05-Parafusos

7/18/2019 05-Parafusos

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Hamrock, Jacobson and Schmid1998 McGraw-Hill

Captulo 15: Parafusos, Rebites, Soldadura e Outros

Meios de Ligao

Engineers need to be continually reminded that nearly all engineering

failures result from faulty judgments rather than faulty calculations.

Eugene S. Ferguson, Engineering and the Minds Eye.

Imagem: Coleco de Parafusos.


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Parmetros do Perfil de Rosa

Figure 15.1 Parmetros utilizados ara definir a terminologiado erfil de rosca.

!o "e#to: Figure 15.1, age $$%


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Rosas

Figure 15.& Parafuso com 'osca (a) Simles, (*) +ula, e (c) "rila.

!o "e#to: Figure 15.&, age $$%


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Perfis de Rosa

Figure 15. Perfis de 'osca. (a) -CE/ (*) 0!.

!o "e#to: Figure 15., age $$


5/35


Perfis Rosados M e !"

Figure 15.2 +etal3es dos erfis de rosca e 0! .

!o "e#to: Figure 15.2, age $$


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Perfil de Rosa #CM$

Figure 15.5 +etal3e do erfil de rosca -CE . ("odas asdimens4es esto em olgadas.)

!o "e#to: Figure 15.5, age $%


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Propriedades da Rosa #CM$Cres t diameter,

dc, in.

Number ofthreads per inch, a

n

Tensile stressarea, A

t, in2

Shear stressarea, A

s, in2

1/45/163/87/161/25/83/47/81

1 1/81 1/4

1 3/81 1/21 3/4

22 1/42 1/22 3/4

33 1/2

4

4 1/25

1614121210866555

4444333222

22

0.026630.044380.065890.097200.12250.19550.27320.40030.51750.68810.8831

1.0301.2661.8112.4542.9823.8024.7115.1817.3389.985

12.97216.351

0.33550.43440.52760.63960.72780.91801.0841.3131.4931.7221.952

2.1102.3412.8033.2623.6104.0754.5384.7575.7006.640

7.5778.511

"a*le 15.& +imetros de crista (crest diameters), roscas or olegada

(t3reads er inc3), e 6rea resistente ara roscas -cme.

!o "e#to: "a*le 15.&, age $%1


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%uso de &ra'smisso de Mo(ime'to

Figure 15.$ +imens4es e

ngulos de um fuso (o7er

scre7 ) com colar.

!o "e#to: Figure 15.$, age $%&


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%oras 'a Rosa do %uso

Figure 15.% Foras actuantes ao su*ir carga na rosca de um fuso. (a) Foras a actuar no

aralele8edo/ (*) foras a actuar na seco a#ial/ (c) foras a actuar no lano tangencial.

!o "e#to: Figure 15.%, age $%

( )&tancostan 1 =n

=

pd

l

1tan


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%oras 'a Rosa do %uso )o't*+

sincoscos +=

n

n

WP

+

+= cc

n

np

l rosd

WT

tancos

tanc

&

sincoscos =

n

n

WP

+

+= cc

n

np

r rosd

WT

tancos

tanc

&

'endimento do Fuso

( ) tan&&

1

pd

le=

'e9ersi*ilidade do Fuso : fuso ; re9ers89el,se no for necess6rio e#ercer um momento ara

descer a carga. u sein6rio !ecess6rio:


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&ipos de Parafusos

Figure 15. "r?s tios de arafusos. (a) Parafuso se#ta9ado e orca (*olt

and nut)/ (c) Parafuso se#ta9ado (ca scre7)/ (c) Perno (stud).

!o "e#to: Figure 15., age $%@


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#'alogia de !ma Ligao #parafusada

Figure 15.@ -nalogia da ligao arafuso A

orca or uma ligao or molas de

comresso e traco.

!o "e#to: Figure 15.@, age $


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Ligaes Sob #o de %ora $-terior, P

om pr./te'so PiPara uma dada r;Atenso P

i

(igual no arafuso e na


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%ora (s* 0eformao

do Parafusos e

$leme'tos Ligados

Figure 15.1 Fora 9ersus deformao

do arafuso (*olt) e elementos ligados

(mem*er). (a) Parafuso e elementos a

ligar searados/ (*) Parafusos e

elementos ligados.

!o "e#to: Figure 15.1, age $


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%ora (s* 0eformao Com Carregame'to $-terior

Figure 15.11 Foras 9ersus deformao ara arafuso elementos a ligados com

carregamento e#terior alicado.

!o "e#to: Figure 15.11, age $1


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u'tas Sob %ora $-terior, P

Duando se alica a fora e#terior P:

B arafuso alonga/

B-s eas ligadas descomrimem.

PCPP i* +=

( )PC1PP i< =


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Parafuso e Pora

Figure 15.1& Parafuso e orca.

(a) ontados/ (*) 'eresentao

das sec4es lisas e sec4es

roscadas.

!o "e#to: Figure 15.1&, age $&

sertec

rc

1

rc

*F-F-

E--

1

1

+=

+=

se

cc

F

E- =

te

rr

F

E- =


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Mo'tagem de Parafuso e Pora

Figure 15.1 ontagem do arafuso e orca com a

reresentao da zona cGnica de resso da


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Co'sta'tes para a %ormula Rigide2 da u'ta

1,

i c i# d L

ji i i

i

k E d A e

=

=K

PoissonsModulus of

Elasticity, E, N umerical ConstantsMaterial ratio, GPa A

i B

i

SteelAluminumCopper

Gray cast iron

0.2910.3340.326

0.211

206.871.0

118.6

100.0

0.787150.796700.79568

0.77871

0.628730.638160.63553

0.61616

"a*le 15. Constantes utilizadas na formula de determinao de rigidez da


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$-emplo 15*3

Figure 15.12 ontagem utilizada no E#emlo 15.$, utilizando um arafuso

se#ta9ado e orca. (a) ontagem e dimens4es/ (*) dimens4es do cone de

resso. ("odas as dimens4es esto em mil8metros.)

!o "e#to: Figure 15.12, age $5


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Pr./&e'so

PtP S-P =

=P

iP@,

P%5,P

iga4es -mo989eis

iga4es Inamo989eis


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Formas de controlar a r;Atenso:

Bedir a deformada do arafuso/

Bedir o *in6rio de aerto alicado ao arafuso.

4i'rio de #perto

-E

FPi=

iT $ P d =

Simlificando, ara MHMce +H1.5d:

+

+

= ccn

n

i rcos

tanos

&

dP"

tan

c


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Classes de Resist6'ia dos Parafusos

"a*le 15.5 Classe de resist?ncia ara arafusos de ao ara 96rios taman3os de arafusos.

!o "e#to: "a*le 15.5, age $%

Metric grade

Crest

diameter, dc,

mm

Ultimate

tensile

strength, Sut,

MPa

Yield

strength, Sy,

MPa

Proof

strength, Sp,

MPa

2.$

2.

5.

.

@.

1.@

1&.@

5A,$

1.$A1$

5A&2

1%A,$

1.$A1$

$A,$

1.$A,$

2

2&

5&

,

@

12

1&&

&2

,2a

215a

$$

%&a

@2

11

&&5

,1

,

$

$5

,

@%

aYield strength approximate and not included in standard.


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0ime'ses de Parafusos / M.trios

"a*le 15.% +imens4es e 6reas resistentes

ara arafusos m;tricos.

!o "e#to: "a*le 15.%, age $@

Coarse Threads (MC) Fine Threads (MF)Crest

diameter,dc, mm

Pitch, p ,mm

Tensile

stress area,At, mm

2Pitch, p,

mm

Tensile

stress area,At, mm

2

1

1.6

2

2.5

3

4

56

8

10

12

16

20

24

30

3642

48

0.25

0.35

0.4

0.45

0.5

0.7

0.81

1.25

1.5

1.75

2

2.5

3

3.5

44.5

5

0.460

1.27

2.07

3.39

5.03

8.78

14.220.1

36.6

58.0

84.3

157

245

353

561

8171121

1473

-

0.20

.25

.35

.35

.5

.5.75

1

1.25

1.25

1.5

1.5

2

2

3-

-

-

1.57

2.45

3.70

5.61

9.79

16.122

39.2

61.2

92.1

167

272

384

621

865-

-

>+

++

&&5&

&1&51&&

1&5$&

Ld

Ld

Ld

L

c

c

c

t

+eterminao do

comrimento

roscado do arafuso

(dimens4es em

mil8metros)


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0ime'ses de

Parafusos

M.trios


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Separao da u'ta

#parafusada

Figure 15.15 Searao da


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Metodologia de Pro7eto $sttio

do Parafuso Pr./esforado

Ligao Sob Esforos de Traco, P :

1. +efinir o tio de ligao (amo989elNinamo989el)/

&. Esecificar a Classe de 'esist?ncia do arafuso (S, SO)/. +imensionar o arafuso (-t) ao esforo, P* , ou determinar o

nmero de arafusos (!) com uma dada dimenso, -t.

,

,

t

b i p t t

A para dado %PP ! n P & A

% para dado A%

= + P1Q carga unit6ria (or arafuso)

!ota: PiH (1 A C) n P


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do Parafuso Pr./esforado )o't+

,

,

tsb i p t

tm

A para dado %PnP P & A

% para dada A%

= =

Ligao Sob Esforos de Corte, Ps:+efinir o tio de ligao (amo989elNinamo989el)/

1. Esecificar a Classe de 'esist?ncia do arafuso (S, SO)/

&. +eterminar a r;Atenso re=uerida de modo =ue a fora de atrito

entre eas ligadas e=uili*re a fora de corte alicada ( m; ocoeficiente de atrito).. +imensionar o arafuso (-t)ao esforo, Pi , ou determinar o


( )Prs

m j m i s im

nP

P P nP P ' tens(o re)uerida = =

Ps1Q carga unit6ria (or arafuso)


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do Parafuso Pr./esforado)o't+

Caso geral - Ligao Sob Esforos de Traco, P, e de Corte, Ps

:

1. +efinir o tio de ligao (amo989elNinamo989el)/

&. Esecificar a Classe de 'esist?ncia do arafuso (S, SO)/

. +eterminar a r;Atenso re=uerida de modo =ue a fora de atrito

entre eas ligadas e=uili*re a fora de corte alicada ( m; ocoeficiente de atrito).

2. +imensionar o arafuso (-t)ao esforo, Pi , ou determinar o


( )( ) ( )1 1sm j m i s iP

P P ! nP nP P n ! P = +

,

,

tsb i p t

tm

A para dado %PnP P ! n P P & A

% para dada A%

= + = +


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Carregame'to Clio

Figure 15.1$ Foras 9ersus deformao do arafuso e elementos

ligados em funo do temo.

!o "e#to: Figure 15.1$, age $@1


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%atores de Co'e'trao de &e'ses 8 %adiga

SAE gradeMetricgrade

Rolledthreads

Cutthreads

Fillet

0-24-8

3.6-5.86.6-10.9

2.23.0

2.83.8

2.12.3

"a*le 15. Factores de concentrao de tens4es R fadiga ara arafusos.

!o "e#to: "a*le 15., age $@&

+istri*uio de fal3as ocorridas (de9ida a concentrao

de tens4es) em arafusos R fadiga ; de:

'oscaNFace da Porca (Cut "3reads) Q $5

isoNrosca ('olled "3reads) Q &

-rreigada ( Fillet) Q 15


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&e'so Limite de %adiga para Parafusos

)totalme'te orrigida, om rolled threads+


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H k J b d S h id1998 M G Hill

9eda'tes )as;eted oi't+

Figure 15.1% igao

aarafusada utilizando

9edantes.

!o "e#to: Figure 15 1% age $@2

Material E MPa!

Cortia $

-s*estosComrimidos

2

-s*estos e

Co*re@#1

"eflon &2

Fi*rasTegetais

1&

>orrac3a $

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