Calculo De Parafusos 4a4pj

Elementos de Junção - Parafusos Introdução Entre os elementos de junção desmontáveis, o parafuso ocupa o primeiro lugar. A grande variedade de tipos, já largamente experimentados, permite sempre ao projetista escolher o mais adequado para o fim que se tem em vista. Os filetes desses parafusos são, normalmente, de perfil triangular e suas características, padronizadas, aparecem, em inúmeras tabelas, nos manuais. No decorrer deste trabalho apresentaremos algumas para fazer aplicações imediatas. Os tipos de roscas podem ser classificados em grossa, fina, extrafina e especial. Cada uma dessas roscas tem suas aplicações gerais e algumas restrições. Assim, por exemplo, a rosca grossa, de uso corrente, não a vibração; a fina, muito usada na industria automobilística, é mais própria para ar tal solicitação, sendo também empregada para montagens com porcas de castelo; a extrafina tem ainda mais acentuadas as características da fina, podendo ser usadas em tubos de paredes pouco espessas. Tanto a fina quanto à extrafina não devem ser usadas em materiais quebradiços (frágeis).

Perfis de roscas As roscas mais utilizadas têm o perfil triangular. O perfis trapezoidal, redondo, quadrado e dente de serra também são utilizados, mas numa proporção bem menor.

Principais definições em uma rosca

O diâmetro nominal é o maior da rosca. Esta dimensão é, às vezes, denominada de “diâmetro externo”, o que provoca certa confusão quando as roscas são internas. O tamanho de uma rosca é dado pelo seu diâmetro maior ou nominal. O diâmetro da raiz é o diâmetro medido no fundo do filete. O o é a distancia axial de um ponto de um filete ao correspondente do filete adjacente. P = 1 / numero de filetes em uma unidade de comprimento. O avanço é a distancia, medida axialmente, que um parafuso avança em uma volta. Em um parafuso simples de uma entrada, o avanço e o o são idênticos; em um parafuso de dupla entrada, o avanço é o dobro do o, etc.

Tipos de parafusos A maioria dos tipos de parafusos são designados de acordo com amaneira pela qual são empregados: Parafusos antes: esses parafusos atravessam, de lado a lado, as peças a serem unidas, ando livremente nos furos. Dependendo do serviço, esses parafusos, além das porcas, utilizam arruelase contraporcas como órios.

Parafusos não-ante: são parafusos que não utilizam porcas. O papel de porca é desempenhado pelo furo roscado, feito numa das peças a ser unida.O parafuso montado em furo cego (sem ser vazado);

Parafuso prisioneiro: são parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades, sendo recomendados nas situações que exigem montagens e desmontagens frequentes. Em tais situações, o uso de outros tipos de parafusos acaba danificando a rosca dos furos. As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter os diferentes ou sentidos opostos, isto é, um horário e o outro anti-horário.

Perfis de roscas triangulares Temos três perfis de roscas triangulares. O perfil inglês (Whitworth), com ângulo de 55 º, o perfil americano e unificado, com ângulo de 60º e o métrico, também com ângulo de 60º.

Porca

Parafuso

Porca

Parafuso

Séries de roscas A série de roscas grossa é constituída da “National Coarse” (NC) e “Unified National Coarse” (UNC). A série de roscas fina é constituída da “National Fine” (NF) e “Unified National Fine” (UNF)

Designação de roscas As roscas unificadas e inglesas são designadas pelo diâmetro nominal, o numero de fios por polegada e a serie, como por exemplo,

5 / 8” - 18 UNF As roscas métricas são designadas pela letra M, pelo diâmetro nominal e pelo o em mm, como por exemplo,

M 12 x 1,5 Dimensionamento O dimensionamento, na realidade, é uma seleção dos elementos de fixação, uma vez que os parafusos, porcas, etc, são elementos padronizados e também comerciais. A única especificação não padronizada é a profundidade do furo roscado, que será definida para cada aplicação. Em geral, os parafusos são dimensionados ou à tração ou ao cisalhamento, sendo que estes casos ocorrem de forma diferente de solicitações.

Cálculo dos parafusos O cálculo dos parafusos poderia ser feito analisando-se os esforços que neles atuam e aplicando-se as teorias da resistência dos materiais. Entretanto, dada à complexidade dos esforços que aparecem, inicialmente, durante a montagem e, posteriormente, ao atingir a carga externa, tal modo de proceder esbarraria em inúmeras dificuldades, levando o projetista a efetuar superdimensionamentos, pela total impossibilidade de avaliar, em inúmeros casos, o fator de segurança adequado. Em conseqüência o dimensionamento é feito por meio de formulário empírico, sugerido de inúmeras experiências, que já traz, em si mesmo, a segurança que a prática aconselha.

Parafusos sem pré-carga Trata-se das fixações em que a porca é simplesmente roscada, “sem tracionar” o parafuso. Esse tipo de fixação é aquela onde o parafuso é solicitado longitudinalmente, como por exemplo constituído rosca de um gancho de guindaste.

Dimensionamento de parafusos pela área resistente.

Onde:

Fe =

e = Af

Carga externa aplicada no parafuso. limite de escoamento do material do parafuso.

= Área resistente do parafuso FS = Fator de segurança em relação ao tipo de carregamento, conforme tabela abaixo.

Parafusos com pré-carga (necessita de força de aperto controlada) Para diâmetros

Para diâmetros





45 mm

onde:

Fe =

Kgf,

e = Kgf/ mm2

e

Af

= mm2

onde:

Fe =

lb,

e = lb/ pol 2

e

Af

= pol 2

45 mm

Montagem Força inicial - Fi A força inicial que se aplica, sob controle, nos parafusos empregados na junção de duas ou mais peças, levando em conta a elasticidade dos materiais que interferem na junção, é estudada como se segue: Chamando

K p = Constante elástica do parafuso; K c = Constante elástica das partes comprimidas; Tem-se:

onde,

C

= coeficiente da carga de abertura: varia entre 1,2 e 2;

K

= constante elástica = A = área da seção transversal E = modulo de elasticidade do material L = comprimento sendo tracionado ou comprimido  = deformação linear da peça tracionada ou comprimida

Cálculo das constantes elásticas a) Parafusos

b) Peças comprimidas

para materiais diferentes, calcularíamos K 1,

K 2, etc., e

aplicaríamos a expressão

Força inicial aproximada

Fi

≈

Fi ≈ 

285 x D

para

16000 x D

Tensão inicial -

para

Fi

Fi

= Kgf e = lb

e

D = mm D = pol

i

Parte lisa do parafuso

Parte roscada do parafuso

i

Kf

Onde,

Kf

= fator de concentração de tensões.

Para parafusos laminados(rolado): aço recozido Para parafusos usinados:

aço recozido

K f = 1,4 K f = 1,8

K f = 2,6 aço endurecido K f = 3,3 aço endurecido

Em inúmeros casos a força de aperto inicial gerada pelo aperto livre é inadequada, o que obrigará ao projetista a reduzi-la ou aumenta-la, controlando o aperto por meio de chaves especiais (chaves dinamométrica ou torquímetro). A existência de juntas macias entre as peças apertadas (caso comum dos cabeçotes de motores) normalmente exige controle do aperto, sem o que correr-se-á o risco do esmagamento da junta e empenamento das superfícies( com conseqüente prejuízo da vedação, no caso dos motores). A tensão inicial não deve, em geral exceder 0,75 da tensão de escoamento do material, isto é,

i ≤

0,75

e

Torque aproximado A ligação entre a força

Fi

e o torque

T Onde

T, pode ser feita por meio da seguinte expressão:

=C D

Fi

C = coeficiente de torque

Considerando um coeficiente de atrito médio igual a 0,15, os valores de C podem ser os seguintes: Parafusos montados sem lubrificação:

C ≈0,2;

Parafusos montados com lubrificação:

C ≈ 0,15

Quando as condições de serviço exigirem conhecimento mais apurado da força, esta deve ser determinada por outros meios (experiências, medidas de deformação sofridas pelo parafuso etc.).