SENAI - Elementos de Máquinas

Curso Técnico em Mecânica

Elementos de Máquinas

Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidentee da Confeder President Confederação ação Nacional da Indústria

José Manuel de Aguiar Marns Diretor do Departamento Nacional do SENAI

Regina Maria de Fáma Torres Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI

Alcantaro Corrêa Presidentee da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina President

Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC

Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio Docia Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidentee da Confeder President Confederação ação Nacional da Indústria

José Manuel de Aguiar Marns Diretor do Departamento Nacional do SENAI

Regina Maria de Fáma Torres Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI

Alcantaro Corrêa Presidentee da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina President

Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC

Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio Docia Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Confederação Nacional das Indústrias Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

Curso Técnico em Mecânica

Elementos de Máquinas Fernando Carlos Dorte Geovane Bitencourt Jackson Fabiano Alexandre Wiaczik Robson Albano Ferreira

Florianópolis/SC 2010

É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consenmento do editor. Material em conformidade com a nova ortograa da língua portuguesa.

Equipe técnica que parcipou da elaboração desta obra Coordenação de Educação a Distância Beth Schirmer Revisão Ortográca e Normazação FabriCO Coordenação Projetos EaD Maristela de Lourdes Alves

Design Educacional, Ilustração, Projeto Gráco Editorial, Diagramação Equipe de Recursos Didácos SENAI/SC em Florianópolis Autores Fernando Carlos Dorte Geovane Bitencourt Jackson Fabiano Alexandre Wiaczik Robson Albano Ferreira

Ficha catalográfica elaborada por Kátia Regina Bento dos Santos - CRB 14/693 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis.

E38 Elementos de máquina / Fernando Carlos Dorte ... [et al.] – Florianópolis : SENAI/SC, 2010. 96 p. : il. color ; 28 cm. Inclui bibliografias.

1. Elementos de Fixação. 2. Elementos de Transmissão. I. Dorte, Fernando Carlos. II. Bitencourt, Geovane. III. Wittaczik, Jackson Fabiano Alexandre. IV. Ferreira, Robson Albano. V. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina.

CDU 621.81

SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Rodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SC CEP: 88034-001 Fone: (48) 0800 48 12 12 www.sc.senai.br

Prefácio Você faz parte da maior instituição de educação prossional do estado. Uma rede de Educação e Tecnologia, formada por 35 unidades conectadas e estrategicamente instaladas em todas as regiões de Santa Catarina. No SENAI, o conhecimento a mais é realidade. A proximidade com as necessidades da indústria, a infraestrutura de primeira linha e as aulas teóricas, e realmente práticas, são a essência de um modelo de Educação por Competências que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, desenvolver habilidade e garantir seu espaço no mercado de trabalho. Com acesso livre a uma eciente estrutura laboratorial, com o que existe de mais moderno no mundo da tecnologia, você está construindo o seu futuro prossional em uma instituição que, desde 1954, se preocupa em oferecer um modelo de educação atual e de qualidade. Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos de ensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movimento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processos de educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as necessidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Educação por Competências, em todos os seus cursos. É nesse contexto que este livro foi produzido e chega às suas mãos. Todos os materiais didáticos do SENAI Santa Catarina são produções colaborativas dos professores mais qualicados e experientes, e contam com ambiente virtual, mini-aulas e apresentações, muitas com animações, tornando a aula mais interativa e atraente. Mais de 1,6 milhões de alunos já escolheram o SENAI. Você faz parte deste universo. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indústria do Conhecimento.

Sumário Conteúdo Formavo Apresentação

9 11

12 Unidade de estudo 1 Elementos de Fixação

48 Unidade de estudo 2 Elementos de Transmissão

49

Seção 1 - Eixos e árvores

52

Seção 2 - Mancais

63

Seção 3 - Polias e correias

68

Seção 4 - Engrenagens

13

Seção 1 - Uniões e rebites

74

Seção 5 - Correntes

18

Seção 2 - Parafusos, porcas e arruelas

76

Seção 6 - Acoplamentos

81

Seção 7 - Vedação

29

Seção 3 - Pinos e contrapinos

32

Seção 4 - Anéis eláscos

35

Seção 5 - Chavetas

39

Seção 6 - Cabos de aço

42

Seção 7 - Molas

Finalizando

87

Referências

89

Anexo

91

8

CURSOS TÉCNICOS SENAI

Conteúdo Formativo Carga horária da dedicação Carga horária: 60 horas

Competências Selecionar, especicar e dimensionar elementos de máquinas nos processos de produção e/ou manutenção mecânica.

Conhecimentos ▪

Elementos de xação, de transmissão, de vedação, de apoio e normas técnicas

Habilidades ▪

Ler, interpretar e aplicar manuais, catálogos e tabelas técnicas;

▪

Ler e interpretar desenhos técnicos;

▪

Idencar os diversos pos de materiais;

▪

Idencar, selecionar e dimensionar elementos de máquinas

Atudes ▪

Assiduidade;

▪

Pró-avidade;

▪

Relacionamento interpessoal;

▪

Trabalho em equipe;

▪

Cumprimento de prazos e zelo com os equipamentos;

▪

Adoção de normas técnicas de saúde e segurança do trabalho;

▪

Responsabilidade ambiental.

ELEMENTOS DE MÁQUINAS

9

Apresentação No mundo em que vivemos atualmente, sabemos que é de fundamental importância o desen volvimento pessoal e prossional. A sociedade e os organismos de trabalho almejam indivíduos capacitados, e, acima de tudo, prossionais éticos e com atitudes pró-ativas, em busca de seu desenvolvimento e crescimento contínuos. Você está convidado a iniciar uma nova etapa no desenvolvimento de sua formação, por meio da busca pelo aprofundamento de seus conhecimentos, utilizando-se uma abordagem integrada entre assuntos tratados nas seções de estudo e suas aplicações práticas. Nesse material, você irá conhecer e estudar os diversos componentes que, em conjunto, formam os equipamentos aplicados às indústrias modernas, desde os elementos mais simples, bem como os elementos mais complexos. Perceberá que cada componente têm suas funções fundamentais e que, aliados a outros, irão compor e formar todos os equipamentos e acessórios utilizados nos processos produtivos. Serão aprofundados os conhecimentos técnicos desses elementos, desde suas funções básicas e suas características, até as aplicações mais complexas.

Fernando Carlos Dorte, Geovane Bitencourt, Jackson Fabiano Alexandre Wiaczik e Robson Albano Ferreira. Fernando Carlos Dorte Nascido em 29 de julho de 1965. Graduado em Tecnologia Mecânica, pelo Cefet/Unerj – Jaraguá do Sul (1997), graduado em Pedagógica para atuar em Cursos Técnicos, pela Unisul – Palhoça/SC e pós-graduado em Gestão Industrial, pela Unerj (2007). Desenvolvimento prossional nas áreas de Engenharia Industrial de diversas empresas, atuando como analista de processos e desenvolvendo de avidades, objevando a redução dos custos industriais, melhoria da qualidade do produto, processos e também das condições de trabalho (ergonomia). Atualmente atua como Especialista de Ensino na instuição SENAI – Unidade de Jaraguá do Sul/SC, no núcleo Metalmecânico, onde ministra disciplinas nas áreas exatas e disciplinas relacionadas às áreas de gestão e humanas. Geovane Bitencourt Nascido em 10 de junho de 1973. Graduado em Engenharia Mecânica, pela Udesc – Joinville/SC (2001). Cursando de pós-graduação: Especialização em Engenharia de Manutenção Industrial, pelo SENAI – Jaraguá do Sul/SC (Conclusão: 2010). Desenvolvimento de ferramentas para o SolidWorks, para realização de tarefas especícas aos clientes, tais como a integração em sistemas de gerenciamento e novas ferramentas para o soware. Aulas de Soli dWorks, abrangendo todo o soware – curso básico, avançado e PDM (gerenciamento de projetos). Atua nas disciplinas de SolidWorks, Infor máca Básica, Desenho Técnico e Tecnologia Mecânica, no SENAI – Jaraguá do Sul/SC. Jackson Fabiano Alexandre Wiaczik Nascido em 26 de novembro de 1971. Graduado em Engenharia Me cânica pela Udesc – Joinville em 1995 e mestrado em Engenharia de Produção, pela UFSC-Unerj, em 2004. Experiência prossional na área Metalmecânica, em Desenvolvimento de Produtos e Engenharia de Processos, Projetos Mecânicos, Controle de Qualidade e Sistema de Gestão. Atualmente atua como Especialista de Ensino na instuição SENAI – Unidade de Jaraguá do Sul/SC, no núcleo Metalmecânico, onde ministra disciplinas nas áreas exatas. Robson Albano Ferreira Nascido em 25 de junho de 1971, graduado em Bacharelado em Engenharia Mecânica pela Udesc – Joinville em 2000 e pós-graduando em Engenharia de Segurança do Trabalho também pela Udesc em Joinville, em 2007. Experiência prossional na área Metalmecânica, em Enge nharia de Processos, Desenvolvimento de Produtos, Projetos Mecânicos, Metrologia, Melhoria Connua, Controle da Qualidade, Controle Estasco de Processo (CEP), Sistemas de Gestão e Ferramentas Estascas.


Unidade de estudo 1 Seções de estudo Seção 1 – Uniões e rebites Seção 2 – Parafusos, porcas e arruelas Seção 3 – Pinos e contrapinos Seção 4 – Anéis eláscos Seção 5 – Chavetas Seção 6 – Cabos de aço Seção 7 – Molas

Elementos de Fixação SEÇÃO 1 Uniões e rebites Na seção 1, você aprenderá que existem tipos de união móvel e permanente, conhecerá diversos tipos de rebites, suas aplicações e fabricações. Os elementos de xação são destinados a unir peças, que, em conjunto com os elementos de transmissão, formarão as máquinas e equipamentos aplicados aos mais variados campos de nossa sociedade atual. Em nosso caso, envolvidos no ramo industrial.

Tipos de união Móvel: os elementos permitem a montagem e desmontagem da peça, sem danos. ▪

É o caso do parafuso e porca, pinos, contrapinos, anéis elásticos, etc.

Figura 1 - União por parafuso, porca e arruela Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 11).

Permanente: é um tipo de união feito para, uma vez montada a peça, não ser possível mais a sua desmontagem sem causar danos às partes unidas. Inclui, nessa união, rebites e partes unidas pelo processo de soldagem. ▪

Figura 2 - União por rebite e solda Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 11). ELEMENTOS DE MÁQUINAS

13

Rebites: são peças fabricadas em aço, alumínio, cobre ou latão. Unem rigidamente peças ou chapas, principalmente em estruturas metálicas. ▪

Exemplo: reservatórios, caldeiras, máquinas, navios, aviões, veículos e treliças.

Exemplo: o que signica 2 x d para um rebite de cabeça redonda larga? Signica que o diâmetro da cabeça desse rebite é duas vezes o di âmetro do seu corpo. Se o rebite tiver um corpo com diâmetro de 5 mm, o diâmetro de sua cabeça será igual a 10 mm, pois 2 x 5 mm = 10 mm. Rebites especiais Existem também rebites com nomes especiais: explosivo, pop, de tubo, de alojamento etc. Rebite explosivo: contém uma pequena cavidade cheia de carga explosiva. Ao se aplicar um dispositivo elétrico na cavidade, ocorre uma explosão, formando sua cabeça e xando assim as partes a serem unidas. Rebite de repuxo: conhecido por “rebite pop”, é um elemento especial de união, empregado para xar peças com rapidez, economia e simplicidade. Muito utilizado em esquadrias de alumínio. O rebite de repuxo consiste de um rebite de forma tubular, com cabeça, onde é inserido um ara me com uma cabeça metálica. O processo de rebitagem é realizado puxando-se o arame metálico com uma ferramenta tipo alicate especial. O rebite então é amassado, formando a cabeça do lado oposto, até que o arame se rompe separando do rebite. ▪

Figura 3 - União rebitada

▪

Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 16).

A fabricação de rebites é padronizada, ou seja, segue normas técnicas que indicam medidas da cabeça, do corpo e do comprimento útil dos rebites. No quadro a seguir, apresentamos as proporções padronizadas para os rebite.

▪

Cabeça redonda larga.

Cabeça redonda estreita.

Cabeça escareada chata longa.

Cabeça escareada chata estreita.

Cabeça escareada com calota.

Cabeça po panela.

Cabeça cilíndrica. Quadro 1 - Tipos de rebite Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 18). 14


Na “Figura 04”, mostramos a nomenclatura de um rebite de repuxo.

D= Aba abaulada; K= Aba escareada; Ø= Diâmetro do rebite; H= Diâmetro da aba; h= Altura da aba;

Especicação de rebites Para determinar e adquirir os rebites adequados ao seu trabalho, é necessário que você conheça suas especicações, ou seja: ▪

▪

▪

f = Altura da aba escareada; L= Comprimento do rebite. Figura 4 - Rebite de repuxo Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 20).

Os rebites de repuxo podem ser fabricados com os seguintes materiais metálicos: alumínio, aço-carbono; aço inoxidável, cobre ou monel (liga de níquel e cobre).

▪

de que material é feito; o tipo de sua cabeça; o diâmetro do seu corpo; o seu comprimento útil L.

Exemplos:

Material do rebite: rebite de aço ABNT 1006 - 1010; Tipo de cabeça: redonda; Diâmetro do corpo: 6,35 mm(¼”) Comprimento útil 19,05mm(¾”) ▪

▪

▪

▪

Rebites de alojamento, também chamados de porca-rebite, e outros rebites especiais. ▪

DICA Obs.: Muitos rebites são especicados em polegada fracionária.

Figura 5 - Rebite de alojamento Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 20).

Especicação do rebite - o pedido é feito conforme o exemplo: Rebite de alumínio, com cabeça chata, 3/32” x 1/2”. ▪

A fgura mostra o acréscimo de material (z), necessário para se formar a segunda cabeça do rebite em função dos formatos da cabeça, do comprimento útil (L) e do diâmetro do rebite (d).

Figura 6 - Rebites especiais Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 20).


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Cálculo do comprimento úl do rebite (L) O comprimento útil do rebite depende do formato de sua cabeça e pode ser calculado pelas seguintes fórmulas: Rebites de cabeça redonda e cilíndrica ▪

Figura 7 - Dimensão de um rebite (z) Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 21).

L = 1,5 x d + S t

Cálculos para o processo de rebitagem Para rebitar, é preciso escolher o rebite adequado em função da espessura das chapas a serem xadas, do diâmetro do furo e do comprimento excedente do rebite, que vai formar a segunda cabeça. Veja, a seguir, como fazer esses cálculos. Cálculo do diâmetro do rebite (d)

A escolha do rebite é feita de acordo com a espessura das chapas que se quer rebitar. A prática recomenda que se considere a chapa de menor espessura e multiplique esse valor por 1,5; segundo a fórmula:

Figura 8 - Cabeça redonda e cilíndrica Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 32)

d = 1,5 x Sm Onde: d = Diâmetro do rebite; Sm = Chapa com menor espessura da união; 1,5 = Constante da fórmula ou valor predeterminado.

Cálculo do diâmetro do furo (df )

O diâmetro do furo pode ser calculado multiplicando-se o diâmetro do rebite pela constante 1,06 (6% do diâmetro do rebite). Matematicamente, pode-se escrever: df = d x 1,06 Onde: df = Diâmetro do furo; d = Diâmetro do rebite; 1,06 = Constante ou valor predeterminado.

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Onde: L = Comprimento útil do rebite; d = Diâmetro do rebite; St = Soma das espessuras das cha pas a serem unidas. Rebites de cabeça escareada L = d + St ▪

Exemplo: projetar uma junta rebitada, tipo sobreposta, para duas chapas de aço: uma com espessura de 5mm e outra com espessura de 4mm; com 4 rebites de aço tipo cabeça redonda larga.

Figura 9 - Cabeça escareada Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 32)

Onde: L = Comprimento útil do rebite; d = Diâmetro do rebite; St = Soma das espessuras das cha pas a serem unidas.

As juntas rebitadas podem ser feitas com sobreposição das duas chapas, ou pela ulização de uma ou duas chapas de recobrimento, chamados recobrimento simples e duplo, respecvamente.

As distâncias mínimas entre rebites podem ser feitas utilizando as recomendações de projeto de juntas, que também podem ser parafusadas.

Figura 11 - Junta rebitada (exemplo “1”)

Para o diâmetro do rebite “d”, temos: d = 1,5 · Sm d = 1,5 · 4 d = 6,0 mm Para o diâmetro do furo “df”, temos: df = d · 1,06 df = 6 · 1,06 df = 6,36 mm Para o comprimento do rebite L, temos: L= 1,5 . d + St L= 1,5 . 6 + ( 5+4) L = 18 mm Especicação: 4 rebites de aço ABNT 1008, cabeça redonda larga, 6 x 18 mm.

Figura 10 - Distanciamento entre rebites (dimensões)


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Na próxima seção, você conhecerá o formato, aplicações e diversos tipos de parafusos, porcas e arruelas.

SEÇÃO 2 Parafusos, porcas e arruelas Figura 12 - Partes de um parafuso

São peças metálicas de elevada aplicação na união e xação dos mais diversos elementos de máquina.

Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 51)

O parafuso é formado por um corpo cilíndrico roscado e por uma cabeça que pode ser hexagonal, sextavada, quadrada ou redonda.

Sua elevada importância exige uma especicação adequada e engloba os mesmos itens cobertos pelo projeto de um elemento de máquina. Ou seja, especicação do material, tratamento térmico, dimensionamento, tolerâncias, afastamentos e acabamento.

Denição: Parafusos são elementos de xação empregados na união não permanente de peças. Isto é, as peças podem ser montadas e desmontadas facilmente, bastando apertar e desapertar os parafusos que as mantêm unidas. Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da cabeça, da haste e do po de acionamento.

Figura 13 - Filete de rosca Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 43)

Roscas: É um conjunto de letes que se desenvolvem em torno de uma superfície cilíndrica interna ou externa. As roscas permitem: ▪

União e desmontagem de peças.

Figura 14 - Conjunto parafusado Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 44)

18


Movimentar peças, transformando movimento rotativo em linear e/ ou associado com xação. Exemplo: parafuso que movimenta a mandíbula móvel da morsa. ▪

Sentido de direção da rosca: dependendo da inclinação dos letes em relação ao eixo do parafuso, as roscas ainda podem ser à direita ou à esquerda. ▪

Na rosca direita, o lete sobe da direita para a esquerda, enquanto na rosca esquerda, o lete sobe da esquerda para a direita.

Figura 15 - Morsa (movimento por rosca) Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 44)

Os letes das roscas apresentam vários pers. Esses pers, sempre uniformes, dão nome às roscas e condicionam sua aplicação. Abaixo temos um quadro citando os distintos tipos de roscas e suas aplicações. Tipos de Roscas (pers) - pos de lete Triangular

Aplicação Parafusos e porcas de xação na união de peças. Ex: Fixação da roda do carro.

Trapezoidal

Parafusos que transmitem movimento suave e uniforme. Ex: Fusos de máquinas.

Redondo

Parafusos de grandes diâmetros sujeitos a grandes esforços. Ex: Equipamentos ferroviários.

Quadrado

Parafusos que sofrem grandes esforços e choques. Ex: Prensas e morsas.

Rosca dente-de-serra

Parafusos que exercem grande esforço num só sendo. Ex: Macacos de catraca.

Quadro 2 - Tipos de rosca Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 44).


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Figura 16 - Roscas direita e esquerda Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 45).

Nomenclatura da rosca: independentemente da sua aplicação, as roscas têm os mesmos elementos, variando apenas os formatos e dimensões. ▪

P = Passo (mm); i = Ângulo da hélice; d = Diâmetro externo; c = Crista; d1 = Diâmetro interno; D = Diâmetro do fundo da porca; d2 = Diâmetro do anco; D1 = Diâmetro do furo da porca; a = Ângulo do lete; h1 = Altura do lete da porca; f = Fundo do lete; h = Altura do lete do parafuso. Figura 17 - Nomenclatura para rosca Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 45).

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Classicação das roscas As roscas triangulares classicam-se, segundo o seu perl, em três tipos: ▪

▪

▪

Rosca métrica; Rosca polegada whitworth; Rosca polegada unicada.

Rosca métrica (guras 18 e 19)

A rosca métrica ISO normal e na são normatizadas pela norma NBR 9527 da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).

Raio de arredondamento da raiz do lete do parafuso: r re = 0,14434 . P Raio de arredondamento da raiz do lete da porca: r ri = 0,063 .P ▪

▪

Rosca polegada whitworth No sistema whitworth, as medidas são dadas em polegadas. Nesse sistema, o lete tem a forma triangular (ângulo de 55º), crista e raiz arredondadas.

Figura 18 - Rosca métrica Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 46).

Figura 19 - Rosca whitworth Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 67).

As roscas normais, também chamadas de série grossa, são as mais utilizadas. A rosca métrica na possui um passo da rosca menor e proporciona melhor xação, evitando que o parafuso se afrouxe com facilidade. Por isso, é muito utilizada em veículos (especialmente em casos, em que há a incidência de vibração excessiva). As principais medidas da rosca do parafuso e porca podem ser calculadas pelo seguinte formulário: Ângulo do perl da rosca: α = 60º Diâmetro menor do parafuso (núcleo): d1 = d - 1,2268 . P Diâmetro efetivo do parafuso (médio): d2 = D2 = d - 0,6495 . P Folga entre raiz do lete da porca e crista do lete do parafuso: f = 0,045 . P Diâmetro maior da porca: D = d + 2 . f Diâmetro menor da porca (furo): D1 = d - 1,0825 . P Diâmetro efetivo da porca (médio): D2 = d2 Altura do lete do parafuso: he = 0,61343 . P ▪

▪

▪

O passo é determinado pelo nú mero de letes contidos em uma polegada. Exemplo: passo = 12 os/ po legada. No sistema whitworth , a rosca normal é caracterizada pela sigla BSW ( British Standard Whitworth - padrão britânico) e a rosca na caracteriza-se pela sigla BSF ( Bri- tish Standard Fine ).

▪

▪

▪

▪

▪


21

Rosca polegada padrão UNS (Unied Naonal Standard )

Este sistema padronizou e unicou as roscas na Inglaterra, Estados Unidos e Canadá. As medidas são expressas em polegadas. Figura 21 - Parafusos passantes Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 52).

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. ▪

Figura 20 - Rosca UNS Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 45).

O lete tem a forma triangular (ângulo de 60°), crista plana e raiz arredondada. Nesse sistema, como no whitworth , o passo também é determinado pelo número de letes por polegada. Figura 22 - Parafusos não passantes

A rosca normal é caracterizada pela sigla UNC e a rosca na, pela sigla UNF. Exemplo rosca UNC 1/4 x 20 UNC (rosca normal, com diâmetro 1”/4 e 20 os por polegada).


Classicação dos parafusos quanto à função Parafusos passantes: estes parafusos atravessam a peça de lado a lado e utilizam arruela e porca. ▪

Figura 23 - Furação para Parafusos Não Passantes Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 56).

As dimensões dos furos broqueados e da rosca para parafusos não passantes podem ser realizadas conforme a “Tabela 1”:

22


Para uma rosca de diâmetro igual a d: Tabela 1 - Formulário – furos roscados

Profundidade do furo A

Profundidade da rosca B

Comprimento do parafusado

2xd

1,5 x d

1xd

2,5 x d

2xd

1,5 x d

Alumínio

3 x d

2,5 x d

2xd

Bronze ou latão

3 x d

2xd

1,5 x d

Material Aço Ferro fundido

Diâmetro do furo passante sem rosca

1,06 x d


Parafusos de pressão: são parafusos xados por meio de pressão. Esta é exercida pelas pontas dos parafusos contra a peça a ser xada. Os parafusos de pressão podem apresentar cabeça ou não. ▪

Figura 26 - Desenho da xação Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 53).

Tipos de parafusos

Figura 24 - Parafusos de pressão Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 53).

Variam conforme as características da cabeça, do corpo e do tipo de atarraxamento. Segue quadro com os principais tipos de parafusos:

Parafusos prisioneiros: são parafusos sem cabeça, com rosca em ambas as extremidades, recomendados para situações que exigem montagens e desmontagens frequentes. Em tais situações, o uso de outros tipos de parafusos acaba danicando a rosca dos furos. As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes ou sentidos opostos. Isto é, um horário e o outro anti-horário. ▪

Figura 25 - Parafuso prisioneiro - adaptado Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 55).


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TIPOS DE PARAFUSOS

Cabeça cilíndrica, com fenda.

Cabeça redonda, com fenda.

Cabeça cilíndrica abaulada, com fenda.

Cabeça escareada, com fenda.

Cabeça escareada abaulada, com fenda.

Parafuso sem cabeça, com fenda.

Parafuso para madeira de cabeça escareada, com fenda.

Parafuso sem cabeça, com rosca total e fenda.

Parafuso sextavado.

Parafuso sextavado, com rosca total.

Parafuso sextavado, com porca.

Parafuso autoatarraxante, de cabeça sextavada.

Parafuso po prego, de cabeça escareada.

Parafuso de cabeça quadrada.

Prisioneiro.

Parafuso de borboleta.

Parafuso de cabeça cilíndrica, com sextavado interno.

Parafuso de cabeça recarlhada.

Quadro 3 - Tipos de parafusos Fonte: Gordo; Ferreira (1996, p. 55).

Dimensionamento de parafusos As classes de resistência dos parafusos estão normalmente impressas em sua cabeça e são denidas e normatizadas de acordo com a norma NBR 8855 – Propriedades Mecânicas de Elementos de Fixação – Parafusos:

24


Tabela 2 - Classe de resistência para parafusos

Classe ABNT

Diâmetro Resistência mínima de prova τ nominal (mm) (N/mm²) = (MPa)

Material

4.6

5 a 36 mm

225

Aço baixo carbono.

4.8

1,6 a 16 mm

310

Aço baixo carbono.

5.8

5 a 24 mm

380

Aço médio carbono.

8.8

1,6 a 36 mm

600

Aço médio carbono, com tratamento térmico.

9.8

1,6 a 16 mm

650


10.9

5 a 36 mm

830


12.9

1,6 a 36 mm

970

Aço liga, com tratamento térmico.

Fonte: Liber Industrial (2009).

A resistência de prova é a resistência máxima do parafuso, sem receber deformação permanente, ou seja, sem sofrer escoamento. Esta resistência é obtida com testes reais em parafusos. Em uma união parafusada, a porca deve ter a mesma classe do parafuso.

Parafusos submedos à tração

Parafusos submedos à tração para o dimensionamento do parafuso, é necessário utilizar um fator de segurança. Isso é feito calculando a tensão admissível, que é o valor limite de resistência do parafuso com segurança. Para um parafuso submetido à tração:

Tensão admissível (σόadm):

Figura 27 - Tração

σό prova = Resistência de prova do parafuso; σ adm

=

σ prova

F.S.

Fonte: Adaptado de Gordo e Ferreira (1996, p. 52).

= Fator de segurança.

σ

DICA O fator de segurança depende do po de produto, po de carga, dos riscos e, muitas vezes, é denido pela norma técnica da ABNT refe rente ao produto.

adm

A=

=

F A

2 π.d 1

4

d1 = d - 1,2268 . p


25

Onde: σadm = Tensão admissível de tração em N/mm2; F = Força aplicada (N); A = Área da seção transversal menor do parafuso (mm2 ); d1 = Diâmetro interno da rosca do parafuso (mm); d = Diâmetro nominal do parafuso (mm); P = Passo da rosca (mm).

Parafusos submedos ao cisalhamento duplo Neste caso, têm-se duas áreas si multâneas de cisalhamento do parafuso (seção “AA” e “BB”), portanto, faz-se a área do parafuso vezes dois, da seguinte forma:

Parafusos submedos ao cisalhamento simples

Figura 29 - Cisalhamento duplo Fonte: SENAI/PR (2001, p. 88).

Nesse caso temos:

σ

adm _ cis

=

F 2.A

Figura 28 - Cisalhamento

Onde:


= Tensão admissível de cisalhamento em N/mm2; F = Força aplicada (N); A = Área da seção transversal menor do parafuso (mm2 ); d = Diâmetro do parafuso (mm). σ

Tensão admissível de cisalhamento

σ

adm _ cis

De acordo com a teoria da máxima energia de distorção, a tensão admissível de cisalhamento é calculada a partir da tensão admissível de tração, por:

σ

adm _ cis

=

σ

adm

3

Que pode ser arredondado para a seguinte fórmula: σadm_cis = 0,6 . σadm σ

adm _ cis

A=

=

F A

2 π.d

4

Onde:

= Tensão admissível de cisalhamento em N/mm2; F = Força aplicada (N); A = Área da seção transversal menor do parafuso (mm2 ); d = Diâmetro do parafuso (mm). σ

adm _ cis

26


adm _ cis

Torque de aperto de parafusos Muitas vezes, uma máquina tem os parafusos apertados com o torque controlado (torquímetro), como: motores a combustão, estruturas e anges. Nesse caso, a relação entre o torque e a força de aperto do parafuso, segundo Shigley é: M T = 0,2 x F i x d Onde: MT = Torque em N.m; d = Diâmetro nominal do parafuso (m); Fi = Força de aperto do parafuso (N).

A forçade aperto, “Fi”,recomendada para parafusos que podem ser desmontados, pode atingir 75% da resistência de prova, sem o coeciente de segurança. Considera-se que, se o parafuso não romper durante o aperto, dicilmente irá romper em trabalho. A força de aperto máxima, “Fi” é calculada por: Fi = 0,75 x σprova xA Onde: σ prova = Resistência/tensão de prova do parafuso, tabelado (N/ mm2 ); A = Área menor da seção do parafuso (mm2 );

Tipos de rosca O perl da rosca varia de acordo com o tipo de aplicação que se deseja. Porcas aplicadas para xação geralmente têm roscas com perl triangular. Para transmissão de movimentos, podem ter pers quadrados, trapezoidais, redondo e dente de serra, de acordo com o perl do parafuso ou fuso especíco.

Tipos de porca Para aperto manual, são mais usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e recartilhada baixa.

Porcas Porca é uma peça de forma prismática ou cilíndrica, geralmente metálica, com um furo roscado, no qual se encaixa um parafuso ou uma barra roscada. Em conjunto com um parafuso, ela é um acessório amplamente utilizado na união de peças. A parte externa tem vários formatos para atender a diversos tipos de aplicação. Assim, existem porcas que servem tanto como elementos de xação, como de transmissão.

Figura 30 - Fixação com arruela Fonte: adaptado de Gordo e Ferreira (1996, p. 81).

Arruelas

Material de fabricação

A maioria dos conjuntos mecânicos apresenta elementos de xação. Onde quer que se usem esses elementos, seja em máquinas ou em veículos automotivos, existe o perigo de se produzir um afrouxamento impre visto no aperto do parafuso, em virtude das vibrações. Para evitar esse inconveniente, utilizamos um elemento de máquina chamado arruela.

As porcas são fabricadas de diversos materiais: aço, bronze, latão, alumínio ou plástico.

As arruelas também são aplicadas como elemento de proteção para as partes a serem unidas.

Há casos especiais em que recebem banhos de galvanização, zincagem e bicromatização para protegê-las contra oxidação (ferrugem).

As arruelas têm a função de distribuir igualmente a força de aperto entre a porca, o parafuso e as partes montadas. Também funcionam como elementos de trava.


27

DICA Os materiais mais ulizados na fabricação das arruelas são aço-carbono, cobre e latão.

Tipos de arruela Existem vários tipos de arr uela: lisa, de pressão, dentada, serrilhada, ondulada, de travamento com orelha e arruela para perlados; uma para cada tipo de trabalho. Arruela lisa Além de distribuir igualmente o aperto, tem a função de melhorar os aspectos do conjunto. A arruela lisa, por não ter elemento de trava, é utilizada em órgãos de máquinas que sofrem pequenas vibrações. ▪

Arruela de pressão Utilizada na montagem de conjuntos mecânicos submetidos há grandes esforços e grandes vibrações. A arruela de pressão funciona, também, como elemento de trava, evitando o afrouxamento do parafuso e da porca. É, ainda, muito empregada em equipamentos que sofrem variação de temperatura (automóveis, prensas etc.). Existem outros tipos de arruelas, menos utilizados: ▪

Figura 31 - Tipos de arruela Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 84).

Nessa seção, você verá o elemento de xação que permite uma união mecânica: o pino. Conhecerá as vantegens de sua aplicação e estudará também os contrapinos, cuja função principal é travar outros elementos de máquinas como porcas.

28


SEÇÃO 3 Pinos e contrapinos Os pinos e cavilhas “Figura 32” têm a nalidade de alinhar ou xar os elementos de máquinas, permitindo uniões mecânicas, ou seja, em que se juntam duas ou mais peças, estabelecendo assim conexão entre elas.

Figura 32 - Pino e contrapino Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 82).

As cavilhas, também são chamadas: pinos estriados, pinos entalhados, pinos ranhurados ou ainda rebite entalhado. No entanto, a diferenciação entre pinos e cavilhas leva em conta o formato dos elementos e suas aplicações. Por exemplo, pinos são usados para junções de peças que se articulam entre si e cavilhas são utilizadas em conjuntos sem articulações, indicando pinos com entalhes externos na sua superfície. Esses entalhes é que fazem com que o conjunto não se movimente. A forma e o comprimento dos entalhes determinam os tipos de cavilha. Pinos e cavilhas se diferenciam pelos seguintes fatores: ▪

▪

▪

▪

▪

▪

utilização; forma; tolerâncias de medidas; acabamento supercial; material; tratamento térmico.


29

Pinos Os pinos são aplicados em junções resistentes a vibrações. Há vários tipos de pino, segundo sua função.

Figura 33 - Tipos de pino Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 39).

O “Quadro 4” relaciona os tipos de pinos com suas respectivas funções: Tipo

Função

Pino cônico

Serve para centragem.

Pino cônico com haste roscada

A ação de rerada do pino de furos cegos é facilitada por um simples aperto da porca.

Pino cilíndrico

Requer um furo com tolerâncias rigorosas e é usado quando se aplica esforço cortante.

Pino elásco ou pino tubular pardo

Apresenta alta resistência ao corte e pode ser assentado em furos cuja variação de diâmetros é considerável.

Pino de guia

Serve para alinhar elementos de máquinas. A distância entre pinos requer cálculo preciso, para evitar ruptura.

Quadro 4 - Classicação de pinos e funções Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 40).

Para especicar pinos e cavilhas, deve-se levar em conta seu diâmetro nominal, seu comprimento e função do pino (indicada pela respecva norma). Exemplo: pino cônico 10 x 60 DIN 1.

30


Cavilha (pino ranhurado) A cavilha é uma peça cilíndrica, fabricada em aço, cuja superfície externa recebe três entalhes que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos entalhes determinam os tipos de cavilha.

Figura 34 - Exemplo de aplicação (cavilha) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 40).

Vantagem da cavilha Permite xação diretamente no furo aberto por broca, dispensando-se o acabamento e a precisão do furo alargado. ▪

▪

Classifcação das cavilhas, tipos, normas e utilização

Figura 35 - Classicação de cavilhas Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 41).


31

Tipo

Norma

Ulização

KS 1

DIN 1471

Fixação de junção.

KS 2

DIN 1472

Ajustagem e arculação.

KS 3

DIN 1473

Fixação e junção em casos de aplicação de forças variáveis e simétricas; bordas de peças de ferro fundido.

KS 4

DIN 1474

Encosto de ajustagem.

KS 6 e 7

-

Ajustagem e xação de molas e correntes.

KS 9

-

Ulizado nos casos em que se tem necessidade de puxar a cavilha do furo.

KS 10

-

Fixação bilateral de molas de tração ou de eixos de roletes.

KS 8

DIN 1475

KS 11 e 12

-

KN 4

DIN 1476

KN 5

DIN 1477

KN 7

-

Arculação de peças. Fixação de eixos de roletes e manivelas. Fixação de blindagens, chapas e dobradiças sobre metal. Eixo de arculação de barras de estruturas, tramelas, ganchos, roletes e polias.

Quadro 5 - Classicação de cavilhas e funções Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 41).

Contrapino ou cupilha Contrapino é um arame de secção semicircular, dobrado de modo a formar um corpo cilíndrico e uma cabeça. Sua função principal é travar outros elementos de máquinas como porcas.

SEÇÃO 4 Anéis eláscos Também conhecido como anel de retenção, é um elemento utilizado em eixos e furos, tendo como principais funções: Evitar o deslocamento axial de peças ou componentes. Posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto deslizante sobre o eixo. Podem ser utilizados para xar engrenagens, rodas, polias, rolamentos, evitando o deslocamento axial sob o eixo. ▪

▪

Figura 36 - Contra pino ou cupilha Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 41).

▪

DICA Deslocamento axial é o deslocamento no sendo longitudinal (do comprimento) do eixo.

Figura 37 - Exemplo de aplicação (contrapino) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 41).

32


Os anéis são fabricados em aço mola e têm a forma de um anel incompleto que se aloja em um canal circular construído conforme normalização.

As grandes vantagens no uso dos anéis são a sua simplicidade, o custo reduzido, a facilidade de montagem e desmontagem.

Figura 38 - Exemplo de aplicação (anel elásco) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 86).

Na “Figura 39”, apresentamos alguns anéis e sua respectivas aplicações.

Alguns pos de anéis

Figura 39 - Dimensionamento “n” (anel elásco po Dae) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 87).

Anel elástico para eixos tipo “Dae” (tabela técnica 15): são aplicados em eixos com diâmetro de 4 mm a 1000 mm e são padronizados pela norma DIN 471. ▪


33

Anel elástico para furos tipo “Daí” (tabela técnica 16): são aplicados para furos com diâmetro entre 9,5 e 1000 mm e são padronizados pela norma DIN 472. ▪

Exemplo 1 - Especicar o anel a ser utilizado em um eixo de diâmetro 30 mm. Resposta: o anel utilizado será o tipo DAe 30 (conforme tabela técnica 15). Exemplo 2 - Especicar o anel para um furo de diâmetro 60 mm. Resposta: o anel será o tipo DAi 60 (tabela técnica 16).

Na utilização dos anéis, alguns pontos importantes devem ser observados: Cuidado com o dimensionamento correto do anel e do alojamento. As condições de operação são caracterizadas por meio de vibrações, impacto, exão, alta temperatura ou atrito excessivo. Um projeto pode estar errado: prevê, por exemplo, esforços estáticos, mas as condições de trabalho geraram esforços dinâmicos, fazendo com que o anel apresente problemas que dicultam seu alojamento. A igualdade de pressão em volta da canaleta assegura aderência e resistência. O anel nunca deve estar solto, mas alojado no fundo da canaleta, com certa pressão. A superfície do anel deve estar livre de rebarbas, ssuras e oxidações. Em aplicações sujeitas à corrosão, os anéis devem receber tratamento anticorrosivo adequado. Em casos de anéis de secção circular, utilizá-los apenas uma vez. Utilizar ferramentas adequadas para evitar que o anel que torto ou receba esforços exagerados. ▪

▪

Figura 40 - Dimensionamento “n” (anel elásco po Dai) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 82).

▪

▪

▪

▪

Figura 41 - Anel elásco po RS Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 87).

Anel elástico tipo RS: trabalha em eixos de diâmetro entre 8 a 24 mm, conforme norma DIN 6799. ▪

▪

▪

O canal de alojamento do eixo e do furo deverá ser feito conforme medidas tabeladas (tabela técnica 15 / 16).

▪

O tipo de anel utilizado é denido pelo diâmetro do eixo, ou do furo. Veja os exemplos a seguir:

34


Nunca substituir um anel normalizado por um “equivalente”, feito de chapa ou arame sem critérios. Para que esses anéis não sejam montados de forma incorreta, é necessário o uso de ferramentas adequadas, no caso, alicates. ▪

▪

Ainda estudando os elementos de xação, você verá, nessa 5ª seção, as chavetas, que ligam dois elementos mecânicos.

SEÇÃO 5 Chavetas

Figura 43 - Chaveta de cunha sem

A chaveta é um elemento de xação mecânico fabricado em aço. Sua forma, em geral, é retangular ou semicircular. A chaveta se interpõe numa cavidade de um eixo e de uma peça que ligam dois elementos mecânicos.

cabeça Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 94).

Chavetas longitudinais São colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes etc.

Figura 42 - Aplicação de chavetas Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 93).

Classifcação: as chavetas se classicam em

chavetas de cunha, chave-

tas paralelas e chavetas de disco.

Chavetas de cunha As chavetas têm esse nome porque são parecidas com uma cunha. Uma de suas faces é inclinada, para facilitar a união de peças. As chavetas de cunha classicam-se em dois grupos: chavetas longitudinais e chavetas transversais.


35

Chavetas paralelas ou planas

Figura 44 - Chavetas de cunha longitudinal Fonte: Elementos... (2000, p. 94).

Podem ser com ou sem cabeça e são de montagem e desmontagem fá cil.

É o tipo mais comum de chaveta, indicado para cargas pequenas e médias. Estas chavetas têm as faces paralelas, portanto, sem inclinação. A transmissão do movi mento é feita pelo ajuste de suas faces laterais às laterais do rasgo da chaveta. Fica uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo do elemento conduzido. As chavetas paralelas não possuem cabeça. Suas extremidades podem ser retas ou arredondadas. Também podem ter parafusos para xarem a chaveta ao eixo.

Figura 45 - Aplicação de chavetas (po tangencial) Fonte: Elementos... (2000, p. 95).

As chavetas longitudinais também podem ser do tipo tangencial, formadas por um par de cunhas posicionadas a 120°, e são utilizadas para transmitir altas cargas, nos dois sentidos.

Chavetas transversais São aplicadas em união de peças que transmitem movimentos rotativos e retilíneos alternativos. Quando as chavetas transversais são empregadas em uniões permanentes, a inclinação varia entre 1:25 e 1:50. Se a união se submeter a montagens e desmontagens frequentes, a inclinação pode ser de 1:6 a 1:15.

Figura 46 - Chaveta transversal Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 95).

36


Dimensionamento do canal (alojamento) da chaveta O ajuste da chaveta no eixo e no cubo deve ser feito de acordo com as características do trabalho. Os tipos de ajustes são: Ajuste forçado, com interferência no eixo, no cubo e tole rância tipo P9, utilizado onde há cargas elevadas e inversão no sentido de rotação. É um ajuste de difícil montagem e desmontagem. Ajuste normal, tipo deslizante justo, utilizado na maioria das aplicações, no eixo tolerância N9 e no cubo J9. Ajuste com folga, tipo livre, utilizado onde há baixas cargas e peças deslizantes. ▪

Figura 47 - Chaveta paralela ou plana Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 96).

Chaveta de disco ou meia-lua (po woodruf ) É uma variante da chaveta paralela. Recebe esse nome porque sua forma corresponde a um segmento circular.

▪

▪

Figura 48 - Chaveta woodruf Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 96).

É comumente empregada em eixos cônicos por facilitar a montagem e se adaptar à conicidade do fundo do rasgo do elemento externo.


37

Figura 49 - Tipos de ajustes para chavetas Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 97).

Tabela 3 - Tolerância para chaveta

Tolerância para largura da chaveta – h9 Acima

1

3

6

10

18

30

50

90

Até

3

6

10

18

30

50

90

120

0

0

0

0

0

0

0

0

- 25

- 30

-36

- 43

- 52

- 62

- 74

- 87

h9

Fonte: adaptado de Acionac... (2010).

DICA Para dimensionar o canal de alojamento do eixo e do cubo, deve-se ulizar a “tabela técnica 23”.

Cálculo do comprimento da chaveta “L” A chaveta sofre um esforço de cisalhamento, quando transmite movimento de rotação. O esforço na chaveta, quando excessivo, faz com que ela sofra ruptura cujo plano de corte encontra-se localizado ao longo do seu comprimento L. Calculando o cisalhamento, podemos determinar o comprimento da chaveta. Nesse caso, deve-se calcular de acordo com os seguintes passos:

σ

38

adm

=

σ


esc

F.S.

σadm_cis = 0,6 . σadm

Figura 50 - Distribuição da força

A força na chaveta, expressa pela “fgura 51”, pode ser calculada pelo momento torçor (torque) Mt no eixo e pelo raio do eixo “r” , da seguinte forma:

E o comprimento necessário da chaveta “L” pode ser calculado pelas seguintes fórmulas:

A = b ×L

Os cabos são muito empregados em equipamentos de transporte e na elevação de cargas, como em elevadores, escavadeiras, guindastes e pontes rolantes.

F σ

= A

Componentes O cabo de aço se constitui de alma e perna. A perna se compõe de vários arames em torno de um arame central, conforme a gura:

Construção de cabos Figura 51 - Chaveta

Na próxima seção, serão mostradas as funções, os componentes e os tipos de cabos de aço. Também apresentaremos como calcular a força máxima do cabo.

Um cabo pode ser construído em uma ou mais operações, dependendo da quantidade de os e especicamente do número de os da perna.

Tipos de distribuição dos os nas pernas Distribuição normal: os os dos arames e das pernas são de um só diâmetro. Distribuição seale : as camadas são alternadas em os grossos e nos. Distribuição fille r : as pernas contêm os de diâmetro pequeno,utilizados como enchimento dos vãos dos os grossos. Distribuição warringto n: os os das pernas têm diâmetros diferentes numa mesma camada. ▪

▪

▪

▪

Tipos de alma de cabos de aço

SEÇÃO 6 Cabos de aço Cabos são elementos de transmissão que suportam cargas (força de tração), deslocando-as nas posições horizontal, vertical ou inclinada.

Exemplo: um cabo de aço 6x19 (lê-se 6 por 19) signica que contém 6 pernas com 19 os cada.

Figura 53 - Constuição de um cabo

As almas de cabos de aço podem ser feitas de vários materiais, de acordo com a aplicação desejada. Existem, portanto, diversos tipos de alma. Veremos os mais comuns: alma de bra e alma de aço.

de aço Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 44).

Figura 54 - Cabo de aço (alma) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 44).

Figura 52 - Cabo de aço Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 43).


39

Alma de bra

Pré-formação dos cabos de aço

É o tipo mais utilizado para cargas não muito pesadas. As bras podem ser naturais (AF) ou articiais (AFA).

Os cabos de aço são fabricados por um processo especial, de modo que os arames e as pernas possam ser curvados de forma helicoidal, sem formar tensões internas.

As bras naturais utilizadas normalmente são: o sisal ou o rami. Já a bra articial mais usada é o polipropileno (plástico). Figura 55 - Cabo de aço (torção regu-

Alma de aço A alma de aço pode ser formada por uma perna de cabo (AA) ou por um cabo de aço independen te (AACI), sendo que este último oferece maior exibilidade somada à alta resistência à tração.

Tipos de torção Os cabos de aço, quando tracionados, apresentam torção das pernas ao redor da alma. Nas pernas, também há torção dos os ao redor do o central. O sentido des sas torções pode variar, obtendose uma das situações:

lar) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 46).

As principais vantagens dos cabos pré-formados são: Manuseio mais fácil e mais seguro; No caso da quebra de um arame, ele continuará curvado; Não há necessidade de amarrar as pontas. ▪

▪

Torção lang ou em paralelo Os os de cada perna são torcidos no mesmo sentido das pernas que cam ao redor da alma. As torções podem ser à esquerda ou à direita. Esse tipo de torção aumenta a resistência ao atrito (abrasão) e dá mais exibilidade.

▪

Cargas de trabalho do cabo Como regra geral, a carga de trabalho não deverá ser maior que 1/5 da carga de ruptura, tabelada do cabo (tabela écnica 18). Porém, o cálculo mais preciso é feito pelo fator de segurança.

Torção regular ou em cruz Os os de cada perna são torcidos no sentido oposto ao das pernas ao redor da alma. As torções podem ser à esquerda ou à direita. Esse tipo de torção confere mais estabilidade ao cabo.

Figura 56 - Cabo de aço (torção l ang) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 47).

Figura 57 - Cabo de aço (deterioração) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 47).

40


O fator de segurança utilizado no cabo de aço depende do tipo de aplicação e do regime de trabalho. Os fatores normalmente utilizados são: Tabela 4 - Fator de segurança - cabo de aço

Aplicações

Fator de segurança FS

Cabos e cordoalhas estácas

3a4

Cabo para tração horizontal

4a5

Guinchos

5

Pás, guindastes e escavadeiras

5

Pontes rolantes

6a8

Talhas elétricas

7

Elevadores de obras

8 a 10

Fonte: adaptado de Maxicabos. (2010).

A carga de trabalho é denida pela força máxima no cabo Fcabo e calculada pela fórmula:

Fcabo =

C arg a de ruptura F.S.

Fcabo = Força máxima a ser aplicada no Cabo, com segurança [ N ]. Carga de ruptura = Carga mínima de ruptura do cabo. Tabelada, conforme modelo e diâmetro do cabo [N]. F.S. = Fator de segurança.

Escolha do po de cabo Recomenda-se utilizar um cabo com arames externos nos, quando estiver submetido a muito esforço de fadiga de dobramento, e arames externos grossos, quando submetido a desgaste por abrasão. Por exemplo, temos que o cabo tipo 6x 41 possui exibilidade máxima e resistência à abrasão mínima, ao passo que o cabo tipo 6x7 possui exibilidade mínima e resistência à abrasão máxima. Aplicações

Cabo ideal

Pontes rolantes

6x41 Warrington Seale AF (cargas frias) ou AACI (cargas quentes), torção regular, pré-formado, IPS, polido.

Guincho de obra

6x25 Filler + AACI, torção regular, EIPS, polido.

Elevador de passageiros

8x19 Seale, AF, torção regular tracon steel, polido.

Guindastes e gruas

6x25 Filler, AACI ou 19x7, torção regular, EIPS, polido.

Laços para uso geral

6x25 Filler, AF ou AACI, ou 6x41 Warrington Seale AF ou AACi, polido.

Bate estaca

6x25 Filler, AACI, torção regular, EIPS, polido.

Quadro 6 - Aplicação cabo de aço Fonte: adaptado de Liec (2009).


41

Diâmetros Indicados para polias e tambores

SEÇÃO 7

Cada tipo de cabo possui uma u ma exibilidade própria, e consequentemente um diâmetro mínimo que permite ser dobrado, por este motivo existe um diâmetro da polia e do tambor ideal para cada tipo de cabo (valores mínimos que devem ser respeitados).

Molas

A “Tabela 5” mostra os diâmetros para alguns tipos de cabo:

A mola helicoidal é a mais usada em mecânica. Em geral, é feita de barra de aço enrolada em forma de hélice cilíndrica ou cônica.

Tabela 5 - Diâmetros para cabos de aço

Tipos de Cabo

Diâmetro da polia e tambor recomendado

Diâmetro da polia e tambor mínimo

6x7

72 x diam. Cabo

42 x diam. cabo

6x 6x19 Seale

51 x diam. Cabo

34 x diam. cabo

6x 6x21 Filler

45 x diam. Cabo

30 x diam. cabo

6x25 Filler

39 x diam. Cabo

26 x diam. cabo

6x 6x36 Filler

34 x diam. Cabo

23 x diam. cabo

6x41 Filler ou Warrington

21 x diam. Cabo

21 x diam. cabo

Fonte: adaptado de Liec (2009).

Exemplo: calcular a força máxima que pode ser utilizada em um cabo tipo 6x19 AF, com diâmetro de 1/2”. O cabo será utilizado como cordoalha para içamento de carga.

De acordo com a tabela do fabricante (tabela técnica 18), a carga de ruptura para o cabo com material tipo Improved Plow Stell é de: Carga de ruptura = 97100 N O fator de segurança, de acordo com a aplicação, é: F.S. = 4 Calculando a força no cabo:

Fcabo =

C arg a de ruptura

Fcabo =

F.S. 97100

= 24275N

4

Assim: Fcabo = 24275 N (força máxima de trabalho no cabo) Na seção 7, você estudará os diversos tipos de molas, suas aplicações em objetos e aprenderá a calcular a constante da mola, a força aplicada nela e a deexão causada na mola.

42


Molas helicoidais

A barra de aço pode ter seção retangular, circular, quadrada etc. Normalmente a mola helicoidal é enrolada à direita. Quando a mola helicoidal for enrolada à esquerda, o sentido da hélice deve ser indicado no desenho.

Caracteríscas das molas helicoidais As principais dimensões da mola helicoidal de compressão cilíndrica são:

Figura 58 - Mola helicoidal (exemplo de aplicação) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 145).

A mola helicoidal de compressão é formada por espiras. Quando esta mola é comprimida por alguma força, o espaço entre as espiras diminui, tornando menor o comprimento da mola.

A mola helicoidal de torção tem dois braços de alavancas, além das 60” apresenespiras. Na “Figura 60” apresentamos um exemplo de mola de torção e a aplicação da mola num pregador de roupas.

Figura 61 - Caracterís Caracteríscas cas dimensiodimensionais (mola helicoidal) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 149).

Figura 59 - Mola helicoidal de tração Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 146).

Figura 60 - Mola helicoidal de torção Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 147).

A mola helicoidal de tração possui ganchos nas extremidades, além das espiras. Os ganchos são também chamados de olhais. Para a mola helicoidal de tração desempenhar sua função, deve ser esticada, aumentando seu comprimento. Em estado de repouso, ela volta ao seu comprimento normal.

De: Diâmetro externo; Di: Diâmetro interno; H: Comprimento da mola; d: Diâmetro da seção do arame; p: Passo da mola; n: Número de espiras da mola.

Molas planas As molas helicoidais também podem ser do tipo cônico. Veja Veja suas aplicações em utensílios diversos. Algumas molas padronizadas são produzidas por fabricantes especícos e encontram-se nos almoxarifados, outras são executadas de acordo com as especicações do projeto, segundo medidas proporcionais padronizadas. A seleção de uma mola depende das respectivas formas e solicitações mecânicas.

As molas planas são feitas de material plano ou em ta. Podem ser do tipo simples, prato, feixe de molas e espiral.

Figura 62 - Mola plana simples Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 155).


43

Mola plana simples Esse tipo de mola é empregado somente para algumas cargas. Em geral, essa mola é xa numa extremidade e livre na outra. Quando sofre a ação de uma força, a mola é exionada em direção oposta.

Mola prato Essa mola tem a forma de um tronco de cone com paredes de seção retangula. Em geral, as molas prato funcionam associadas entre si, empilhadas, formando colunas.

Feixe de molas O feixe de molas é feito de diversas peças planas de comprimento variável, moldadas de maneira que quem retas sob a ação de uma força. Esse tipo de mola é muito utilizado em suspensão de veículos, principalmente veículos de carga.

Figura 65 - Feixe de molas Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 157).

Figura 63 - Mola prato Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 156).

As caracteríscas das molas prato são:

Mola espiral A mola espiral tem a forma de espiral ou caracol. Em geral, ela é feita de barra ou de lâmina com seção retangular. A mola espiral é enrolada de tal forma que todas as espiras cam concêntricas e coplanares. Esse tipo de mola é muito usado em relógios e brinquedos. Para interpretar a cotagem da mola espiral, você precisa conhecer suas características.

Figura 64 - Caracterísc Caracteríscas as (mola prato) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 156).

De: Diâmetro externo da mola; Di: Diâmetro interno da mola; H: Comprimento da mola; h: Comprimento do tronco interno da mola; e: Espessura da mola.

44


As caracteríscas da mola espiral são:

Figura 66 - Mola espiral Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 157).

De: Diâmetro externo da mola; L: Largura da seção da lâmina; e: Espessura da seção da lâmina; n: Número de espiras.

Molas de borracha e plasprene As molas de borracha são utilizadas em amortecedores de vibrações, ruídos, suspensão de veículos e a mola de plastiprene é utilizada princi palmente em ferramentas de estampo.

Figura 67 - Mola de borracha Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 145).


45

Material para molas Material

Especicação

Descrição

Aço ABNT 1065

Temperado em óleo

Material muito comum e bastante ulizado em aplicações gerais, com bom custo. Não deve ser ulizado em aplicações severas, choque. Não pode ser ulizado em temperaturas superiores a 180°C.

Aço ABNT 1085

Corda de piano

Melhor e mais comum material para pequenos diâmetros. Normalmente encontrado em diâmetros de 0,3 a 3 mm.

Aço liga cromo vanádio

Ulizado onde requer condições de trabalho mais severas, possui boa resistência à fadiga e é recomendado para aplicações com choques. Ulizado em válvulas de motores, suporta até 220°C.

Aço ABNT 6150

Quadro 7 - Molas – material aplicado

Dimensionamento de molas helicoidais

F=K.x Portanto F K= x

Figura 68 - Deexão

Constante k da mola A constante k da mola é denida como a força necessária para produzir uma deexão (deformação) de 1mm na mola.

k = Constante da mola [Kgf/mm] ou [N/mm] F = Força aplicada na mola [Kgf] ou [N] x = Deexão causada na mola [mm] Exemplo: uma mola deverá deformar 25 mm quando for aplicada uma força de 500 N.

a. Calcular a constante k da mola.

K=

Então temos as seguintes equações:

F x

K=

500 25

K = 20N / mm

b. Qual deverá ser a força aplicada para a mola deformar 15 mm. F = K×x

46


F = 20 × 15

F = 300N

Dados o diâmetro médio da mola, o diâmetro do arame, o número de espiras e o material da mola, é possível calcular a constante k pela fórmula: 4

k

da . G =

3

8 . dm . na

G = Módulo de elasticidade = 80000[N/mm2 ] da= Diâmetro do arame [mm] dm = Diâmetro médio da mola [mm] na = Número de espiras ativas.

Na unidade que se nda, você pôde estudar os elementos de xação, que são usados para unir peças, como parafusos, porcas, arruelas, pinos e contrapinos, anéis elásticos, chavetas, cabo de aço e molas. Você aprendeu o formato e a aplicação desses elementos. Na próxima unidade, irá conhecer e estudar os elementos mecânicos aplicados a sistemas de transmissão, suas características e especicações. Poderá entender o funcionamento de cada elemento, a inuência das ações e esforços, aos quais cada um é submetido, permitindo o seu di mensionamento, bem como, compreender o comportamento desses elementos de acordo com sua aplicação especíca.


47

Unidade de estudo 2 Seções de estudo Seção 1 – Eixos e árvores Seção 2 – Mancais Seção 3 – Polias e correias Seção 4 – Engrenagens Seção 5 – Correntes Seção 6 – Acoplamentos

Elementos de Transmissão SEÇÃO 1 Eixos e árvores Os conjuntos de elementos são conhecidos como sistemas de transmissão e têm por objetivo transferir e transformar potência e movimento a outro sistema. Isto é, os sistemas de transmissão podem variar as potências e rotações entre dois eixos. Nesse caso, o sis tema é chamado variador. As maneiras de variar a rotação de um eixo podem ser: por engrenagens, por correntes, por correias ou por atrito. Seja qual for o tipo de variador, sua função está ligada a eixos. Na “fgura 69”, podemos vericar um sistema de transmissão aplicado em um torno convencional.

Por forma: a transmissão pela forma é assim chamada porque a forma dos elementos transmissores é adequada para encaixamento desses elementos entre si. Nesse sistema, podemos transmitir grandes potências e rotação, principalmente sem perda de rotação e velocidade. Exemplo: conjunto de engrenagens. Por atrito: nesse sistema, a transmissão se dá pelo contato entre superfícies, que ocorre por pressão, permitindo assim, transmitir potências e rotações em níveis consideráveis. Porém, em alguns casos, poderá existir a redução de rendimentos, devido ao desgaste dessas superfícies ou mesmo pressão e ajustes inadequados. Exemplo: polias e correias, embreagens etc. ▪

▪

Os eixos são componentes importantes em um equipamento já que permitem a xação dos elementos de máquinas. Normalmente tem o objevo de transmir movimento giratório a outros elementos  xados a ele, ou girar livremente.

Tipos de eixos Os eixos e as árvores podem ser xos ou giratórios. No caso dos eixos xos, os elementos (engrenagens com buchas, polias sobre rolamentos e volantes) que giram. Eixos xos atuam como suporte para o elemento giratório girar. Como exemplo, temos o eixo de bicicleta, que é xo e a roda gira. Na gura abaixo, temos alguns exemplos de eixos xos.

Figura 69 - Sistema de transmissão

Figura 70 - Tipos de eixo – xo Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 18).

Modos de transmissão A transmissão de potência e mo vimento pode ser realizada por diversas maneiras:

Quando se trata de eixo-árvore giratório, o eixo se movimenta juntamente com seus elementos ou independentemente deles como, por exemplo, eixos de aadores (esmeris), rodas de trole (trilhos), eixos de máquinas-ferramentas, eixos sobre mancais etc.


49

Figura 71 - Tipos de eixos (giratório) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 18).

Quanto ao tipo, os eixos podem ser: roscados, ranhurados, estriados, maciços, vazados, Flexíveis e cônicos, cujas características estão descritas a seguir.

Eixos maciços A maioria dos eixos maciços tem secção transversal circular maciça, com degraus ou apoios para ajuste das peças montadas sobre eles. A extremidade do eixo é chanfrada para evitar rebarbas. As arestas são arredondadas para aliviar a concentração de tensão. Também podem ser ranhurados, utlizados para xar elementos de transmissão, em que devem ser empregadas grandes forças.

Figura 72 - Eixo (exemplo) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 20).

Eixos vazados Normalmente as máquinas-ferramentas possuem o eixo-árvore vazado, para facilitar a xação de peças mais longas para a usinagem. Temos ainda os eixos vazados empregados nos motores de avião, por serem mais leves.

50


σ

f

Figura 73 - Eixo vazado (exemplo) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 20).

Eixos cônicos Os eixos cônicos são utilizados para xar elementos que possuam furação cônica. Geralmente são presos por parafuso e possuem uma chaveta para evitar a rotação do elemento mecânico.

Mf =

Wf

σf : Tensão devido à exão [N/ mm2]; Mf : Momento etor máximo (obdo geralmente do gráco de momento etor e esforço cortante) [N.mm]; Wf : Módulo de resistência à exão [mm3].

Em alguns casos, pode ser necessário calcular também o cisalhamento do eixo, especialmente em eixos curtos, ou com força aplicada próxima à xação do eixo. O cálculo do cisalhamento é feito pela seguinte fórmula:

F τ

=

A

Figura 74 - Eixo cônico (exemplo) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 20).

Dimensionamento de eixos xos Todo elemento de máquina está submetido a diversas forças que atuam sobre este, exigindo que tenha capacidade de absorver esses esforços, sem sofrer deformações. Assim, estes devem ser dimensionados levando-se em consideração várias aspectos e características importantes.

Dentre as caracteríscas a serem consideradas, as principais são: A matéria-prima aplicada na fabricação desse eixo, esforços aos quais esse eixo é submedo, detalhes e perl desse eixo etc.

Vimos que os eixos podem ser xos ou giratórios, o que inuencia diretamente em seu dimensionamento. No caso do eixo xo (estático), ele está submetido ao efeito da exão, sendo dimensionado de acordo com o tipo de material, carregamento, quantidade de forças aplicadas e vínculos, isto é, semelhante a uma viga.

τ : Tensão devido ao cisalhamento [N/mm2]; F : Força aplicada no local (gráco de esforço cortante) [N]; A : Área da seção transversal [mm2].

Para mais detalhes sobre cálculo de exão e cisalhamento em eixos xos, deve-se pesquisar: materiais, livros e apostilas sobre resistência dos materiais.

Dimensionamento de eixos giratórios Eixos giratórios são comumente submetidos ao efeito da torção, ou torção mais exão, com exceção de eixos que girem livremente, como por exemplo, um carrinho transportador manual. Neste caso, tem-se exão.


51

Eixo submetido à torção Dado: σadmt = 45 N/mm2

σ

adm

=

Mt

d=3

π × σ adm

Wp

σf : Tensão devido à torção [N/mm 2]; Mf : Momento torçor máximo [N.mm]; Wp: Módulo de resistência à torção (ou polar) [mm 3].

Substuindo temos:

d=

E para eixos redondos maciços, o módulo de resistência polar é:

Wp

=

π ×

3

d

16

Substuindo a fómula “Wp “ na fórmula de “σadm”; temos: Mt σ

adm

=

π × d

3

16

Isolando “d”, temos a fórmula para o cálculo do diâmetro de eixos maciços circulares, submetidos à torção.

16 × Mt

d=3

π × σ

adm

d : Diâmetro do eixo [mm]; σadm : Tensão admissível à torção [N/mm 2]; Mt : Momento torçor [N.mm].

Para eixos submetidos ao efeito da torção e exão, temos:

d=3

16 ×

2

Mt

admt

d : Diâmetro do eixo [mm]; σadmt : Tensão admissível à torção [Kgf/mm 2] [N/mm2]; Mt : Momento torçor [Kgf.mm] [N.mm];Mf : Momento etor máximo, obdo geralmente do gráco de momento etor e esforço cortante [Kgf.mm] [ N.mm].

Exemplo: um eixo redondo maciço, fabricado em aço ABNT 1040 la minado, deverá transmitir um torque de Mt = 300 N x m. Calcular o diâmetro do eixo, considerando o efeito da torção.


3

16 × 3000 π × 45

Assim: d = 32,4mm

Obs: os cálculos de eixos apresentados não consideram o efeito da fadiga, nem da concentração de tensões devido a arestas e canais no eixo. Portanto, para um cálculo mais preciso, estes efeitos deverão ser levados em consideração. Para compensar essa simplicação, foram utilizados valores de coeciente de segurança elevados. Esses coecientes estão “embutidos” no valor da tensão admissível para um carregamento tipo III, apresentado na tabela de resistência dos materiais, em anexo.

Na seção 2, você estudará a na lidade dos mancais, os materiais que são utilizados e os tipos de mancais em relação à aplicação e esforços.

2

+ Mf

π × σ

52

16 × Mt

SEÇÃO 2 Mancais O mancal pode ser denido como suporte ou guia em que se apóia o eixo, permitindo que ele gire e transmita torque. Dependendo da aplicação e dos esforços, os man cais podem ser de deslizamento ou de rolamento.

Materiais ulizados Diversos materiais podem ser utilizados na bucha do mancal de deslizamento. Muitos destes são ligas contendo chumbo e estanho. Dentre os principais materiais utilizados, temos: Bronze ao chumbo: que é uma liga metálica contendo cobre, chumbo, níquel e zinco. Bronze ao estanho: é uma liga contendo cobre e estanho. Bronze vermelho: é uma liga de cobre e estanho, com altos teores de estanho. Metal sinterizado: são metais fabricados por metalurgia do pó, em que o pó de metal é prensado em alta pressão e recebe um aquecimento para aumentar sua resistência. Através desta técnica, é possível adicionar pó de grate ao bronze e produzir o bronze ▪

▪

▪

Figura 75 - Mancal bipardo (exemplo) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 119).

Mancais de deslizamento Geralmente os mancais de deslizamento são constituídos de uma bucha xada num suporte. Esses mancais são usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa rotação, porque a baixa velocidade evita superaquecimento dos componentes expostos ao atrito. Normalmente as buchas são fabricadas de material com baixo coeciente de atrito (bronzes, ligas de metais leves etc.) com aplicação de lubricantes, permitindo reduzir o atrito, reduzir a temperatura e melhorar a rotação do eixo. O uso de mancais de deslizamento tem algumas vantagens: É fácil montar e desmontar o mancal e o eixo. Permite trabalhar com altas cargas. É fácil adaptar ao projeto da máquina, ocupando pouco espaço radial. Possui um custo acessível na maioria das aplicações. ▪

▪

▪

▪

▪

graftado.

Ligas de alumínio: são utilizadas em mancais de motores à explosão, alguns compressores e equipamentos aeronáuticos. Ferro fundido: material de baixa capacidade que deve ser utilizado para poucas cargas e baixas velocidades (rotações). Polímeros (plásticos): alguns polímeros, como o nylon, podem ser utilizados quando não se tem lubricação e as cargas são baixas. São muito usados na indústria têxtil e alimentícia. ▪

▪

▪

Dimensionamento de mancais de deslizamento O dimensionamento de mancais de deslizamento depende do tipo de lubricação utilizado, que pode ser do tipo lme completo ou lubricação limite.

Figura 76 - Montagem (mancal de deslizamento) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 119). ELEMENTOS DE MÁQUINAS

53

Lubricação completa ou forçada

Pm

Pm: Pressão média no mancal [N/mm 2]; F : Força no mancal[N]; A : Área de apoio [mm2];

F =

A

Neste caso, temos duas situações: Mancal hidrodinâmico: nesse tipo de lubricação, o eixo utua acima do óleo, sob pressão, mesmo sendo alimentado simplesmente pelo efeito da gravidade, não entrando em contato com a bucha, durante o funcionamento. ▪

DICA

Assim:

F =

d×b

d: Diâmetro do mancal [mm]; b: Largura do mancal [mm]. A

=

d×b

Outro parâmetro utilizado no dimensionamento é a velocidade periférica do eixo.

Exemplo: eixo virabrequim e de comando de válvulas de motores à combustão. V

Mancal hidrostático: o óleo é bombeado sob pressão para dentro do mancal, utua no óleo e não ocorre contato de metal com metal. O dimensionamento desses tipos de mancais é complexo e utiliza cálculos de mecânica dos uidos, hidrostática e hidrodinâmica. Lubrifcação limite: nesse caso, devido à lubricação insuciente, ou a altas cargas, existe o contato do eixo com a bucha, portanto gerando atrito de metal com metal. Estes mancais são encontrados em aplicações simples, buchas de nylon, locais com lubricação por graxa, com pouca ou nenhuma vedação.

Pm

=

π × d × n

1000 × 60

V : Velocidade do eixo [m/s]; d : diâmetro do eixo [mm]; n : rotação do eixo [rpm].

▪

Deve-se vericar: Se a pressão calculada no mancal “Pm” está abaixo do valor tabelado “Pmax“ do material. O produto Pm . V (pressão x velocidade) calculado também deve estar abaixo do valor PV tabelado do material. Os valores “Pm”, “ V” e “PV” do material devem ser fornecidos pelo fabricante.

▪

O dimensionamento destes tipos de mancais depende das propriedades de desgaste dos metais utilizados, da pressão e da velocidade de trabalho.

Para dimensionar estes mancais, utiliza-se o valor da pressão média admissível, da seguinte forma:

54


A seguir, apresentamos a tabela orientativa de alguns valores admissíveis normalmente encontrados. Tabela 6 - Parâmetros de referência

Material

Pmax [N/mm²]

V [m/s]

PV [N/mm²][m/s]

Bronze

31

7,65

1,75

Ferro fundido

---

4

1,75

Nylon

6,8

5

0,1

Fonte: adaptado de Melcanian (2001, p. 309).

Mancais de rolamento Como você já sabe, os mancais são elementos de máquinas que têm sua aplicação em quase todas as máquinas e mecanismos com partes giratórias. O mancal de rolamento é um tipo em que a carga principal é transferida por meio de elementos de contato rolantes (normalmente esferas e rolos), em vez de deslizamento.

Quando se necessitar de mancal com maior velocidade e menor atrito, o mancal de rolamento é o mais adequado.

Os rolamentos oferecem algumas vantagens. Uma delas é a padroni zação, ou seja, o rolamento possui um padrão internacional. É possí vel adquirir ou substuir o mesmo rolamento, independente do país em que ele foi produzido. Esta intercambiabilidade facilita muito as avidades de manutenção.

Os mancais de rolamento, também conhecidos simplesmente por “rolamentos”, são classicação em função dos seus elementos rolantes. Podem ser do tipo esfera, rolo ou agulha. Veja a “fgura 77”.

Figura 77 - Rolamentos (pos) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 120).

Classicação de acordo com a força Os rolamentos podem ser classicados de acordo com as forças que suportam. Podem ser radiais, axiais e mistas ou combinadas. Radiais: suportam somente forças radiais, que são aquelas apontadas para o centro (raio) do rolamento. Axiais: suportam somente forças axiais, que são aquelas apontadas no sentido do eixo. Não suportam cargas radiais. Impedem o deslocamento no sentido axial, isto é, longitudinal ao eixo. Exemplos de utilização: ganchos de talhas e guinchos Mistas ou combinadas: suportam tanto força radial como axial, impedindo o deslocamento no sentido transversal e no axial. Exemplos de utilização: rodas de caminhões, automóveis e árvores de tornos. ▪

▪

▪


55

Figura 78 - Classicação de cargas (mancal) Fonte: adaptado de SKF (1982).

Principais pos de rolamentos

a. Rolamento xo de uma carreira de esferas É o mais comum dos rolamentos, suporta cargas radiais, pequenas cargas axiais e é apropriado para rotações mais elevadas. Sua capacidade de ajuste angular é limitada. É necessário o perfeito alinhamento entre o eixo e os furos da caixa. Isto os tornam ideais para serem montados em uma peça única (caixa), usinada com precisão.

Figura 79 - Rolamento xo de esferas Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 122).

b. Rolamento autocompensador de esferas É um rolamento de duas carreiras de esferas, com pista esférica no anel externo, que lhe confere a propriedade de ajustagem angular, ou seja, de compensar possíveis desalinhamentos ou exões do eixo. Ideal para montagens em caixas separadas, em que o alinhamento é difícil.

56


Figura 80 - Rolamento autocompensador de esferas Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 126).

c. Rolamento de esferas de contato angular Admite cargas axiais somente em um sentido e deve sempre ser montado contra outro Rolamento, que possa receber a carga axial no sentido contrário. O formato da pista de rolamento inclinado possibilita que recebam cargas mistas, radial e axial. É muito utilizado em máquinas-ferramentas e rodas de automóveis. Na gura a seguir, temos um exemplo de montagem do rolamento de esferas de contato angular. Observe que, na montagem, um está invertido em relação ao outro, permitindo que o eixo receba cargas axiais nos dois sentidos.

Figura 81 - Rolamento de esferas/contato angular Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 126).

d. Rolamento axial de esfera Ambos os tipos de rolamento axial de esfera (escora simples e escora dupla) admitem elevadas cargas axiais, porém, não podem ser submetidos a cargas radiais. Para que as esferas sejam guiadas rmemente em suas pistas, é necessária a atuação permanente de uma carga axial.


57

Observe, na gura, que a montagem do rolamento axial, junto com rolamentos radiais, permite que o eixo receba cargas mistas radiais e axiais.

f. Rolamento autocompensador de duas carreiras de rolos É um rolamento adequado a ser viços pesados e cargas com impactos. Possui alta capacidade de carga radial e suporta cargas axiais médias nos dois sentidos. Devido à oscilação entre rolos e pistas, permite um ajuste angular, corrigindo os problemas de desalinhamento. Podem ter o furo cônico ou cilíndrico, possibilitando a instalação em eixo cônico ou eixo cilíndrico, utilizando buchas de xação e desmontagem.

Figura 82 - Rolamento axial de esferas Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 128).

e. Rolamento de rolo cilíndrico É apropriado para cargas radiais elevadas. Seus componentes po dem ser separáveis, o que facilita a montagem e desmontagem. Normalmente esse tipo de rolamento não suporta cargas axiais. Em função da existência de rebordos nos anéis, existem os tipos: NU, NJ, NUP, N e NF, inuenciando na forma como eles são montados e desmontados. Mais detalhes deverão ser observados em catálogos de fabricantes. Figura 83 - Rolamento de rolo/pos Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 120).

58


Figura 84 - Rolamento autocompensador de duas carreiras de rolos Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 127).

g. Rolamento de rolos cônicos Além de cargas radiais, os rolamentos de rolos cônicos também suportam cargas axiais em um sentido, tornando-se necessário montar os anéis aos pares, um contra o outro. São indicados qunado se tem a combinação com grandes cargas radiais e axiais, como eixo da roda de caminhões e eixos de ár vores de máquinasferramentas. Os anéis são separáveis. O anel interno e o externo podem ser montados separadamente no eixo e no furo, facilitando a montagem.

Figura 85 - Rolamento de rolos cônicos Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 127).

h. Rolamento de agulha Possui uma seção transversal muito na em comparação com os rolamentos de rolos comuns. É utilizado especialmente quando o espaço radial é limitado e podem ser fornecidos com ou sem anel interno.


59

Caso o rolamento seja montado com interferência maior que a usual, deve-se utilizar rolamentos com folga radial, para evitar seu travamento. Os rolamentos utilizados nesse caso são com folga do tipo C3 e C4.

Dimensões do eixo e do furo do alojamento

Figura 86 - Rolamento de agulha Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 127).

As dimensões do eixo, do furo, encosto e raio devem obedecer aos padrões especicados pelos fabricantes e as alturas do encosto do rolamento no eixo e no furo devem ser sucientes para ter um correto apoio lateral do rolamento.

Figura 87 - Contra ponta Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 127).

Projeto de eixo e alojamento O projeto do eixo e do alojamen to deve ter o ajuste e a tolerância correta para o perfeito funcionamento do rolamento. O tipo de ajuste ideal depende do tipo de esforço no rolamento, da tempe ratura de trabalho e de como o rolamento vai ser montado e desmontado.

60


Normalmente o eixo é montado com pequena interferência e o alojamento (anel externo) pode ser montado com pequena folga (ajuste incerto) ou com pequena interferência, dependendo do tipo de carga. Um ajuste muito usado é o obtido com tolerância H7 para o furo e j6 ou m6 para o eixo. Mais detalhes quanto a tolerâncias e ajustes para rolamentos devem ser vericados em catálogos de fabricantes.

Em tabelas de catálogos temos as dimensões do rolamento, do alojamento do cubo e do eixo, para cada rolamento, incluindo os encostos do eixo ( da ), da bucha (Da) e do raio de arredondamento do encosto (ra).

A seguir, apresentamos um exemplo das principais medidas que deverão ser observadas no catálogo de rolamentos, para o correto dimensionamento. Observe, na gura 118, as dimensões para rolamentos rígido de esferas com diâmetro do eixo de 25mm. Tabela 7 - Dimensão padrão (exemplo)

Dimensões (mm)

Dimensões de Encosto (mm) da

r d

D

B min.

25

Da

ra

Dx

Cy

min. máx. máx. máx. min. máx.

37

7

0,3

27

27

35

0,3

40,5

1,8

42

9

0,3

27

28,5

40

0,3

45,5

2,3

47

8

0,3

27

-

45

0,3

-

-

Fonte: adaptado de NSK (2006, p. B10 e B11).

Vida nominal do rolamento A vida do rolamento “L10h” é calculada de acordo com a carga de trabalho, a rotação e a capacidade de carga do rolamento “Cr”, tabelada da seguinte forma:

Para rolamentos de esfera:

L 10h

=

1000000 60 × n

 C  × r   P 

Para rolamentos de rolo:

3

L10h

=

 C  × r  60 × n  P 

1000000

3 ,33

Onde: L10h : Vida nominal do rolamento [h]; n : Rotação [rpm]; Cr : Capacidade de cargo do rolamento (tabelada) [N]; P : Carga equivalente sobre o rolamento [N].

Para calcular a carga equivalente “P” sobre o rolamento, faz-se:

Para carga radial: P = Fr Para carga radial mais axial: P = X.Fr + Y. Fa


61

Onde: Fr = Força radial no rolamento [N]; Fa = Força axial no rolamento [N]; X = Coeciente de carga radial (tabela de dimensões); Y = Coeciente de carga axial (tabela de dimensões). Na “tabela 8” temos os valores para os coecientes “ X” , “ Y ” de rolamentos xos de esferas. Segue orientações para a utilização da tabela: Tabela 8 - Coecientes de carga dinâmica

e X

Y

X

Y

5

0.35

1

0

0.56

1.26

10

0.29

1

0

0.56

1.49

15

0.27

1

0

0.56

1.64

20

0.25

1

0

0.56

1.76

25

0.24

1

0

0.56

1.85

30

0.23

1

0

0.56

1.92

50

0.20

1

0

0.56

2.13

70

0.19

1

0

0.56

2.28

Fonte: NSK (2006, p. B11)

▪

Calcular o valor de

Calcular “e”. ▪

▪

Fa Fr

C or Fa

e denir a linha na tabela;

e vericar se é menor ou maior que o valor tabelado de

Denir qual a coluna e o valor de “X”, “ Y ”.

Exemplo 1: dado o rolamento 6005, com uma força radial aplicada de 800N e uma rotação de 1750 rpm, determine a vida nominal do rola mento em horas de trabalho.

P = Fr = 800 N

Da tabela de rolamentos (catálogo do fabricante de rolamentos): Cr = 10100N L10h = 19165 h L 10h

62


=

1000000 60 × n

 C  × r   P 

3

L 10h

=

 10100  ×  60 × 1750  800  1000000

3

Exemplo 2: dado o rolamento 6209, com uma força radial aplicada de 3000 N e uma força axial de 1400N, calcular a vida nominal do rolamento, em horas de trabalho. A rotação é 1100 rpm.

Cor

=

Fa

Cr = 31500 N X = 0,56 Y = 1,64

 = 14,57 1400 

20400

Fr

P = X.Fr + Y. Fa

L 10h

Fa

P = 0,56 . 3000 + 1,64 . 1400

 C  = × r  60 × n  P  1000000

3

L 10h

=

 31500  ×  60 × 1100  3976  1000000

3

=

1400 3000

= 0,467

P = 3976 N

L10h = 7534,4 h

Capacidade de carga estáca Muitas vezes os rolamentos devem trabalhar parados, com pouca rotação, ou apenas com giro de 180°. Por exemplo, em rodízios, roletes, articulações. Nesse caso, os rolamentos devem ser dimensionados pela sua capacida de de carga estática C0, da seguinte forma:

P

=

C0 FS

SEÇÃO 3 Polias e correias Tipos e caracteríscas das polias e correias

C0 :

Capacidade de carga estática tabelada [N];

FS :

Fator de segurança.

Tabela 9 - Fator Segurança (rolamento)

Operação com baixo ruído Vibração e impacto Normal Fonte: NSK (2006, p. A 32).

Rolamento de esferas

Rolamento de rolos

2

3

1,5

2

1

1,5

Os tipos de polia são determinados pela forma da superfície na qual a correia se assenta. Elas podem ser planas ou trapezoidais. As polias planas podem apresentar dois formatos na sua superfície de contato. Esta superfície pode ser plana ou abaulada. A polia plana conserva melhor as correias e a polia com superfície abaulada guia melhor as correias. As polias apresentam braços a partir de 200 mm de diâmetro. Abaixo desse valor, a coroa é ligada ao cubo por discos.


63

Figura 88 - Tipo de polias Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 25).

Transmissão por correia em V A polia trapezoidal, também chamada de polia em V, recebe esse nome porque a superfície na qual a correia se assenta apresenta a forma de trapézio. As polias trapezoidais devem ser providas de canais e são dimensionadas de acordo com o perl padrão da correia a ser utilizada.

Figura 89 - Tipo de polia Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 25).

As correias em V devem ser usadas somente quando se tiver um perfeito paralelismo entre os dois eixos. Já as correias planas podem ser utilizadas em árvores paralelas ou reversas (inclinadas). Normalmente as correias em V são ulizadas na saída do motor, em que a rotação é alta e o momento torçor é baixo.

O rendimento de uma transmissão com correia tipo V é de 0,95 a 0,98 e a relação de transmissão ideal é de até i = 8, podendo chegar até i =15. Os canais da polia são normalizados de acordo com o padrão da correia trapezoidal. Na tabela, temos as dimensões padronizadas de pers trapezoidais (A, B, C, D, E).

64


Tabela 10 - Dimensões – polias

DIMENSÕES NORMAIS DAS POLIAS DE MÚLTIPLOS CANAIS

Perl padrão da correia A B C D E

Diâmetro externo da polia

Ângulo do canal

75 a 170

34°

Acima de 170

38°

De 130 a 240

34°

Acima de 240

38°

De 200 a 350

34°

Acima de 350

38°

De 300 a 450

34°

Acima de 450

38°

De 485 a 630

34°

Acima de 630

38°

Medidas em mm T

S

W

Y

Z

H

K

U=R

X

9,5

15

13

3

2

13

5

1,0

5

11,5

19

17

3

2

17

6,5

1,0

6,25

25,5

4

3

22

9,5

1,5

8,25

32

6

4,5

28

12,5

1,5

11

38,5

8

6

33

16

1,5

13

15,25 25,5 22

36,5

27,25 44,5

Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 26).

A seguir, apresentamos as dimensões dos principais pers padrões utilizados:

Figura 90 – Canais padrões – polias Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 29).

Material das polias Os materiais que se empregam para a construção das polias são: ferro fundido (o mais utilizado), aços, alumínio, ligas leves e materiais sintéticos. A superfície da polia não deve apresentar porosidade, pois, do contrário, a correia irá se desgastar rapidamente.


65

Correias As correias mais usadas são planas e trapezoidais. A correia trapezoidal é inteiriça, fabricada com seção transversal em forma de trapézio; é de borracha revestida de lona e formada no seu interior por cordonéis vulcanizados, para suportar as forças de tração.

Figura 92 - Correia dentada Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 30).

Dimensionamento de correias trapezoidais

Na transmissão por polias e correias, para que o funcionamento seja perfeito, é necessário obedecer alguns limites em relação ao diâmetro das polias, ao número de voltas pela unidade de tempo e à capacidade de transmissão da correia. Figura 91 - Correia Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 29).

As vantagens da correia em V em relação à correia plana são: Praticamente não apresenta deslizamento; Permite o uso de polias bem próximas; Eliminam os ruídos e os choques (sem emendas). ▪

▪

▪

Figura 93 - Dimensionamento Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 31).

Correia dentada É uma outra correia utilizada para casos em que não se pode ter ne nhum deslizamento, como no comando de válvulas do automóvel.

A correia dentada também é muito usada em mecanismos, manipuladores, em que os movimentos devem ser bem coordenados, com precisão, e sem deslizamento. Na correia do tipo dentada, tem-se um perfeito sincronismo entre as duas polias.

66


Costumamos usar a letra i para representar a relação de transmissão. Ela é a relação entre o número de voltas das polias (n), numa unidade de tempo e a relação entre seus diâmetros. A relação de transmissão “i” pode ser calculada por:

A relação de transmissão “ i” pode ser calculada por: i

d2 =

d1

ou

i

n1 =

n2

ou

i

Mt2 =

Mt1

A velocidade tangencial (V) é a mesma para as duas polias e para a correia. É calculada pela fórmula:

V

=

V: Velocidade [m/min]; d: Diâmetro da polia [mm]; n: Rotação da polia [RPM].

π × d × n

1000

Arco de contato “α” O arco de contato inuencia diretamente na capacidade de transmissão da correia: quanto maior a diferença entre o diâmetro das polias, menor será o arco de contato, diminuindo a capacidade de transmissão da correia. Outro fator que inuencia o arco de contato é a distancia entre os centros “I” das polias. Observe, na gura, que o ângulo “α” dene a área de contato da correia na polia. Se for muito pequeno, a correia poderá deslizar:

Figura 94 - Ângulo de contato – correias Fonte: adaptado de Gordo e Ferreira (1996, p. 31).

O arco de contato “ α” é calculado por: α =

180



−

(

60 × D2

−D

1

)

I


67

Na próxima seção, serão apresentados tipos de engrenagens e suas aplicações, que possibilitam a redução ou aumento do momento torçor, com mínimas perdas de energia e aumento ou redução de velocidades, sem perda nenhuma de energia, por não deslizarem.

Denição da quandade de correias A quantidade de correias em uma transmissão é calculada por:

Q tdeCorr =

Potmotor × F.S. HPCorr × F.C.arco

contato

Potmotor = potencia do motor em [Cv], [HP]; F.S. = Fator de serviço (tabelado); HPcorr = Capacidade de transmissão (tabelado); F.C.arco contato = Fator de correção do arco de contato (tabelado).

SEÇÃO 4 Engrenagens As engrenagens, também chamadas rodas dentadas, são elementos básicos na transmissão de potência entre árvores. Elas permitem a redução ou aumento do momento torçor, com mínimas perdas de energia e aumento ou redução de velocidades, sem perda nenhuma de energia, por não deslizarem.

Exemplo: um ventilador é acionado por polia e correia. Calcular o número de correias tipo A necessárias para o acionamento.

A mudança de velocidade e torção é feita em razão dos diâmetros primitivos. Aumentando a rotação, o momento torçor diminui e vice-versa. Assim, num par de engrenagens, a maior delas terá sempre rotação menor e transmitirá momento torçor maior. A engrenagem menor tem sempre rotação mais alta e momento torçor menor.

Dados: ▪

Correia po: A;

▪

Motor: 3 CV;

▪

Rotação: 3600 rpm;

▪

Fator de serviço FS: 1,1 (Venlador);

▪

Fator de corr. contato: 0,93 (Tabelado).

Figura 95 - Exemplo 1 – correias Fonte: adaptado de Gordo e Ferreira (1996, p. 31).

Fator

de

HP correia:

corr.

V

HP = 2 (tabela)

68


=

α =

π ×

180



d×n

60 × (D 2

=

−

D1 )

I V=

1000

Q tde Corr

−

π ×

Arco

85 × 3600 1000

Pot motor

×

F.S.

HPCorr × F.C. arco

contato

∴

V = 961m / min

Q tde Corr =

3 × 1,1 2 × 0 ,93

Q tdeCorr = 2 correias

∴

O movimento dos dentes entre si processa-se de tal modo que no diâmetro primitivo não há deslizamento, havendo apenas aproximação e afastamento. Na superfície restante do anco existe ação de deslizamento e rolamento. Daí conclui-se que as velocidades periféricas (tangenciais) dos círculos primitivos de ambas as rodas são iguais (lei fundamental do dentado).

Tipos de engrenagem: existem vários tipos de engrenagem, que são escolhidos de acordo com a sua função. Engrenagens cilíndricas: engrenagens cilíndricas têm a forma de cilindro e podem ter dentes retos ou helicoidais (inclinados). ▪

▪

Engrenagens cilíndricas com dentes retos Possuem os dentes no sentido longitudinal ao seu eixo, isto é, perpendicular a sua face. Seu engrenamento não é suave, produzindo assim um som elevado. Exemplo: marcha ré dos automó veis.

Figura 96 - Engrenagem

Figura 99 - Engrenagem helicoidal/ eixos paralelos

Também é possível a sua monta gem com eixos não paralelos

Exemplo de aplicação em máquina-ferramenta (torno convencional)

Figura 100 - Engrenagens cilíndricas de eixos reversos

Figura 97 - Dentes (engrenagem) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 57).

Dentes: os dentes são um dos elementos mais importantes das engrenagens. Na “fgura 97”, podemos observar as partes principais do dente de engrenagem.

Figura 98 - Engrenagem cilíndrica de dentes retos (torno)

▪

Engrenagem com dentes helicoidais Os dentes helicoidais são paralelos entre si, mas oblíquos em relação ao eixo da engrenagem. As engrenagens cilíndricas com dentes helicoidais transmitem também rotação entre eixos reversos (não paralelos). Elas funcionam mais suavemente que as engrenagens cilíndricas com dentes retos e, por isso, o ruído é menor.

Figura 101 - Engrenagens cilíndrica de eixos ortogonais


69

Engrenagens cônicas São aquelas que têm forma de tronco de cone, podem ter dentes retos ou helicoidais e transmitem rotação entre eixos concorrentes. Eixos concorrentes são aqueles que tendem a se encontrar num ponto, se prolongados.

Parafuso com rosca sem m e engrenagem côncava (coroa)

Essa engrenagem é normalmente aplicada quando se deseja uma grande redução de velocidade na transmissão do movimento e consequente aumento de momento torçor, entre dois eixos perpendiculares e/ou em um espaço reduzido. Os dentes da coroa são côncavos, ou seja, são menos elevados no meio do que nas bordas. O parafuso sem m é uma engrenagem helicoidal com pequeno número de dentes (até 6 letes). Quando o ângulo de inclinação dos letes for menor que 5°, o engrenamento é chamado de autoretenção. Isso signica que o parafuso não pode ser acionado pela coroa.

Entre o sem m e a coroa, produz-se um grande atrito de deslizamento, gerando forças axiais que devem ser absorvidas pelos mancais. Para manter o desgaste e a geração de calor dentro dos limites, adequam-se os materiais do sem m (aço) e da coroa (ferro fundido ou bronze), devendo o conjunto funcionar em banho de óleo.

As vantagens na ulização de engrenagens coroa sem m são: espaço úl reduzido, baixo custo e grande possibilidade de redução, até 1:100 (cem vezes) em um só par. A principal desvantagem é o baixo rendimento, variando de 45% a 75%, dependendo principalmente da redução e do número de entradas da rosca: uma, duas ou três entradas.

Figura 102 - Engrenagem cônica

Engrenagem cilíndrica com cremalheira


As engrenagens cônicas são empregadas quando as árvores se cruzam; o ângulo de interseção é geralmente 90°, podendo ser menor ou maior. Os dentes das rodas cônicas têm um formato também cônico, o que diculta sua fabricação, diminui a precisão e requer uma montagem precisa para o funcionamento adequado.

70


A cremalheira pode ser considerada como uma coroa dentada com diâmetro primitivo innitamente grande, aplicada para transformar movimento giratório em longitudinal. Figura 103 - Eixo sem-m /coroa

Engrenagem cilíndrica com dentes em V Conhecida também como engrenagem espinha de peixe, possui dentado helicoidal duplo com uma hélice à direita e outra à esquerda, permitindo a compensação da força axial na própria engrenagem e eliminando a necessidade de compensar esta força nos mancais. Para que cada parte receba metade da carga, a engrenagem em espinha de peixe deve ser montada com precisão e uma das árvores deve ser montada de modo que utue no sentido axial. Figura 104 - Cremalheira

Engrenagem cilíndrica com dentes internos É usada em transmissões planetárias e comandos nais de máquinas pesadas, permitindo a economia de espaço e distribuição uniforme da força. As duas rodas do mesmo conjunto giram no mesmo sentido.

Usam-se grandes inclinações de hélice, geralmente de 30° a 45°. Pode ser fabricada em peça única ou em duas metades unidas por parafusos ou solda. Neste último caso, só é admissível o sentido de giro ao qual as forças axiais são dirigidas, uma contra a outra.

Figura 106 - Engrenagem cilíndrica com dentes em V Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 69).

Caracteríscas geométricas das engrenagens As engrenagens de dentes retos, helicoidais, coroa sem m e dentes cônicos têm o seu perl padronizado, facilitando a sua fabricação e também o intercambio de peças. Figura 105 - Engrenagem cilíndrica com dentes internos

Na “tabela 11”, apresentamos as características geométricas, com as dimensões das engrenagens e o perl do dente, que são utilizados para calcular as engrenagens.


71

Tabela 11 - Dimensões – engrenagem

Descrição

Engrenagem

Número de dentes

z

Módulo

m

Ângulo de pressão

θ = 20° (mais comum)

Diâmetro primivo

Dp = m . z

Passo (circular frontal)

P=m.π

Espessura circular e vão

s = v = P/2

Diâmetro externo

De = m ( z + 2 )

Diâmetro interno

Di = m ( z – 2,334)

Diâmetro do círculo de base

Db = Dp . cos θ

Altura da cabeça do dente (adendo)

a=m

Altura do pé do dente (adendo)

b = 1,167 . m

Altura do dente

h=a+b

Folga no pé do dente

e = 0,167 . m

Comprimento do dente

t (a ser dimensionado)

Fonte: adaptado de Provenza (1960).

Ângulo de pressão O ângulo de pressão dene o formato do dente. O recomendado pela ABNT é o de 20°. As máquinas antigas normalmente possuem um ângulo de 14,5°. Observe que, quanto maior o ângulo de pressão, o dente ca mais pontudo, evitando assim problemas de interferência no engrenamento.

Módulo Determina o tamanho padrão do dente e é normalizado pela DIN 780.

72


A “tabela 12” mostra os módulos padronizados. Tabela 12 - Módulo (engrenagem)

Módulo

Incremento (intervalo)

0,3 a 1

0,1

1a4

0,25

4a7

0,5

7 a 16

1

16 a 24

2

24 a 45

3

45 a 75

5

Fonte: adaptado de Provenza (1960, p. 4-173).

Montagem Além do dimensionamento dos dentes de uma engrenagem de acordo com seu tipo, a distância entre centro dos eixos das engrenagens de um conjunto é de fundamental importância para seu perfeito funcionamento, engrenamento e rendimento. Esses dimensionamentos também proporcionarão índices de ruídos e desgastes em níveis aceitáveis e normais. Para obter a dimensão adequada entre centros de um conjunto de engrenagens cilíndricas de dentes retos, aplicamos a seguinte fórmula:

C=

Dp1

+ Dp 2

2

C : Distância entre eixos; Dp1 : Diâmetro da engrenagem motor ; Dp2 : Diâmetro da engrenagem movida.

Figura 107 - Engrenagem - distância (C)

Exemplo: dado uma engrenagem cilíndrica de dentes retos com número de dentes (Z1 = 27); módulo (m = 1,5); ângulo (θ = 20°), calcular suas dimensões. Diâmetro primitivo: dp = m. z dp = 1,5 x 27 Diâmetro externo: de = m. (z + 2) de = 1,5 . ( 27 +2) Diâmetro de base: db = dp . cos θ db = 40,5 . cos 20° Passo: P=m.π P = 1,5 . π Espessura circular e o vão do dente: S = V = P/2 S = V = 4,7/2 Altura da cabeça do dente: a = m = 1,5 mm Altura do dente: h=a+b b = 1,167 . m b = 1,167 . 1,5 h=a+b h = 1,5 + 1,75 h = 3,25 mm

dp = 40,5 mm de = 43,5 mm db = 38,05 mm P = 4,7 mm S=V=2,35 mm

b = 1,75 mm

Depois de ter estudado sobre as engrenagens, nessa seção, você aprenderá a respeito das correntes que unem as engrenagens, transmitindo força e movimento. E visualizará diferentes tipos de correntes.


73

SEÇÃO 5 Correntes As correntes transmitem força e movimento que fazem com que a rotação do eixo ocorra nos sentidos horário e anti-horário. Para isso, as engrenagens devem estar num mesmo plano. Os eixos de sustentação delas cam perpendiculares ao plano. O rendimento da transmissão de força e de movimento vai depender diretamente da posição das engrenagens e do sentido da rotação.

Figura 108 - Sistema transmissão – corrente Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 34).

Transmissão Ocorre por meio do acoplamento dos elos da corrente com os dentes da engrenagem. A junção desses elementos gera uma pequena oscilação durante o movimento.

Figura 109 - Corrente (Coroa) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 35).

74


Algumas situações determinam a utilização de dispositivos especiais para reduzir essa oscilação, aumentando consequentemente a velocidade de transmissão. São eles:

Figura 111 - Corrente (montagem) Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 38). Figura 110 - Escador hidráulico Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 37).

Grandes choques periódicos - Devido à velocidade tangencial, ocorre intensa oscilação que pode ser reduzida por amortecedores especiais. Grandes distâncias - Quando a distância entre os eixos de transmissão é grande, a corrente ca com barriga. Esse problema pode ser reduzido por meio de apoios ou guias. Grandes folgas - Usa-se um dispositivo chamado esticador ou tensor quando existe uma folga excessiva na corrente. O esticador ajuda a melhorar o contato das engrenagens com a corrente. ▪

▪

▪

Corrente de bucha Tipos de corrente Correntes de rolo simples, dupla e tripla: fabricadas em aço temperado, as correntes de rolo são constituídas de pinos, tala externa, tala interna e bucha remanchada na tala interna. Os rolos cam sobre as buchas.

Essa corrente não tem rolo, por isso, os pinos e as buchas são fei tos com diâmetros maiores, conferindo mais resistência a esse tipo de corrente do que à corrente de rolo. Entretanto, a corrente de bucha se desgasta mais rapidamente e provoca mais ruído.

O fechamento das correntes de rolo pode ser feito por cupilhas ou travas elásticas, conforme o caso. Essas correntes são utilizadas nos casos em que é necessária a apli cação de grandes esforços para baixa velocidade como, por exemplo, na movimentação de rolos para esteiras transportadoras.

Figura 112 - Corrente de bucha Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 38).


75

Aplicação A transmissão por corrente normalmente é utilizada quando não se podem usar correias por causa da umidade, vapores, óleos etc. É ainda de muita utilidade para transmissões entre eixos próximos, substituindo trens de engrenagens intermediárias. Continuando o estudo de elementos de transmissão, na próxima seção, você conhecerá o que são acoplamentos, suas classicações e aplicações.

Como são um tipo de junta rígida não pode haver desalinhamento entre os eixos, sob o risco de ocorrer a quebra dos eixos ou rolamentos. Por motivo de segurança, os acoplamentos devem ser construídos de modo que não apresentem nenhuma saliência.

Acoplamentos eláscos Esses elementos tornam mais suave a transmissão do movimento em árvores que tenham movimentos bruscos e permitem o funcionamento do conjunto com desalinhamento paralelo, angular e axial entre as ár vores.

Acoplamento elásco de pinos Os elementos transmissores são pinos de aço com mangas de borracha que permitem um ajuste, possibilitando pequenos desalinhamentos entre eixos.

SEÇÃO 6 Acoplamentos Acoplamento é um conjunto mecânico empregado na transmissão de movimento de rotação entre duas árvores ou eixos-árvore, normalmente entre eixos coaxiais. Exemplo: entre o eixo de um motor e um redutor.

Figura 113 - Acoplamento elásco de pinos Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 120).

Classicação: Os acoplamentos podem ser xos, eláscos e móveis.

Acoplamento perex Os discos de acoplamento são unidos perifericamente por uma ligação de borracha apertada por anéis de pressão. Esse acoplamento permite o jogo longitudinal de eixos.

Acoplamentos xos Os acoplamentos xos servem para unir árvores de tal maneira que funcionem como se fossem uma única peça, alinhando as árvores de forma precisa.

Figura 114 - Acoplamento elásco de pinos Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 120).

76


Acoplamento elásco de garras As garras, constituídas por tocos de borracha, encaixam-se nas aberturas do contradisco e transmitem o movimento de rotação.

Acoplamento de dentes arqueados Os dentes possuem a forma ligeiramente curvada no sentido axial, o que permite até 3 graus de desalinhamento angular. O anel dentado (peça transmissora do movimento) possui duas carreiras de dentes que são separadas por uma saliência central.

Figura 115 - Acoplamento elásco de garras Fonte: adaptado de Gordo e Ferreira (1996, p. 120).

Acoplamento elásco de ta de aço Consiste de dois cubos providos de anges ranhurados, nos quais está montada uma grade elástica que liga os cubos. O conjunto está alojado em duas tampas providas de junta de encosto e de retentor elástico junto ao cubo. Todo o espaço entre os cabos e as tampas é preenchido com graxa. Apesar de esse acoplamento ser exível, as árvores devem estar bem alinhadas no ato de sua instalação, para que não provoquem vibrações excessivas em serviço.

Figura 117 - Acoplamento de dentes arqueados Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 121).

Os acoplamentos são utilizados para corrigir pequenas variações angulares entre eixos, de até 6 graus, conforme o modelo. Para aplicações em que ocorre maior variação angular entre eixos, podem ser utilizadas a junta homocinética ou as cruzetas.

Acoplamentos móveis São empregados para permitir o jogo longitudinal das árvores. Esses acoplamentos transmitem força e movimento somente quando acionados, isto é, obedecem a um comando. Figura 116 - Acoplamento elásco de ta Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 121).


77

Os acoplamentos móveis podem ser: de garras ou dentes. E a rotação é transmitida por meio do encaixe das garras ou de dentes.

Dimensionamento de acoplamentos

Geralmente esses acoplamentos são usados em aventais e caixas de en grenagens de máquinas-ferramentas convencionais.

Para dimensionar o acoplamento, deve-se calcular o momento torçor no eixo e aplicar um fator de serviço de acordo com o emprego no equipamento.

Junta universal homocinéca Esse tipo de junta é usada para transmitir movimento entre árvores que precisam sofrer variação angular durante sua atividade. Essa junta é constituída de esferas de aço que se alojam em calhas.

Cálculo do momento torçor (Mt) do acoplamento

Mtacoplamento : Momento torçor do acoplamento (seleção do acoplamento) [N.m]; F.S. : Fator de Serviço.

Figura 118 - Junta homocinéca Fonte: Gordo e Ferreira (1996, p. 122).

Eixos cardans / cruzetas Permitem trabalhar com eixos, transmitindo torque, com maior grau de desalinhamento.

Calculado o “Mtacoplamento”, devese selecionar um acoplamento no catálogo de fornecedores, com capacidade de momento torçor igual ou superior à calculada. Deverão ser vericadas no catálogo as dimensões do acoplamento selecionado, principalmente quanto às dimensões do eixo utilizado.

Dimensionamentos de sistemas de transmissão Conjuntos conhecidos como redutores, são muito utilizados em acionamentos de máquinas, para transmitir o movimento do motor, reduzir a rotação e aumentar o momento torçor (torque).

Figura 119 - Eixo cardan (cruzeta) Fonte: Adaptado de Antares. (2009).

78


É possível adquirir um redutor, ou motorredutor pronto. Para isso, é necessário especicar a redução total i, o momento torçor na entrada e na saída, bem como informações sobre a xação na máquina, como ange e pés.

b. Portanto

Relação de transmissão “i” É dado um conjunto composto por um par de polias ou engrenagens.

i=

4

d2 d1

=

d2 85

∴

d2

=

340mm

Momento torçor Mt

Figura 120 - Sistemas de transmissão

A relação de transmissão “i” pode ser calculada pelas das seguintes fórmulas:

i

d2 =

ou i

n1 =

d1

ou i

n2

d2 =

ou i

d1

Z2

O momento torçor (Mt), também chamado de torque ou conjugado de uma força, é denido como o produto entre a força e a distância até o ponto de giro da peça. Portanto, podemos calcular o momento torçor usando as seguintes fórmulas: Mt

=

Mt

=

F×d

=

Z1

Onde: d2 : Diâmetro da polia ou engrenagem movida; d1 : Diâmetro da polia ou engrenagem motora; n1 : Rotação do pinhão; n2 : Rotação da coroa; Z1 : Engrenagem motora; Z2 : Engrenagem movida.

9550 × N n

Onde: Mt: Momento torçor (eixo) [N.m]; F : Carga aplicada (força) [N]; d : Diâmetro [mm]; N : Potência [KW]; n : Rotação do motor [RPM].

Como pode ser observado, existe uma relação direta entre a dimensão das polias e engrenagens, a rotação e o momento torçor Exemplo: dado um sistema de polia e correia, calcular:

a. O diâmetro da polia maior. b. A relação de transmissão “i”. Dados: rotação do motor = 1800 rpm; rotação de saída = 450 rpm; diâmetro da polia menor (motora) = 85 mm.

a. Portanto Figura 121 - Momento torçor i=

n1 n2

i=

1800 450

∴

i=4


79

DICA A relação entre potência em CV e Kw é: 1 CV = 0,736 KW

Uma vez calculado o momento torçor de um eixo acionado por motor, é possível determinar a força aplicada por meio da fórmula:

Mt

=

F × d Portanto: F

Mt =

d

Exemplo: um sistema de transmissão é constituído de um motor e dois pares de engrenagens.

Dados: Pot.motor (N) = 5,5 KW; n : 1740 rpm; Z1 : 21 dentes; Z2 : 60 dentes; Z3 : 15 dentes; Z4 : 60 dentes. Figura 122 - Sistema de transmissão - exemplo

80


a. Calcular para cada eixo: ▪

▪

▪

Para nalizar, a 7ª seção de estudo mostrará a denição de vedação, diversos elementos de vedação, os materiais que os compõem, as vantagens e utilidade de suas aplicações. Também apresentará as características de vedação, por retentores.

A rotação. O momento torçor. A redução “i”. Eixo “I”:

Mt

1740 rpm.

9550 × N

=

1

n1 :

Mt

∴

n

9550 × 5,5

=

1

1740

Mt

∴

=

1

30,19N.m

SEÇÃO 7 Vedação

i1

Z2

=

i1

∴

Z1

=

60

i

∴ 1 =

21

2,86

Conceito de vedação Eixo“II”, sabendo que:

n2

=

Mt

i2

n1 i

=

2

∴

9550 × N n

Z4

=

n2

i2

∴

Z3

1740

=

∴

2,86

Mt

∴

60

=

=

2

n2

609rpm

9550 × 5,5

i

Mt

∴

609

∴ 2 =

15

=

Vedação é o processo usado para impedir a passagem, de maneira estática ou dinâmica, de líquidos, gases e sólidos particulados (pó), de um meio para outro. 2

=

86,25N.m

4

Eixo“III”, sabendo que:

n3

Mt

=

3

n2 i2

=

∴

n3

=

9550 × N n

609 4

∴

∴

Mt

3

n3

=

=

152,25rpm

9550 × 5,5 152,25

∴

Mt

3

=

345N.m

itotal = ?

=

n entrada n saída

∴

i total

=

1740 152,25

DICA Também é possível calcular “itotal “ fazendo: i total

i

i

= 1 × 2

∴

i total

=

2,86 × 4

i

∴ total =

i

∴ 2 =

11,428

Tipos de elementos de vedação Os materiais usados como elementos de vedação são: juntas de borracha, papelão, velumóide, anéis de borracha ou metálicos, juntas metálicas, retentores, gaxetas, selos mecânicos etc.

b. Calcular a redução “itotal”.

i total

O material do vedador deve ser compatível com o produto a ser vedado, para que não ocorra uma reação química entre eles, pois a reação poderá causar vazamentos e contaminação do produto. Em termos industriais, poderá resultar em prejuízos à empresa.

11,428

Juntas de borracha: são vedações empregadas em partes estáticas, muito usadas em equipamentos, anges etc. Podem ser fabricadas com materiais em forma de manta e ter uma camada interna de lona (borracha lonada) ou materiais com outro formato. ▪


81

Anéis de borracha (ring ): são vedadores usados em partes estáticas ou dinâmicas de máquinas ou equipamentos. Estes vedadores podem ser comprados nas dimensões e pers padronizados ou confeccionados colandose, com adesivo apropriado, as pontas de um o de borracha com secção redonda, quadrada ou retangular. ▪

Juntas de amianto: material empregado na vedação de fornos e outros equipamentos, o amianto suporta elevadas temperaturas e ataques químicos de muitos produtos corrosivos. Juntas de cortiça: material empregado em vedações estáticas de produtos como óleo, ar e água, submetidos a baixas pressões. As juntas de cortiça são muito utilizadas nas vedações de tampas de cárter, em caixas de engrenagens etc. Retentor: é composto essencialmente por uma membrana elastomérica em forma de lábio e uma parte estrutural metálica semelhante a uma mola, que permite sua xação na posição correta de trabalho. ▪

▪

▪

A vantagem do anel padronizado é que, nele, não existe a linha de colagem que pode ocasionar vazamento.

A função primordial de um retentor é reter óleo, graxa e outros produtos, que devem ser mandos no interior de uma máquina ou equi pamento.

Os anéis de borracha ou anéis da linha ring são bastante utilizados em vedações dinâmicas de cilindros hidráulicos e pneumáticos, que operam à baixa velocidade.

O retentor é sempre aplicado entre duas peças que executam movimentos relativos entre si, suportando variações de temperatura.

Juntas de papelão: são empregadas em partes estáticas de máquinas ou equipamentos como, por exemplo, nas tampas de caixas de engrenagens. Esse tipo de junta pode ser comprada pronta ou confeccionada conforme o formato da peça que vai utilizá-la. Juntas metálicas: são destinadas à vedação de equipamentos que operam com altas pressões e altas temperaturas, geralmente fabricadas em aço de baixo teor de carbono, em alumínio, cobre ou chumbo. São normalmente aplicadas em anges de grande aperto ou de aperto limitado. Juntas de teon: material empregado na vedação de produtos como óleo, ar e água. As juntas de teon suportam temperaturas de até 260°C.

A gura abaixo mostra um retentor entre um mancal e um eixo.

▪

▪

▪

82


Figura 123 - Retentor Fonte: SENAI/ES (1997, p. 08).

Elementos de um retentor básico Os elementos de um retentor básico apresentam-se como na “tabela 13”.

Tabela 13 - Elementos básicos do retentor

1. Membrana elastomérica ou lábio a. Ângulo de ar b. Ângulo de vedação c. Ângulo de óleo d. Região cobertura da mola e. Alojamento da mola f. Região interna do lábio g. Região do engaste do lábio 2. Mola de traçao 3. Região interna do vedador, eventualmente recoberta por material elastomérico 4. Anel de reforço metálico ou carcaça 5. Cobertura externa elastomerica a. Borda b. Chanfro da borda c. Supercie cilíndrica externa ou diâmetro externo d. Chanfro das costas e. Costas Fonte: SENAI (1997, p. 09).

Recomendações para a aplicação dos retentores Para que um retentor trabalhe de modo eciente e tenha uma boa durabilidade, a superfície do eixo e o lábio do retentor deverão atender aos seguintes parâmetros: O acabamento da superfície do eixo deve ser obtido por reticação, seguindo os padrões de qualidade exigidos pelo projeto. A superfície de trabalho do lábio do retentor deverá ser isenta de sinais de batidas, sulcos, trincas, falhas de material, deformação e oxidação. ▪

▪

A dureza do eixo, no local de trabalho do lábio, deverá estar acima de 28 HRC. ▪

Condições de armazenagem dos retentores Durante o período de armazenamento, os retentores deverão ser mantidos nas próprias embalagens. A temperatura ambiente deverá permanecer entre 10ºC e 40ºC. Manipulações desnecessárias deverão ser evitadas, para preservar os retentores de danos e deformações acidentais.

Cuidados especiais precisam ser observados, quanto aos lábios dos retentores, especialmente quando eles tiverem que ser retirados das embalagens.

Pré-lubricação dos retentores

DICA Recomenda-se pré-lubricar os retentores na hora da montagem.


83

A pré-lubricação favorece a instalação perfeita do retentor no alojamento e mantém a lubricação inicial no lábio durante os primeiros giros do eixo. O uido a ser utilizado na pré-lubricação deverá ser o mesmo a ser utilizado no sistema e é preciso que esteja isento de contaminações.

Cuidados na montagem do retentor no alojamento

Montagem do retentor no eixo Os cantos do eixo devem ter chanfros entre 15° e 25° para facilitar a entrada do retentor. Não sendo possível chanfrar, arredondar os cantos ou se o retentor tiver que passar obrigatoriamente por regiões com roscas, ranhuras, entalhes ou outras irregularidades, recomenda-se o uso de uma luva de proteção para o lábio. O diâmetro da luva deverá ser compatível, de tal forma que o lábio não venha sofrer deformações.

Cuidados na substuição do retentor Sempre que houver desmontagem do conjunto, que implique desmontagem do retentor ou do seu eixo de trabalho, recomenda-se substituir o retentor por um novo. Quando um retentor for trocado, mantendo-se o eixo, o lábio do novo retentor não deverá trabalhar no sulco deixado pelo retentor velho. Riscos, sulcos, rebarbas, oxidação e elementos estranhos devem ser evitados para não danicar o retentor ou acarretar vazamento. Muitas vezes, por imperfeições no alojamento, usam-se adesivos (colas) para garantir a estanqueidade entre o alojamento e o retentor. Nessa situação, deve-se cuidar para que o adesivo não atinja o lábio do retentor, pois isso comprometeria seu desempenho. ▪

▪

A montagem do retentor no alojamento deverá ser efetuada com o auxílio de prensa mecânica, hidráulica e um dispositivo que garanta o perfeito esquadrejamento do retentor dentro do alojamento. A superfície de apoio do dispositivo e o retentor deverão ter diâmetros próximos, para que o retentor não venha sofrer danos durante a prensagem. O dispositivo não poderá, de forma alguma, danicar o lábio de vedação do retentor. ▪

▪

▪

▪

▪

Tipos de pers de retentores Como foi visto, a vedação por retentores se dá por meio da interferência do lábio sobre o eixo. Esta condição de trabalho provoca atrito e a consequente geração de calor na área de contato, o que tende a causar a degeneração do material do retentor, levando o lábio de vedação ao desgaste.

DICA Em muitas ocasiões, provoca o desgaste no eixo na região de contato com o retentor. A escolha correta do material elastomérico permite a redução do atrito, condição fundamental para o cumprimento da função do vedador e para sua vida úl.

A “tabela 14” mostra quatro tipos de elastômeros e suas recomendações genéricas de aplicação, diante de diferentes uidos e graxas. Apresenta os limites de temperatura que podem suportar em trabalho.

84


Tabela 14 - Retentor (aplicação) s a m r o n s a m o c o d r o c a e d o r e 1 m 6 7 ô t s 3 n a i l e d o e d 9 o 2 g i 6 d 1 ó o C s i

NBR

ACM

MVQ

FPM

a h c a r r o b e d o p i T

Nitrílica

Poliacrílica

Silicone

Fluorelas-tômero

) c ° ( o h l a b a r t e d a m i n í m a r u t a r e p m e t e d s e t i m i L

- 35

- 15

- 50

- 30

r o t o m a r a p s o e l Ó

s a ç n a d u m e d a x i a c a r a p s o e l Ó

s e d i ó p i h s o e l Ó

a c  á m o t u a o ã s s i m s n a r t a r a p s ) o F . e T . l a Ó (

a x a r G

t 2 r o t o m o e l ó + a n i l o s a G

s o v  i d a + l o o c l Á

Limites de temperara máxima de trabalho (°c) Aplicações gerais

110

130

150

150

110

120

-

150

110

120

-

150

120

130

130

150

90

-

-

-

100

-

-

125

100

Material normalmente ulizado para máquinas e equipamentos industriais. Muito ulizado na indústria automova para aplicações gerais.

-

Material largamente ulizado para motores e transmissões na indústria automobilísca.

-

Material usualmente empregado em motores e transmissões na indústria automobilísca.

125

Material empregado em motores e transmissões altamente solicitadas

Fonte: SENAI (1997, p. 10).


85

Finalizando Este livro foi elaborado de forma a transmitir todos os assuntos abordados relacionando-os à vivência prática, necessária para o desenvolvimento das atividades prossionais inerentes ao curso desenvolvido. Todos os temas abordados são de fundamental importância para o crescimento prossional e humano dentro do mundo do trabalho, bem como social, procurando oportunizar a capacitação para tornar-se autodidata e aprofundar cada vez mais os seus conhecimentos. Assim, você poderá crescer nesse mundo globalizado, tão concorrido e exigente. Espera-se que os objetivos propostos neste livro tenham sido alcançados e que todos aqueles que se utilizarem deste material possam ampliar seus conhecimentos e desenvolver suas habilidades e atitudes.


87

Referências ▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

ACIONAC INDÚSTRIA E COMÉRCIO ACIONAC COMÉRCIO LTDA. LTDA. Tabela de furo e rasgo de cha veta conforme Norma DIN 6885/1 . Disponível em: .. Acesso em: 10 mar. 2010. downloads/normas/Norma_DIN.pdf> exíveis. Caxias do ANTARES ACOPLAMENTO ACOPLAMENTOSS MECÂNICOS. MECÂNICOS. Acoplamentos exíveis. Sul: [s.n.], 2000. 9 p.

ANTUNES, Izildo; FREIRE, Marcos A. C. Elementos de máquinas. São Paulo: Érica, 1998. 296 p. ISBN 8571945187. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS NORMAS TÉCNICAS. TÉCNICAS. NBR 6327 - Cabo de aço para usos gerais: especicação. Rio de Janeiro: ABNT, 1983. 24 p. GORDO, Nívia; FERREIRA, Joel. Mecânica, 1: elementos de máquina. São Paulo, SP: Globo, c1996. 206 p. (Telecurso (Telecurso 2000. Prossionalizante) ISBN 8525016101. GORDO, Nívia; FERREIRA, Joel. Mecânica, 2: elementos de máquina. São Paulo, SP: Globo, c1996. 256 p. (Telecurso (Telecurso 2000. Prossionalizante) ISBN 8525016217. LIBER INDUSTRIAL. Índice de tabelas. Disponível em: . Acesso em: 17 nov. nov. 2009. LIFTEC CABOS. Disponível em: . Acesso em: 16 nov. 2009. MAXICABOS COMÉRCIO E REPRESENTAÇÕES LTDA. Cargas de Trabalho e Fatores de Segurança. [S.l.], 2006. Disponível em: . Acesso em: 20 abr. 2010. MELCONIAN, Sarkis,. Elementos de máquinas. 2. ed. São Paulo: Érica, 2001. 342 p. ISBN 8571947031. NIEMANN, Gustav Gu stav.. Elementos de máquinas. São Paulo, SP: Edgard Blücher, c1950/60. v. 2. NSK. NSK rolamentos. São Paulo, SP: NSK, 2006. PROVENZA, Francesco. Mecânica aplicada. São Paulo, SP: Escola Pro-Tec, 1993 3 v. v. PROVENZA, Francesco. Projetista de máquinas. São Paulo, SP: Escola Pro-Tec, c1960. [m. p.]. ROLAMENTOS FA FAG. G. Catálogo de aplicações 2005/2006. 3. ed. Sorocaba, 2005. 190 p.


89

▪

▪

▪

▪

▪

90

SENAI. Noções Básicas de Elementos de máquinas. Vitória, ES: SENAI/ES DAE, 1997. SENAI. Elementos de máquinas. Rio de Janeiro: SENAI, 1981. 48 p. (Eletricidade. Desenho, 5.) SHIGLEY, Joseph Edward. Elementos de máquinas. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 1984. 700 p. ISBN 852160369X (obra completa). CATÁLOGO geral SKF. Torino, IT: SKF Ferramentas, c1982. 477 p. TELECURSO 2000.Prossionalizante 2000.Prossionalizante Elementos de máquinas. São Paulo, SP: Globo, 2000. 7 DVDs (aulas de 50) : NTSC.


Anexo Tabelas técnicas Tabela 15 - Rosca métrica normal

Tabela de Roscas Rosca Métrica de Perl Triangular Série Normal Externa (Parafuso) ) l r a n o i i a m M o n (

r o n e M

Externa e Interna (Parafuso e Porca)

Interna (Porca)

o d e t a e r l u  t l A

a a a n d z c r i s o o e r i a r a a t x R d e

r o i a M

r o n e M

. a a a d z c s n i r o o r e i a a r a t R d n i

o s s a P

o v  e f E

d (mm)

d1 (mm)

he (mm)

rre (mm)

D (mm)

D1 (mm)

rri (mm)

P (mm)

d2D2 (mm)

1

0,693

0,153

0,036

1,011

0,729

0,018

0,250

0,838

1,2

0,893

0,153

0,036

1,211

0,929

0,018

0,250

1,038

1,4

1,032

0,184

0,043

1,413

1,075

0,022

0,300

1,205

1,6

1,171

0,215

0,051

1,616

1,221

0,022

0,350

1,373

1,8

1,371

0,215

0,051

1,816

1,421

0,022

0,350

1,573

2

1,509

0,245

0,058

2,018

1,567

0,025

0,400

1,740

2,2

1,648

0,276

0,065

2,220

1,713

0,028

0,450

1,908

2,5

1,948

0,276

0,065

2,520

2,013

0,028

0,450

2,208

3

2,387

0,307

0,072

3,022

2,459

0,031

0,500

2,675

3,5

2,764

0,368

0,087

3,527

2,850

0,038

0,600

3,110

4

3,141

0,429

0,101

4,031

3,242

0,044

0,700

3,545

4,5

3,580

0,460

0,108

4,534

3,690

0,047

0,750

4,013

5

4,019

0,491

0,115

5,036

4,134

0,051

0,800

4,480

6

4,773

0,613

0,144

6,045

4,917

0,06

1,000

5,351

7

5,773

0,613

0,144

7,045

5,917

0,06

1,000

6,351

8

6,467

0,767

0,180

8,056

6,647

0,08

1,250

7,188

9

7,467

0,767

0,180

9,056

7,647

0,08

1,250

8,188

10

8,160

0,920

0,217

10,067

8,376

0,09

1,500

9,026

11

9,160

0,920

0,217

11,067

9,376

0,09

1,500

10,026

12

9,853

1,074

0,253

12,079

10,106

0,11

1,750

10,863

14

11,546

1,227

0,289

14,090

11,835

0,13

2,000

12,701

16

13,546

1,227

0,289

16,090

13,835

0,13

2,000

14,701

18

14,933

1,534

0,361

18,112

15,294

0,16

2,500

16,376

20

16,933

1,534

0,361

20,112

17,294

0,16

2,500

18,376

22

18,933

1,534

0,361

22,112

19,294

0,16

2,500

20,376

24

20,320

1,840

0,433

24,135

20,752

0,19

3,000

22,052

27

23,320

1,840

0,433

27,135

23,752

0,19

3,000

25,052

30

25,706

2,147

0,505

30,157

26,211

0,22

3,500

27,727

33

28,706

2,147

0,505

33,157

29,211

0,22

3,500

30,727

36

31,093

2,454

0,577

36,180

31,670

0,25

4,000

33,402

39

34,093

2,454

0,577

39,180

34,670

0,25

4,000

36,402

42

36,479

2,760

0,650

42,102

37,129

0,28

4,500

39,077

Fonte: adaptado de Provenza (1960, p. 4 - 10). ELEMENTOS DE MÁQUINAS

91

Tabela 16 - Rosca métrica na

Tabela de Roscas Rosca Métrica de Perl Triangular Série Fina Externa (Parafuso) ) l r a o n i i a m M o n (

d (mm)

r o n e M

o d e t a e r l u  t l A

d1 (mm) he (mm)

z i a r a c a n a s r d o r e t o a x i d a e R

r o i a M

r o n e M

z i . a r a c a n a s r d o r e t o a i d n a i R

o s s a P

o v  e f E

rre (mm)

D (mm)

D1 (mm)

rri (mm)

P (mm)

d2D2 (mm)

1,6

1,354

0,123

0,029

1,618

1,384

0,013

0,200

1,470

1,8

1,554

0,123

0,029

1,809

1,584

0,013

0,200

1,670

2

1,693

0,153

0,036

2,012

1,730

0,157

0,250

1,837

2,2

1,893

0,153

0,036

2,212

1,930

0,157

0,250

2,038

2,5

2,070

0,215

0,051

2,516

2,121

0,022

0,350

2,273

3

2,570

0,215

0,051

3,016

2,621

0,022

0,350

2,773

3,5

3,070

0,215

0,051

3,516

3,121

0,022

0,350

3,273

4

3,386

0,307

0,072

4,027

3,459

0,031

0,500

3,673

4,5

3,886

0,307

0,072

5,527

3,959

0,031

0,500

4,175

5

4,386

0,307

0,072

5,027

4,459

0,031

0,500

4,675

5,5

4,886

0,307

0,072

5,527

4,959

0,031

0,500

5,175

6

5,180

0,460

0,108

6,034

5,188

0,047

0,750

5,513

7

6,180

0,460

0,108

7,034

6,188

0,047

0,750

6,513

8

7,180

0,460

0,108

8,034

7,188

0,047

0,750

7,513

8

6,773

0,613

0,144

8,045

6,917

0,060

1,000

7,350

9

8,180

0,460

0,108

9,034

8,188

0,047

0,750

8,513

9

7,773

0,613

0,144

9,045

7,917

0,060

1,000

8,350

10

9,180

0,460

0,108

10,034

9,188

0,047

0,750

9,513

10

8,773

0,613

0,144

10,045

8,917

0,060

1,000

9,350

10

8,446

0,767

0,180

10,056

8,647

0,080

1,250

8,625

11

10,180

0,460

0,108

11,034

10,188

0,047

0,750

10,513

11

9,773

0,613

0,144

11,045

9,917

0,060

1,000

10,350

12

10,773

0,613

0,144

12,045

10,917

0,060

1,000

11,350

12

10,466

0,767

0,180

12,056

10,647

0,080

1,250

11,187

12

10,160

0,920

0,217

12,067

10,376

0,090

1,500

11,026

14

12,773

0,613

0,144

14,045

12,917

0,063

1,000

13,350

14

12,466

0,767

0,180

14,056

12,647

0,080

1,250

13,187

14

12,160

0,920

0,217

14,067

12,376

0,090

1,500

13,026

15

13,773

0,613

0,144

15,045

13,917

0,060

1,000

14,350

15

13,160

0,920

0,217

15,067

13,376

0,090

1,500

14,026

16

14,773

0,613

0,144

16,045

14,917

0,060

1,000

15,350

16

14,160

0,920

0,217

16,067

14,376

0,090

1,500

15,026

17

15,773

0,613

0,144

17,045

15,918

0,060

1,000

16,350

17

15,160

0,920

0,217

17,067

15,376

0,090

1,500

16,026

18

16,773

0,613

0,144

18,045

16,917

0,060

1,000

17,350

Fonte: adaptado de Provenza (1960, p. 4 - 10). 92

Externa e Interna (Parafuso e Porca)

Interna (Porca)


Tabela 17 - Anel elásco - DAe

d1

s hll

d3

~a

~b

d5

d2

m min

d1

s hll

d3

~a

~b

d5

d2

m min

4

0,4

3,7

1,8

0,7

1

3,3

0,5

34

1,5

32

5,3

4

2,5

32

1,6

5

0,6

4,7

2,2

1,1

1

4,3

0,7

35

1,5

32

5,4

4

2,5

33

1,8

6

0,7

5,6

2,6

1,3

1,2

5,7

0,8

36

1,8

33

5,4

4

2,5

34

1,9

7

0,8

6,5

2,8

1,3

1,2

6,7

0,9

37

1,8

34

5,5

4

2,5

35

1,9

8

0,8

7,4

2,8

1,5

1,2

7,8

0,9

38

1,8

35

5,6

4,5

2,5

36

1,9

9

1

8,4

3

1,7

1,3

8,6

1,1

39

1,8

36

5,7

4,5

2,5

37

1,9

10

1

9,3

3

1,8

1,3

9,6

1,1

40

1,8

37

5,8

4,5

2,5

38

1,9

11

1

10

3,1

1,9

1,5

11

1,1

42

1,8

39

6,2

4,5

2,5

40

1,9

12

1

11

3,2

2,2

1,7

12

1,1

44

1,8

41

6,3

4,5

2,5

42

1,9

13

1

12

3,3

2,2

1,7

12

1,1

45

1,8

42

6,3

4,8

2,5

43

1,9

14

1

13

3,4

2,2

1,7

13

1,1

46

1,8

43

6,3

4,8

2,5

44

1,9

15

1

13

3,5

2,2

1,7

14

1,1

47

1,8

44

6,4

4,8

2,5

45

1,9

16

1

15

3,6

2,2

1,7

15

1,1

48

1,8

45

6,5

4,8

2,5

46

1,9

17

1

16

3,7

2,2

1,7

16

1,1

50

2

46

6,7

5

2,5

47

1,9

18

1,2

17

3,8

2,7

1,7

17

1,3

52

2

48

6,8

5

2,5

49

2,2

19

1,2

18

3,8

2,7

1,7

18

1,3

54

2

50

6,9

5

2,5

51

2,2

20

1,2

19

3,9

2,7

2

19

1,3

55

2

51

7

5

2,5

52

2,2

21

1,2

20

4

2,7

2

20

1,3

56

2

52

7

5

2,5

53

2,2

22

1,2

21

4,1

2,7

2

21

1,3

57

2

53

7,1

5,5

2,5

54

2,2

23

1,2

22

4,2

2,7

2

22

1,3

58

2

54

7,1

5,5

2,5

55

2,2

24

1,2

22

4,2

3,1

2

23

1,3

60

2

56

7,2

5,5

2,5

57

2,2

25

1,2

23

4,3

3,1

2

24

1,3

62

2

58

7,2

5,5

2,5

59

2,2

26

1,2

25

4,4

3,1

2

25

1,3

63

2

59

7,3

5,5

2,5

60

2,2

27

1,2

25

4,5

3,1

2

26

1,3

68

2,5

61

7,4

6,4

2,5

62

2,7

28

1,5

26

4,6

3,1

2

27

1,6

67

2,5

63

7,8

6,4

2,5

64

2,7

29

1,5

27

4,7

3,5

2

28

1,6

68

2,5

64

7,8

6,4

2,5

65

2,7

30

1,5

28

4,8

3,5

2

29

1,6

70

2,5

66

7,8

6,4

2,5

67

2,7

31

1,5

29

4,9

3,5

2,5

29

1,6

72

2,5

68

7,9

7

2,5

69

2,7

32

1,5

30

5

3,9

2,5

30

1,6

75

2,5

71

7,9

7

2,5

72

2,7

33

1,5

31

5,1

3,9

2,9

31

1,6

77

2,5

73

8

7

2,5

74

2,7

Fonte: Provenza (1960, p. 4 - 211). Tabela 18 - Anel elásco – Daí


93

Tabela 18 - Anel elásco – Daí

d1

s hll

d3

~a

~b

d5

d2

m min

d1

s hll

d3

~a

~b

d5

d2

m min

9,5

1

10

3

1,6

1,5

9,9

1,1

38

1,5

41

5,3

4

2,5

40

1,6

10

1

11

3,1

1,6

1,5

10

1,1

39

1,5

42

5,5

4

2,5

41

1,6

11

1

11

3,1

1,6

1,5

11

1,1

40

1,8

44

5,7

4

2,5

43

1,9

11

1

12

3,2

1,6

1,5

11

1,1

41

1,8

45

5,7

4

2,5

44

1,9

12

1

13

3,3

2

1,7

13

1,1

42

1,8

46

5,8

4

2,5

45

1,9

13

1

14

3,5

2

1,7

14

1,1

43

1,8

47

5,8

4,5

2,5

46

1,9

14

1

15

3,6

2

1,7

15

1,1

44

1,8

48

5,9

4,5

2,5

47

1,9

15

1

16

3,6

2

1,7

16

1,1

45

1,8

49

5,9

4,5

2,5

48

1,9

16

1

17

3,7

2

1,7

17

1,1

46

1,8

50

6

4,5

2,5

49

1,9

17

1

18

3,8

2

1,7

18

1,1

47

1,8

51

6,1

4,5

2,5

50

1,9

18

1

20

4

2,5

1,7

19

1,1

48

1,8

52

6,2

4,5

2,5

51

1,9

19

1

21

4

2,5

2

20

1,1

50

2

54

6,5

4,5

2,5

53

2,2

20

1

22

4

2,5

2

21

1,1

51

2

55

6,5

5,1

2,5

54

2,2

21

1

23

4,1

2,5

2

22

1,1

52

2

56

6,5

5,1

2,5

55

2,2

22

1

24

4,1

2,5

2

23

1,1

53

2

57

6,5

5,1

2,5

56

2,2

23

1,2

25

4,2

2,5

2

24

1,3

54

2

58

6,5

5,1

2,5

57

2,2

24

1,2

26

4,3

2,5

2

25

1,3

55

2

59

6,5

5,1

2,5

58

2,2

25

1,2

27

4,4

3

2

26

1,3

56

2

60

6,5

5,1

2,5

59

2,2

26

1,2

28

4,6

3

2

27

1,3

57

2

61

6,8

5,1

2,5

60

2,2

27

1,2

29

4,6

3

2

28

1,3

58

2

62

6,8

5,1

2,5

61

2,2

28

1,2

30

4,7

3

2

29

1,3

60

2

64

6,8

5,5

2,5

63

2,2

29

1,2

31

4,7

3

2

30

1,3

62

2

66

6,9

5,5

2,5

65

2,2

30

1,2

32

4,7

3

2

31

1,3

63

2

67

6,9

5,5

2,5

66

2,2

31

1,2

33

5,2

3,5

2,5

33

1,3

65

2,5

69

7

5,5

2,5

68

2,2

32

1,2

34

5,2

3,5

2,5

34

1,3

67

2,5

72

7

6

2,5

70

2,7

33

1,5

36

5,2

3,5

2,5

35

1,3

68

2,5

73

7,4

6

2,5

71

2,7

34

1,5

37

5,2

3,5

2,5

36

1,6

70

2,5

75

7,4

6

2,5

73

2,7

35

1,5

38

5,2

3,5

2,5

37

1,6

72

2,5

77

7,8

6,6

2,5

75

2,7

36

1,5

39

5,2

3,5

2,5

38

1,6

75

2,5

80

7,8

6,6

2,5

78

2,7

37

1,5

40

5,2

3,5

2,5

39

1,6

77

2,5

82

7,8

6,6

2,5

80

2,7

Fonte: Provenza (1960, p. 4 - 211).

94


Tabela 19 - Chavetas

Eixo

Chaveta

Canaletas Largura

d o r t e m â i D

Profundidade

Afastamentos ajuste c/ folga no

ajuste c/ folga no

Seção bxh l a n i m o N

de

até

6

8

2x2

8

10

3x3

10

12

4x4

12

17

5x5

17

22

6x6

22

30

8x7

30

38

10x8

38

44

12x8

44

50

14x9

50

58

16x10

58

65

18x11

65

75

20x12

75

85

22x14

85

95

25x14

95

110

28x16

110 130

32x18

130 150

36x20

150 170

40x22

170 200

45x25

200 230

50x28

230 260

56x32

260 290

63x32

290 330

70x36

330 380

80x40

380 440

90x45

440 500

100x50

2 3

9 H o x i E

+ 0,025 0

Raio r

0 1 D o b u C

+ 0,060 + 0,020

9 N o x i E

- 0,004 - 0,029

Eixo t1 9 S J o b u C

+ 0,012 - 0,013

a i c n e r 9 e P f r o e t b n i u / c c o n e t s u j a

- 0,006 - 0,031

4 5 6

+ 0,030 0

+ 0,078 + 0,030

0 -0,030

+ 0,015 - 0,015

- 0,012 - 0,042

8 10

+ 0,036 0

+ 0,098 + 0,040

0 - 0,036

+ 0,018 - 0,018

- 0,015 - 0,051

12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50

+ 0,043 0

0 - 0,043

+ 0,021 - 0,022

- 0,018 - 0,061

1,8 2,5 3,0

+ 0,062 0

+ 0,149 + 0,065

+ 0,180 + 0,080

0 - 0,052

0 - 0,062

+ 0,026 - 0,026

+ 0,031 - 0,031

- 0,022 - 0,074

- 0,026 - 0,088

90 100

+ 0,087 0

+ 0,220 + 0,100 + 0,260 + 0,120

0 - 0,074 0 - 0,087

+ 0,037 - 0,037 + 0,043 - 0,044

- 0,032 - 0,106 - 0,037 - 0,124

s o t n e m a t s a f A

1,0 + 0,1 0

1,4 1,8 2,3

+ 0,1 0

o o m m i i x n á í M M

0,2

0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,3

0,2

2,8

0,3

0,2

4,0

3,3

0,3

0,2

5,0

3,3

0,4

0,3

5,0

3,3

0,4

0,3

5,5

3,8

0,4

0,3

0,4

0,3

0,4

0,3

0,6

0,4

6,0

+ 0,2 0

4,3 4,4 4,9

+ 0,2 0

9,0

5,4

0,6

0,4

9,0

5,4

0,6

0,4

10,0

6,4

0,6

0,4

11,0

7,4

0,6

0,4

12,0

8,4

1,0

0,7

13,0

9,4

1,0

0,7

15,0

10,5

1,0

0,7

17,0

11,4

1,0

0,7

1,6

1,2

1,6

1,2

20,0 + 0,074 0

l a n i m o N

3,5

7,5 + 0,052 0

s o t n e m a t s a f A

1,2

7,0

56 63 70 80

Fonte: Provenza (1960, p. 4 - 43).

+ 0,120 + 0,050

l a n i m o N

Cubo t2

20,0

+ 0,3 0

12,4 12,4

+ 0,3 0

22,0

14,4

1,6

1,2

25,0

15,4

2,5

2,0

28,0

17,4

2,5

2,0

19,5

2,5

2,0

31,0


95

SENAI - Elementos de Máquinas

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