Aula Parafusos (Sistemas mecânicos)

7/22/2019 Aula Parafusos (Sistemas mecnicos)

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UNIVERSIDADE SALVADOR - UNIFACS PROF. MSc. ANTONIO FERNANDO A. ANDRADE

Parafusos(Junes No-permanentes)


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PARAFUSOS

1. Introduo:

So elementos mecnicos rosqueados que podem serempregados na transmisso de potncia, transformandomovimento angular em movimento linear, e para fixar elementosde maneira no-permanente.


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PARAFUSOS

1.1. Definies:

Dimetro maior ou dimetro de crista (dc);

Dimetro menor ou dimetro de raiz (dr);

Dimetro mdio (dm);

Passo (p): a distncia entre formas adjacentes da rosca,medidas paralela-mente ao seu eixo;

Entrada de rosca (Er): 1 entrada rosca simples; 2 entradas rosca dupla; 3 entradas rosca tripla;

Avano (l): l= Er . p


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1.2. Padres de Rosca:

So padronizaes mundiais que definem a forma e as dimenses dasroscas:

UNS (Unified National Standard): Passo grosso (UNC), passo fino (UNF) e passo extra fino (UNEF); ngulo de rosca de 60 e as cristas podem ser planas ou arredondadas.

Mtricas: ngulo de rosca de 60 e perfis de rosca tipo M e MJ.

Quadrada e rosca ACME: Empregadas na transmisso de potncia.

PARAFUSOS


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PARAFUSOS


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PARAFUSOS

Sistema Mtrico


7/34UNIVERSIDADE SALVADOR - UNIFACS PROF. MSc. ANTONIO FERNANDO A. ANDRADE

SistemaIngls



Trs tipos de parafusos (threaded fastener):

(a) Parafuso (bolt) e porca (nut); (b) Parafuso (cap screw); (c) Stud

2. Tipos de Parafusos e Porcas:

PARAFUSOS



PARAFUSOS


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PARAFUSOS


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PARAFUSOS


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PARAFUSOS

3. Parafuso de Potncia:

So utilizados na transmisso depotncia.

Ex.: Macacos, elevadores decargas, morsas, prensas, tornosmecnicos (avano), etc.

Utilizam basicamente roscas dotipo quadrada e ACME.


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PARAFUSOS

3.1. Clculo da Carga e do Torque:

m

mR

dfl1

fdlFP

m

mL

dlf1

dlfFP

Rosca Quadrada - Carga:

carga.abaixarparaForaP

carga;aelevarparaForaPsendo ,

L

R


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PARAFUSOS

lfd

dfl

2

FdT

m

mmR

lfd

ldf

2

FdT

m

mmL

Rosca Quadrada - Torque:

Torque Sem colar:

Torque Com colar:

2

fFd

lfd

dfl

2

FdT cc

m

mmRTotal

2

fFd

lfd

ldf

2

FdT cc

m

mmLTota l

carga.abaixarparaTorqueT

carga;aelevarparaorqueTTsendo,

L

R


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PARAFUSOS

seclfdsecdfl

2FdT

m

mmR

Rosca ACME: Torque sem e com colar:

secfld

lsecdf

2

FdT

m

mmL

Torque Sem colar:

Torque Com colar:

2fFd

seclfdsecdfl

2FdT cc

m

mmRTotal

2

fFd

secfld

lsecdf

2

FdT cc

m

mmLTotal

carga.abaixarparaTorqueT

carga;aelevarparaorqueTTsendo,

L

R


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PARAFUSOS

3.2. Autobloqueio:

Podem ocorrer casos onde o atrito pequeno fazendo com que acarga baixe sozinha, neste casos o Torque ser negativo ou nulo.

Condio de autobloqueio:

3.3. Rendimento:

Vamos considerar o Torque quando o atrito for nulo:

Rendimento:

2

FT0

l

lfdm

RR

0

T2

lF

T

Te


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PARAFUSOS

3.4. Tenses em Rosca de Parafusos de Potncia:

2r

z

y

tr

x

d

F4

0

pndF38,06

0

16

0

3

zx

r

yz

xy

d

T

engajadasroscasdenmeronraiz,dedimetrod

parafuso,docorponotocisalhamendenominaltenso

parafuso,docorponocompressodenormaltensoz

rosca,daraiznaflexodetensox

sendo ,

tr

yz

Condio de tenso na raiz da rosca:

pndF38,02tm

M

Tenso de mancal ou de apoio:

Obs.: Para todos os clculos, considerarnt= 1o que representa a situao mais crtica.


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PARAFUSOS

4. Junes Parafusos de Fixao:

4.1. Rigidez do Parafuso:

d

d

dl

EA

k

t

tt

l

EAk

Rigidez da partelisa

Rigidez da parterosqueada

dttd

dt

dt

b

lAlA

EAA

kk

k

1

11

Rigidez do parafuso (em srie)

material.dodeelasticidademdulo

arrocho,emrosqueada-noporodaocompriment

fixador,domaiordimetroderea

arrocho,dorosqueadaporodaocompriment

2),-8e1-8(Tabelastraodetensodereasendo,

E

dl

dA

tl

tA


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PARAFUSOS

4.2. Rigidez da Parte Fixa:

1

21

1...

11

i

mkkk

k

Para cada pea temos uma cone fixo delimitado por uma

ngulo chamado ngulo de pice, usado no clculo darigidez. Este pode veriar de 25 33. Recomenda-se o

valor de 30.

dDdDtant2

dDdDtant2ln

tandEki

pea.daespessurat

parafusodocrista,deouexternodimetrod

parafuso;docabeadedimetroD

sendo,


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PARAFUSOS

4.2. Rigidez da Parte Fixa: Cont.

ddddl

ddddl

dEk

ww

wwm

tan

tan

ln2

tan

* Para ligao de duas peas do

mesmo material temos:

dl

dl

dEkm

5,2577,0

5,0577,05ln2

577,0

Simplificando: Fazendo dw = 1,5d e = 30 :

pea.daespessural

parafuso;doexternodimetrod

arruela;dafacedadimetrod

sendo ,

w


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PARAFUSOS

5. Junes de Trao Cargas e Torque:

5.1. Pr-carga e Carga Externa:

- Objetivos da pr-carga (Fi):

Evitar que a unio se separe por aplicao de uma fora exterior, P;

Evitar deslocamento relativo das peas ligadas, atravs da criao de uma fora deatrito (entre as peas);

Minimizar o efeito de carregamento de fadiga.


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PARAFUSOS

Parmetros de Rosca


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PARAFUSOS

PC1k

kPP

b

mbm

mb PPP

mb

b

kk

kC

Temos:

C= constante de rigidez da juno:

CPkk

PkPmb

bb

Pb= poro absorvida pelo parafuso de porca:

Pm= poro absorvida pelos membros:

P= carga externa de trao:

Fb= Pb+ Fi= carga resultante de parafuso de porca:

Fm= Pm- Fi= carga resultante nosmembros:

0

miimb

b

ibb FFPCFkk

Pk

FPF

0FFPC1Fkk

PkFPF mii

mb

mimm


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PARAFUSOS

5.2. Torque:

Torque de aperto aplicado ao parafuso (com chave dinamomtrica):

2

dfF

seclfd

secdfl

2

dFT cci

m

mmi

Obs.: O ngulo corresponde ao ngulo de rosca. Ver slides de torque para parafuso de potncia.

Considerando = l/dme dc= 1,25d , temos:

dFfanf

fan

d

dT ic

m

625,0

sect1

sect

2

Coeficiente de Torque K:

cm f

anf

fan

d

dK 625,0

sect1

sect

2


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PARAFUSOS

dFKT i

Simplificando f= fc= 0,15 : dFT i20,0

Fatores de Torque :

Fora de segurana no parafuso:ib FPnCF segurana.deoucargadefatorsendo, n

Pr-carga recomendada para carregamento esttico e fadiga:

tpP

tpP

i AS9,0F9,0

AS75,0F75,0F

Para conexes no-permanetes, fixadores reutilizados;

Para conexes permanetes.


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p

t

i

tt

bb S

A

F

A

PnC

A

F

tppib ASFFPnCF Carga mxima:

11).-8a9-8(tabelasprovadearesistnciSprova,decargasendo,ppF

Tenso no parafuso:

Obs: Para outros materiais que no se encontram tabelados Sp = 0,85 Sy.

01 0 im FPCF

PCF

P

Pn

i

10

0

Quando a fora resultante separa as peas ligadas, significa que Fm= 0 e Fbmximo. Deve-se evitar que isto ocorra.

.separaoacausariaqueexternacargaP

jun ta,daseparaodeseguranadefatornsendo,

0

0

CP

FASn

itp


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PARAFUSOSSistema Ingls


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Sistema Mtrico PARAFUSOS


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PARAFUSOS

6. Junes de Trao Carregamento de Fadiga:

- Toda anlise de fadiga em parafusos devem ser conduzidas pela teoriade falhas dinmicas.

- Um estudo de falha em parafusos observa que a distribuio de falhastpicas de cerca de 15% sob a cabea, 20 % na extremidade de rosca e65% na rosca na face da porca.

- O carregamento de fadiga predominante na anlise de junesparafusadas um carregamento em que a carga aplicada externamenteflutua entre zero e alguma fora mxima P.

Componentes Fmxe Fmin:

2minFFF mxm

2

minFFF mxa

i

bmx

FF

FF

min


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PARAFUSOS

a= tenso alternante de parafusos:t

aA

PC

2

m= tenso mdia de parafusos: t

i

t

mA

F

A

PC 2

iam

Critrios de Falha:


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PARAFUSOS

1S

S

S

S

ut

m

e

a

Critrio para a linha de Goodman:

iam

eut

iutea

SS

SS

SSS

Critrio para a linha de Gerber:

iam

eiutieeutut

e

a

SS

SSSSSSS

S

242

1 22

1

S

S

S

S2

ut

m

e

a

Critrio para a linha ASME-elptico:

iam

eiieppep

e

a

SS

SSSSSS

SS

22222

1

22

yt

m

e

a

SS

SS

Fator de Segurana para Fadiga:a

af

Sn


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PARAFUSOS

Modelo de tronco de cone de presso de membro para parafuso de calota:

2

22

dh

th

l

ddD

ldD

w

w

5,1

)tan(

2

1


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PARAFUSOS

7. Junes de Cisalhamento:

- A carga de cisalhamento suportada por frico entre os membros egarantida pela ao de engastamento dos parafusos de porca ou decalota.

- A carga de cisalhamento suportada por pinos passantes em orifciosescareados, colocados em ambas as peas durante o aperto.

O carregamento de cisalhamento resistido de duas formas principais :

n

i

i

n

i

ii

A

xAx

Determinao do CG dos parafusos :

n

i

i

n

i

ii

A

yAy


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PARAFUSOS

Exemplo de carregamento de cisalhamento em parafusos :

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