Desenhista de Maquinas,46ºed• Elementos de maquinas de shigley,6ºed• Ebah-

http://www.ebah.com.br/content/ABAAABQTwAL/elementos-maquinas