Elementos de Maquinas 1 - Modulo Especial Mecanica SENAI - Apostila

Departamento Regional de São Paulo Elementos de Máquinas 1 MÓDULOS ESPECIAIS MECÂNICA Escola SENAI Hessel Horácio Cherkassky Apresentação Este módulo tem como objetivo apresentar um estudo de Elementos de Máquina Nele você vai encontrar uma sequência de aulas cada uma delas correspondendo a um programa de televisão É importante que você assista à aula na TV e depois leia o texto correspondente no livro Como o assunto é extenso o módulo está apresentado em dois livros No primeiro livro você vai estudar elementos de fixação de apoio e elementos elásticos No segundo livro você vai estudar elementos de transmissão de vedação e sistemas de lubrificação Esses conhecimentos são indispensáveis à mecânica em geral Se você já trabalha numa indústria ou se tem uma empresa ou ainda se deseja trabalhar como mecânico precisa saber o que são Elementos de Máquina quais suas características funções e como são utilizados na prática Com esse conhecimento você ficará preparado por exemplo para operar máquinas e possivelmente corrigir defeitos que elas apresentem A maior parte das aulas apresenta informações teóricas e atividades práticas É importante que você saiba os conceitos que estão por trás de cada atividade prática porque assim você terá condições de compreender situações novas e resolver problemas que surgirem na sua casa no seu trabalho na sua vida Mesmo que você já tenha alguns conhecimentos de Elementos de Máquina procure assistir aos programas da TV e ler todas as aulas do livro Assim os conhecimentos que você já possui se tornarão mais sólidos Evite pular aulas porque apesar de as aulas se organizarem por módulos as informações estão relacionadas entre si Por exemplo o primeiro módulo do curso profissionalizante dá uma visão geral da mecânica para mostrar que o seu significado é muito mais amplo do que geralmente se pensa Com essa visão você vai entender melhor as aulas do segundo módulo que mostra como quase tudo na vida e em especial na mecânica tem que seguir normas O conhecimento dessas normas por sua vez tornase necessário para se compreender as demais aulas como as deste módulo em que todos os elementos de máquina são normalizados Neste módulo cada aula se inicia com uma Introdução Introdução Introdução Introdução Introdução para que você seja estimulado a pensar e a se interessar pelo assunto abordado No final de cada aula são apresentados exercícios exercícios exercícios exercícios exercícios É importante que você os faça e confira suas respostas com as do gabarito apresentado no final do livro Dessa forma você poderá ver o que errou e acertou Não se preocupe com erros Descobrir um erro e consertálo é um meio valioso de aprender e guardar para sempre aquilo que se aprendeu No fim do curso você terá adquirido uma série de conhecimentos de mecânica que o ajudarão a compreender melhor o universo da mecânica e a importância de ser um profissional nessa área Autores Autores Autores Autores Autores Nívia Gordo Joel Ferreira Professores Colaboradores Professores Colaboradores Professores Colaboradores Professores Colaboradores Professores Colaboradores Antonio Sergio da Gama Osvaldo Caetano Osvaldo Santana João Gelezoglio Edson Lemes Edilson Lopes de Aquino Silvio Pereira do Vale Ademir Costacurta Robervaldo de Andrade José Gilson de Oliveira Renato Beserra Luis Bretoni João Leão Nivaldo Silva Braz Dagoberto Gregório Maria Tereza MMoraes Roson Ilustrações Técnicas e Digitação Ilustrações Técnicas e Digitação Ilustrações Técnicas e Digitação Ilustrações Técnicas e Digitação Ilustrações Técnicas e Digitação Luiz Thomazi Filho coordenação Gilvan Lima da Silva Izael Galvani José Joaquim Pecegueiro José Luciano de Souza Filho Marcos Antônio Oldigueri Madalena Ferreira da Silva Maria Verônica Rodrigues de Oliveira Ricardo Gilius Ferreira Introdução aos elementos de fixação Elementos de fixação constitui uma unidade de 13 aulas que faz parte do módulo Elementos de Máquinas Nessa unidade você vai estudar os principais elementos de fixação rebites pinos cavilhas cupilhas ou contrapinoss parafusos porcas arruelas anéis elásticos e chavetas Você pode estar pensando por que deve estudar esses elementos não é A resposta é simples como mecânico você precisa necessariamente conhecer tudo sobre máquinas inclusive suas peças que são unidas ou fixadas entre si Assim você ficará capacitado para operar máquinas identificar seus possíveis defeitos e até mesmo corrigilos Na primeira aula você terá uma visão geral de todos os elementos de fixação que serão estudados ao longo das 12 aulas seguintes As aulas 2 a 5 apresentam informações sobre rebites pinos cavilhas cupilhas ou contrapinoss Nas aulas 6 a 9 você vai conhecer parafusos suas características forma de uso tipos e os cálculos necessários para seu emprego na prática Nas aulas 10 a 13 você vai estudar com detalhes porcas arruelas anéis elásticos e chavetas De cada um desses elementos de fixação você terá informações relativas a características material de fabricação função forma de uso desenho técnico e cálculos necessários para fixação de peças Elementos de fixação Se você vai fazer uma caixa de papelão possivelmente usará cola fita adesiva ou grampos para unir as partes da caixa Por outro lado se você pretende fazer uma caixa ou engradado de madeira usará pregos ou taxas para unir as partes Na mecânica é muito comum a necessidade de unir peças como chapas perfis e barras Qualquer construção por mais simples que seja exige união de peças entre si Entretanto em mecânica as peças a serem unidas exigem elementos próprios de união que são denominados elementos de fixação Numa classificação geral os elementos de fixação mais usados em mecânica são rebites pinos cavilhas parafusos porcas arruelas chavetas etc Você vai estudar cada um desses elementos de fixação para conhecer suas características o material de que é feito suas aplicações representação simbologia e alguns cálculos necessários para seu emprego A união de peças feita pelos elementos de fixação pode ser de dois tipos móvel ou permanente No tipo de união móvel os elementos de fixação podem ser colocados ou retirados do conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas É o caso por exemplo de uniões feitas com parafusos porcas e arruelas No tipo de união permanente os elementos de fixação uma vez instalados não podem ser retirados sem que fiquem inutilizados É o caso por exemplo de uniões feitas com rebites e soldas Tanto os elementos de fixação móvel como os elementos de fixação permanente devem ser usados com muita habilidade e cuidado porque são geralmente os componentes mais frágeis da máquina Assim para projetar um conjunto mecânico é preciso escolher o elemento de fixação adequado ao tipo de peças que irão ser unidas ou fixadas Se por exemplo unirmos peças robustas com elementos de fixação fracos e mal planejados o conjunto apresentará falhas e poderá ficar inutilizado Ocorrerá portanto desperdício de tempo de materiais e de recursos financeiros Ainda é importante planejar e escolher corretamente os elementos de fixação a serem usados para evitar concentração de tensão nas peças fixadas Essas tensões causam rupturas nas peças por fadiga do material Tipos de elementos de fixação Para você conhecer melhor alguns elementos de fixação apresentamos a seguir uma descrição simples de cada um deles Rebite O rebite é formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça É fabricado em aço alumínio cobre ou latão É usado para fixação permanente de duas ou mais peças Pino O pino une peças articuladas Nesse tipo de união uma das peças pode se movimentar por rotação Fatiga de material significa queda de resistência ou enfraquecimento do material devido a tensões e constantes esforços Cavilha A cavilha une peças que não são articuladas entre si Contrapino ou cupilha O contrapino ou cupilha é uma haste ou arame com forma semelhante à de um meiocilindro dobrado de modo a fazer uma cabeça circular e tem duas pernas desiguais Introduzse o contrapino ou cupilha num furo na extremidade de um pino ou parafuso com porca castelo As pernas do contrapino são viradas para trás e assim impedem a saída do pino ou da porca durante vibrações das peças fixadas Parafuso O parafuso é uma peça formada por um corpo cilíndrico roscado e uma cabeça que pode ter várias formas Porca A porca tem forma de prisma de cilindro etc Apresenta um furo roscado Através desse furo a porca é atarraxada ao parafuso Arruela A arruela é um disco metálico com um furo no centro O corpo do parafuso passa por esse furo Anel elástico O anel elástico é usado para impedir deslocamento de eixos Serve também para posicionar ou limitar o movimento de uma peça que desliza sobre um eixo Chaveta A chaveta tem corpo em forma prismática ou cilíndrica que pode ter faces paralelas ou inclinadas em função da grandeza do esforço e do tipo de movimento que deve transmitir Alguns autores classificam a chaveta como elementos de fixação e outros autores como elementos de transmissão Na verdade a chaveta desempenha as duas funções Marque com um X a resposta correta Exercício 1 A união de peças é feita com elementos de máquinas de a transmissão b fixação c vedação Exercício 2 Rebites cavilhas pinos são elementos de máquinas de a transmissão b articulação c fixação Exercício 3 Uma fixação com elementos de máquinas pode ser a móvel ou permanente b móvel ou articulada c fixa ou permanente Exercício 4 Numa união permanente você usa a pino ou chaveta b solda ou rebite c porca ou arruela A U L A 2 Rebites 1 Introdução Um mecânico tem duas tarefas consertar uma panela cujo cabo caiu e unir duas barras chatas para fechar uma grade A questão é a seguinte qual elemento de fixação é o mais adequado para Solda ou rebite Nos dois casos é necessário fazer uniões permanentes Que o cabo fique bem fixado à panela e que as duas barras fiquem bem fixadas entre si A solda é um bom meio de fixação mas por causa do calor ela causa alterações na superfície da panela e das barras O elemento mais indicado portanto é o rebite Como vimos na aula anterior a fixação por rebites é um meio de união permanente O mecânico usou rebites para consertar a panela e unir as grades Veja o resultado Devido à importância dos rebites como elementos de fixação permanente eles serão estudados nesta e nas duas aulas a seguir Um rebite compõese de um corpo em forma de eixo cilíndrico e de uma cabeça A cabeça pode ter vários formatos Os rebites são peças fabricadas em aço alumínio cobre ou latão Unem rigidamente peças ou chapas principalmente em estruturas metálicas de reservatórios caldeiras máquinas navios aviões veículos de transporte e treliças A fixação das pontas da lona de fricção do disco de embreagem de automóvel é feita por rebites Outro exemplo de aplicação visto na mesma figura é a fixação da lona de fricção da sapata de freio de automóvel O rebite também é usado para fixação de terminais de cintas e lona Tipos de rebite e suas proporções O quadro a seguir mostra a classificação dos rebites em função do formato da cabeça e de seu emprego em geral AULA 2 TIPOS DE REBITE FORMATO DA CABEÇA EMPREGO Cabeça redonda larga Largamente utilizados devido à resistência que oferecem Cabeça redonda estreita Cabeça escareada chata larga Empregados em uniões que não admitem saliências Cabeça escareada chata estreita Cabeça escareada com calota Empregados em uniões que admitem pequenas saliências Cabeça tipo panela Cabeça cilíndrica Usados nas uniões de chapas com espessura máxima de 7 mm 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 rebites Os valores que aparecem nas ilustrações são constantes ou seja nunca mudam Cabeça redonda larga Cabeça redonda estreita Cabeça escareada chata larga Cabeça escareada chata estreita Cabeça escareada com calota Cabeça tipo panela Cabeça cilíndrica O que significa 2d para um rebite de cabeça redonda larga por exemplo Significa que o diâmetro da cabeça desse rebite é duas vezes o diâmetro 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 5 mm 10 mm Essa forma de cálculo é a mesma para os demais rebites O quadro apresenta alguns tipos de rebite segundo a forma de suas cabeças Mas é grande a variedade dos tipos de rebite Um mecânico precisa conhecer o maior número possível para saber escolher o mais adequado a cada trabalho a ser feito Vamos ver outros exemplos Em estruturas metálicas você vai usar rebites de aço de cabeça redonda Diâmetros padronizados de 10 até 36 mm d Comprimentos úteis padronizados de 10 até 150 mm L Em serviços de funilaria você vai empregar principalmente rebites com cabeça redonda ou com cabeça escareada Veja as figuras que representam esses dois tipos de rebites e suas dimensões d 16 até 6 mm L 3 até 40 mm D 16 d K 07 d cabeça redonda d 3 até 5 mm L 3 até 40 mm D 24 até 18 d K 03 d cabeça escareada Existem também rebites com nomes especiais de tubo de alojamento explosivo etc O rebite explosivo contém uma pequena cavidade cheia de carga explosiva Ao se aplicar um dispositivo elétrico na cavidade ocorre a explosão Para que você conheça um pouco esses rebites com denominações especiais apresentamos ilustrações de alguns deles além desses rebites destacase pela sua importância o rebite de repuxo conhecido por rebite pop É um elemento especial de união empregado para fixar peças com rapidez economia e simplicidade Abaixo mostramos a nomenclatura de um rebite de repuxo Daba abaulada Kaba escareada ødiâmetro do rebite Hdiâmetro da aba haltura da aba faltura da aba escareada Lcomprimento do rebite Os rebites de repuxo podem ser fabricados com os seguintes materiais metálicos açocarbono aço inoxidável alumínio cobre monel liga de níquel e cobre Especificação de rebites Vamos supor que você precise unir peças para fazer uma montagem com barras de metal ou outro tipo de peça Se essa união for do tipo de fixação permanente você vai usar rebites Para adquirir os rebites adequados ao seu trabalho é necessário que você conheça suas especificações ou seja de que material é feito o tipo de sua cabeça o diâmetro do seu corpo o seu comprimento útil O comprimento útil do rebite corresponde à parte do corpo que vai formar a união A parte que vai ficar fora da união é chamada sobra necessária e vai ser usada para formar a outra cabeça do rebite No caso de rebite com cabeça escareada a altura da cabeça do rebite também faz parte do seu comprimento útil O símbolo usado para indicar comprimento útil é L e o símbolo para indicar a sobra necessária é z Na especificação do rebite é importante você saber qual será o seu comprimento útil L e a sobra necessária z Nesse caso é preciso levar em conta o diâmetro do rebite o tipo de cabeça a ser formado o modo como vai ser fixado o rebite a frio ou a quente As figuras mostram o excesso 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 Para solicitar ou comprar rebites você deverá indicar todas as especificações Por exemplo material do rebite rebite de aço 1006 1010 tipo de cabeça redondo diâmetro do corpo 14 34 de comprimento útil Normalmente o pedido de rebites é feito conforme o exemplo Rebite de alumínio cabeça chata de 332 12 Para verificar sua aprendizagem faça os exercícios a seguir Exercícios Marque com um X a resposta correta Exercício 1 Para união permanente de duas ou mais peças são usados os seguintes elementos de fixação a rebites e solda b rebites e chavetas c rebites e arruelas d rebites e porcas Exercício 2 Quando se deseja uma união permanente em que as superfícies das peças não sejam modificadas devido ao calor devese usar a solda b parafuso c rebite d chaveta Exercício 3 Um rebite compõese de a cabeça e pontas b corpo e cabeça c corpo e pontas d cabeça e pino Exercício 4 Na especificação de um rebite devese levar em conta a Material de fabricação tipo de cabeça diâmetro do corpo e comprimento útil b Material de fabricação tipo do corpo diâmetro da cabeça c Material de fabricação tipo de cabeça e comprimento útil d Material de fabricação comprimento útil e tipo de cabeça A U L A 3 Rebites II Você já tem uma noção do que é rebite e de como ele deve ser especificado de acordo com o trabalho a ser feito Mas como você vai proceder na prática para fixar duas peças entre si usando rebites Em outras palavras como você vai fazer a rebitagem Na rebitagem você vai colocar os rebites em furos já feitos nas peças a serem unidas Depois você vai dar forma de cabeça no corpo dos rebites Esse procedimento está ilustrado nestas três figuras Processos de rebitagem A segunda cabeça do rebite pode ser feita por meio de dois processos manual e mecânico Processo manual Esse tipo de processo é feito à mão com pancadas de martelo Antes de iniciar o processo é preciso comprimir as duas superfícies metálicas a serem unidas com o auxílio de duas ferramentas o contraestampo que fica sob as chapas e o repuxador que é uma peça de aço com furo interno no qual é introduzida a ponta saliente do rebite repuxador contraestampo Após as chapas serem prensadas o rebite é martelado até encorpar isto é dilatar e preencher totalmente o furo Depois com o martelo de bola o rebite é boleado ou seja é martelado até começar a se arredondar A ilustração mostra o boleamento Em seguida o formato da segunda cabeça é feito por meio de outra ferramenta chamada estampo em cuja ponta existe uma cavidade que será usada como matriz para a cabeça redonda Processo mecânico O processo mecânico é feito por meio de martelo pneumático ou de rebitadeiras pneumáticas e hidráulicas O martelo pneumático é ligado a um compressor de ar por tubos flexíveis e trabalha sob uma pressão entre 5 Pa 7 Pa controlada pela alavanca do cabo O martelo funciona por meio de um pistão ou êmbolo que impulsiona a ferramenta existente na sua extremidade Essa ferramenta é o estampo que dá a forma à cabeça do rebite e pode ser trocado dependendo da necessidade Abaixo ilustramos em corte um tipo de martelo pneumático para rebitagem Pa vem de Pascal e significa a força de 1 Newton N aplicada à superfície de 1 metro quadrado m² Newton é a força necessária para deslocar uma peça de 1 kg a uma distância de 1 metro em 1 segundo sobre uma superfície sem atrito A rebitadeira pneumática ou hidráulica funciona por meio de pressão contínua Essa máquina tem a forma de um C e é constituída de duas garras uma fixa e outra móvel com estampos nas extremidades Se comparamos o sistema manual com o mecânico veremos que o sistema manual é utilizado para rebitar em locais de difícil acesso ou peças pequenas A rebitagem por processo mecânico apresenta vantagens principalmente quando é usada a rebitadeira pneumática ou hidráulica Essa máquina é silenciosa trabalha com rapidez e permite rebitamento mais resistente pois o rebite preenche totalmente o furo sem deixar espaço Entretanto as rebitadeiras são máquinas grandes e fixas e não trabalham em qualquer posição Nos casos em que é necessário o deslocamento da pessoa e da máquina é preferível o uso do martelo pneumático Rebitagem a quente e a frio Tanto a rebitagem manual como a mecânica podem ser feitas a quente ou a frio Na rebitagem a quente o rebite é aquecido por meio de fornos a gás elétricos ou maçarico até atingir a cor vermelhobrilhante Depois o rebite é martelado à mão ou à máquina até adquirir o formato Os fornos possibilitam um controle perfeito da temperatura necessária para aquecer o rebite Já o maçarico apresenta a vantagem de permitir o deslocamento da fonte de calor para qualquer lugar A rebitagem a quente é indicada para rebites com diâmetro superior a 635 mm sendo aplicada especialmente em rebites de aço A rebitagem a frio é feita por martelamento simples sem utilizar qualquer fonte de calor É indicada para rebites com diâmetro de até 63 mm se o trabalho for à mão e de 10 mm se for à máquina Usase na rebitagem a frio rebites de aço alumínio etc Ferramentas para rebitagem Você vai ver um exemplo de como se faz rebitagem usando rebite de cabeça escareada chata Assim você terá uma noção do processo de rebitagem Antes porém é preciso que você conheça as principais ferramentas usadas na rebitagem estampo contraestampo e repuxador Estampo É uma ferramenta usada para dar forma a uma peça O estampo utilizado na rebitagem manual é feito de aço temperado e apresenta três partes cabeça corpo e ponta Na ponta existe um rebaixo utilizado para dar formato final à segunda cabeça do rebite Contraestampo O contraestampo é na verdade um estampo colocado em posição oposta à do estampo Também é de aço temperado e apresenta um rebaixo semiesférico no qual é introduzida a cabeça do rebite O rebaixo semiesférico pode apresentar vários diâmetros a fim de alojar cabeças de rebites de diversas dimensões Abaixo mostramos um modelo de contraestampo No caso de peças pequenas podese utilizar o contraestampo fixo a uma morsa no caso de peças grandes o contraestampo pode ser apoiado no piso sobre uma chapa de proteção Repuxador O repuxador comprime as chapas a serem rebitadas É feito de aço temperado e apresenta três partes cabeça corpo e face Na face existe um furo que aloja a extremidade livre do rebite Exemplo de rebitagem manual Nesse exemplo você vai ver toda a sequência de operações de uma rebitagem usandose rebites de cabeça escareada chata Processo de execução 1 Prepare o material Elimine as rebarbas dos furos a fim de assegurar uma boa aderência entre as chapas 2 Alinhe as chapas Se necessário prenda as chapas com grampos alicates de pressão ou morsa manual Se houver furos que não coincidam passe o alargador 3 Prepare os rebites Calcule o comprimento do rebite de acordo com o formato da cabeça Se necessário corte o rebite e rebarbeo 4 Rebite Inicie a rebitagem pelos extremos da linha de rebitagem Apóie as chapas sobre uma base sólida e repuxe os rebites A base sólida deve estar sempre limpa ou seja livre de partículas sólidas As pancadas iniciais sobre os rebites devem ser aplicadas com a face de impacto do martelo e devem ser perpendiculares em relação aos rebites Boleie os rebites com a bola do martelo a fim de preencher todo o escareado Termine a rebitagem dando pancadas com a face do martelo Evite dar pancadas desnecessárias sobre os rebites pois isto tornaos duros e frágeis Para verificar sua aprendizagem faça os exercícios a seguir Exercícios Marque com um X a resposta correta Exercício 1 Unir peças com rebites é um processo chamado a martelamento b rebitagem c usinagem d escareamento Exercício 2 O processo de rebitagem que não usa fonte de calor chamase a processo a quente b processo a frio c processo natural d processo artificial Exercício 3 A rebitagem por meio de martelo pneumático é um processo a manual b eletrônico c automático d mecânico Exercício 4 Na rebitagem por processo mecânico em que é necessário o deslocamento do operador e da máquina recomendase o uso de a martelo pneumático b martelo de bola c rebitadeira hidráulica d rebitadeira pneumática Exercício 5 As principais ferramentas usadas em rebitagem são a estampo contraestampo repuxador b estampo alicate repuxador c estampo repuxador morsa d estampo contraestampo solda Rebites III Para rebitar peças não basta você conhecer rebites e os processos de rebitagem Se por exemplo você vai rebitar chapas é preciso saber que tipo de rebitagem vai ser usado de acordo com a largura e o número de chapas a aplicação e o número de fileiras de rebites Ainda você precisará fazer cálculos para adequar os rebites à espessura das chapas Essas duas questões serão estudadas nesta aula Além delas você vai ver quais erros podem ser cometidos na rebitagem e como poderá corrigilos Introdução Tipos de rebitagem Os tipos de rebitagem variam de acordo com a largura das chapas que serão rebitadas e o esforço a que serão submetidas Assim temos a rebitagem de recobrimento de recobrimento simples e de recobrimento duplo Rebitagem de recobrimento Na rebitagem de recobrimento as chapas são apenas sobrepostas e rebitadas Esse tipo destinase somente a suportar esforços e é empregado na fabricação de vigas e de estruturas metálicas Rebitagem de recobrimento simples É destinada a suportar esforços e permitir fechamento ou vedação É empregada na construção de caldeiras a vapor e recipientes de ar comprimido Nessa rebitagem as chapas se justapõem e sobre elas estendese uma outra chapa para cobrilas Rebitagem de recobrimento duplo Usada unicamente para uma perfeita vedação É empregada na construção de chaminés e recipientes de gás para iluminação As chapas são justapostas e envolvidas por duas outras chapas que as recobrem dos dois lados Quanto ao número de rebites que devem ser colocados podese ver que dependendo da largura das chapas ou do número de chapas que recobrem a junta é necessário colocar uma duas ou mais fileiras de rebites Quanto à distribuição dos rebites existem vários fatores a considerar o comprimento da chapa a distância entre a borda e o rebite mais próximo o diâmetro do rebite e o passo O passo é a distância entre os eixos dos rebites de uma mesma fileira O passo deve ser bem calculado para não ocasionar empenamento das chapas No caso de junções que exijam boa vedação o passo deve ser equivalente a duas vezes e meia ou três vezes o diâmetro do corpo do rebite A distância entre os rebites e a borda das chapas deve ser igual a pelo menos uma vez e meia o diâmetro do corpo dos rebites mais próximos a essa borda O cálculo de distribuição dos rebites é feito por projetistas que deverão levar em conta a finalidade da rebitagem o esforço que as chapas sofrerão o tipo de junta necessário e a dimensão das chapas entre outros dados do projeto Por essa razão o profissional encarregado pela rebitagem receberá os cálculos já prontos junto com o projeto a ser executado Cálculos para rebitagem Para rebitar é preciso escolher o rebite adequado em função da espessura das chapas a serem fixadas 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 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 se multiplique esse valor por 15 segundo a fórmula d 15 S onde d diâmetro S menor espessura 15 constante ou valor predeterminado Exemplo para rebitar duas chapas de aço uma com espessura de 5 mm e outra com espessura de 4 mm qual o diâmetro do rebite Solução d 15 S d 15 4 mm d 60 mm Geralmente os rebites comerciais são fornecidos com as dimensões em polegadas portanto é necessário escolher um rebite com um valor que mais se aproxime da dimensão obtida em milímetros pelo cálculo Assim no exemplo acima o rebite comercial que mais se aproxima da dimensão 60mm é o rebite de diâmetro 14 Cálculo do diâmetro do furo O diâmetro do furo pode ser calculado multiplicandose o diâmetro do rebite pela constante 106 Matematicamente podese escrever dF dR 106 onde dF diâmetro do furo dR diâmetro do rebite 106 constante ou valor predeterminado Exemplo qual é o diâmetro do furo para um rebite com diâmetro de 635 mm Solução dF dR 106 dF 635 106 dF 673 mm Portanto o diâmetro do furo será de 673 mm Cálculo do comprimento útil do rebite O cálculo desse comprimento é feito por meio da seguinte fórmula L y d S onde L comprimento útil do rebite y constante determinada pelo formato da cabeça do rebite d diâmetro do rebite S soma das espessuras das chapas Para rebites de cabeça redonda e cilíndrica temos L 15 d S Para rebites de cabeça escareada temos L 1 d S Exemplos 1 Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça redonda com diâmetro de 3175 mm para rebitar duas chapas uma com 2 mm de espessura e a outra com 3 mm Solução L y d S L 15 3175 5 L 4762 5 L 976 mm O comprimento do útil rebite deve ser de 976 mm 2 Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça escareada com diâmetro de 476 mm para rebitar duas chapas uma com 3 mm de espessura e a outra com 7 mm de espessura Solução L y d S L 1 476 10 L 476 10 L 1476 mm O comprimento do útil rebite deve ser de 14 mm Defeitos de rebitagem É preciso fazer bem feita a rebitagem para assegurar a resistência e a vedação necessárias às peças unidas por rebites Os defeitos por menores que sejam representam enfraquecimento e instabilidade da união Alguns desses defeitos somente são percebidos com o passar do tempo por isso é preciso estar bem atento e executar as operações de rebitagem com a maior precisão possível Os principais defeitos na rebitagem são devidos geralmente ao mau preparo das chapas a serem unidas e à má execução das operações nas fases de rebitagem Os defeitos causados pelo mau preparo das chapas são Furo fora do eixo formando degraus Nesse caso o corpo rebitado preenche o vão e assume uma forma de rebaixo formando uma incisão ou corte o que diminui a resistência do corpo Chapas mal encostadas Nesse caso o corpo do rebite preenche o vão existente entre as chapas encunhandose entre elas Isso produz um engrossamento da seção do corpo do rebite reduzindo sua resistência Diâmetro do furo muito maior em relação ao diâmetro do rebite O rebatimento não é suficiente para preencher a folga do furo Isso faz o rebite assumir um eixo inclinado que reduz muito a pressão do aperto Os defeitos causados pela má execução das diversas operações e fases de rebitagem são Aquecimento excessivo do rebite Quando isso ocorre o material do rebite terá suas características físicas alteradas pois após esfriar o rebite contraise e então a folga aumenta Se a folga aumentar ocorrerá o deslizamento das chapas Rebitagem descentralizada Nesse caso a segunda cabeça fica fora do eixo em relação ao corpo e à primeira cabeça do rebite e com isso perde sua capacidade de apertar as chapas Mal uso das ferramentas para fazer a cabeça A cabeça do rebite é rebatida erradamente e apresenta irregularidades como rebarbas ou rachaduras O comprimento do corpo do rebite é pequeno em relação à espessura da chapa Nessa situação o material disponível para rebitar a segunda cabeça não é suficiente e ela fica incompleta com uma superfície plana Eliminação dos defeitos Para eliminar os defeitos é preciso remover a cabeça do rebite Isso pode ser feito por três processos com talhadeira com lima e com esmerilhadeira Eliminação com talhadeira A cabeça do rebite é aberta em duas partes e depois extraída A cabeça do rebite pode ser extraída inteira com uma talhadeira trabalhando do lado Depois de eliminada uma das cabeças o restante do rebite é extraído com um sacapinos sobre o qual se aplicam alguns golpes com o martelo Eliminação com esmerilhadeira A esmerilhadeira é uma máquinaferramenta que desgasta o material por meio da ação abrasiva exercida pelo rebolo A cabeça do rebite pode ser esmerilhada e o corpo retirado com sacapinos ou por meio de furação Abaixo é ilustrado um rebolo esmerilhando a cabeça de um rebite e uma broca removendoo em seguida Eliminação com lima A lima é usada quando se trata de chapas finas que não podem sofrer deformações O corpo do rebite pode ser retirado por meio de furação com broca de diâmetro pouco menor que o diâmetro do rebite Para finalizar algumas recomendações sobre procedimentos de segurança durante as operações de rebitagem Use óculos de segurança Use protetor auricular durante todo o trabalho Escreva com giz a palavra quente na peça onde houver rebites aquecidos Verifique se todas as ferramentas estão em ordem antes de iniciar o trabalho Tome cuidado quando executar rebitagem à máquina é preciso saber operála corretamente Vamos testar sua aprendizagem Responda às questões dos exercícios Exercícios Marque com um X a resposta correta Exercício 1 Os principais tipos de rebitagem são a recobrimento simples e duplo b recobrimento recobrimento simples e duplo c recobrimento recobrimento simples e paralelo Exercício 2 Na rebitagem de recobrimento as chapas são a sobrepostas e fundidas b sobrepostas e marteladas c sobrepostas e rebitadas Exercício 3 Na vedação de chaminés usase o seguinte tipo de rebitagem a recobrimento b recobrimento duplo c recobrimento simples Exercício 4 A rebitagem envolve cálculos relativos a a espessura da chapa diâmetro do furo e comprimento excedente do rebite b espessura da chapa diâmetro do corpo e da cabeça do rebite c espessura da chapa diâmetro do furo e da cabeça do rebite Exercício 5 Calcular o diâmetro do rebite para unir duas chapas de aço uma com espessura de 3 mm e outra com espessura de 6 mm Exercício 6 Qual deve ser o diâmetro do furo que vai receber um rebite com 516 de diâmetro Exercício 7 Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça redonda com diâmetro de 14 para rebitar duas chapas uma com 316 de espessura e outra com 14 Exercício 8 Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça escareada com diâmetro de 18 para rebitar duas chapas uma com 116 de espessura e outra com 316 A U L A 5 Pinos e cupilhas Introdução Até agora você estudou rebites que constituem um dos principais elementos de fixação Mas existem outros elementos que um mecânico deve conhecer como pinos cavilhas e cupilhas ou contrapinos O que são pinos cavilhas e cupilhas Como e quando são usados Para que servem Este é o assunto desta aula Vamos estudálo Pinos e cavilhas Os pinos e cavilhas têm a finalidade de alinhar ou fixar os elementos de máquinas permitindo uniões mecânicas ou seja uniões em que se juntam duas ou mais peças estabelecendo assim conexão entre elas Veja os exemplos abaixo As cavilhas também são chamados pinos estriados pinos entalhados pinos ranhurados ou ainda rebite entalhado 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 movimenta 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 superficial material tratamento térmico Pinos Os pinos são usados em junções resistentes a vibrações Há vários tipos de pino segundo sua função Tipo Função 1 Pino cônico Ação de centragem 2 Pino cônico com haste roscada A ação de retirada do pino de furos cegos é facilitada por um simples aperto da porca 3 Pino cilíndrico Requer um furo de tolerâncias rigorosas e é utilizado quando são aplicadas as forças cortantes 4 Pino elástico ou pino tubular partido Apresenta elevada resistência ao corte e pode ser assentado em furos com variação de diâmetro considerável 5 Pino de guia Serve para alinhar elementos de máquinas A distância entre os pinos deve ser bem calculada para evitar o risco de ruptura Para especificar pinos e cavilhas devese levar em conta seu diâmetro nominal seu comprimento e função do pino indicada pela respectiva norma Exemplo Um pino de diâmetro nominal de 15mm com comprimento de 20mm a ser utilizado como pino cilíndrico é designado pino cônico 10 x 60 DIN 1 Cavilha 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 Sua fixação é feita diretamente no furo aberto por broca dispensandose o acabamento e a precisão do furo alargado Classificação de cavilhas Segue uma tabela de classificação de cavilhas segundo tipos normas e utilização Tipo Norma Utilização KS 1 DIN 1471 Fixação e junção KS 2 DIN 1472 Ajustagem e articulação 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 e ajustagem KS 6 e 7 Ajustagem e fixação de molas e correntes KS 9 Utilizado 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 Articulação de peças KS 11 e 12 Fixação de eixos de roletes e manivelas KN 4 DIN 1476 Fixação de blindagens chapas e dobradiças sobre metal KN 5 DIN 1477 KN 7 Eixo de articulação de barras de estruturas tramelas ganchos roletes e polias Cupilha ou contrapin o Cupilha é um arame de secção semicircular dobrado de modo a formar um corpo cilíndrico e uma cabeça Sua função principal é a de travar outros elementos de máquinas como porcas AULA 5 Pino cupilhado Nesse caso a cupilha não entra no eixo mas no próprio pino O pino cupilhado é utilizado como eixo curto para uniões articuladas ou para suportar rodas polias cabos etc Exercícios Marque com X a resposta correta Exercício 1 Para alinhar ou fixar elementos de máquina usase a chaveta b contrapiso c pino Exercício 2 A fixação do pino estriado é feita em furo executado por meio de a broca b martelo c solda Exercício 3 Para fixar outros elemetos de máquinas como porcas pinos etc usase a pino cônico b cavilha lisa c cupilha AULA 6 Parafusos I Um motorista distraído passou com o carro sobre um grande buraco Sentiu que o carro começou a se desgovernar Parou acostamento e para seu espanto viu uma roda quase solta Que fazer Por sorte apareceu um mecânico que rapidamente colocou a roda Explicou que com a grande vibração do carro os parafusos da roda se afrouxaram e conseqüentemente a roda se soltou Essa situação pode darlhe uma idéia da importância de parafusos Por isto esta e as próximas três aulas têm o objetivo de apresentarlhe informações sobre parafusos Esse conhecimento é indispensável para quem trabalha na área de mecânica Todo parafuso tem rosca de diversos tipos Para você compreender melhor a noção de parafuso e as suas funções vamos antes conhecer roscas Introdução Roscas Rosca é um conjunto de filetes em torno de uma superfície cilíndrica As roscas podem ser internas ou externas As roscas internas encontramse no interior das porcas As roscas externas se localizam no corpo dos parafusos AULA 6 As roscas permitem a união e desmontagem de peças Permitem também movimento de peças O parafuso que movimenta a mandíbula móvel da morsa é um exemplo de movimento de peças Os filetes das roscas apresentam vários perfis Esses perfis sempre uniformes dão nome às roscas e condicionam sua aplicação TIPOS DE ROSCAS PERFIS PERFIL DE FILETE APLICAÇÃO Parafusos e porcas de fixação na união de peças Ex Fixação da roda do carro Parafusos que transmitem movimento suave e uniforme Ex Fusos de máquinas Parafusos de grandes diâmetros sujeitos a grandes esforços Ex Equipamentos ferroviários Parafusos que sofrem grandes esforços e choques Ex Prensas e morsas Parafusos que exercem grande esforço num só sentido Ex Macacos de catraca rosca dentedeserra quadrado redondo trapezoidal triangular rosca do parafuso corpo do parafuso peça 1 peça 2 mandíbula móvel mandíbula fixa parafuso Sentido de direção da rosca Dependendo da inclinação dos filetes em relação ao eixo do parafuso as roscas ainda podem ser direita e esquerda Portanto as roscas podem ter dois sentidos à direita ou à esquerda Na rosca direita o filete sobe da direita para a esquerda conforme a figura Na rosca esquerda o filete sobe da esquerda para a direita conforme a figura Nomenclatura da rosca Independentemente da sua aplicação as roscas têm os mesmos elementos variando apenas os formatos e dimensões P passo em mm d diâmetro externo d1 diâmetro interno d2 diâmetro do flanco α ângulo do filete f fundo do filete i ângulo da hélice c crista D diâmetro do fundo da porca D1 diâmetro do furo da porca h1 altura do filete da porca h altura do filete do parafuso Roscas triangulares As roscas triangulares classificamse segundo o seu perfil em três tipos rosca métrica rosca whitworth rosca americana Para nosso estudo vamos detalhar apenas dois tipos a métrica e a whitworth Rosca métrica ISO normal e rosca métrica ISO fina NBR 9527 Ângulo do perfil da rosca a 60º Diâmetro menor do parafuso Ø do núcleo d1 d 12268P Diâmetro efetivo do parafuso Ø médio d2 D2 d 06495P Folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso f 0045P Diâmetro maior da porca D d 2f Diâmetro menor da porca furo D1 d 10825P Diâmetro efetivo da porca Ø médio D2 d2 Altura do filete do parafuso he 061343P Raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso rre 014434P Raio de arredondamento da raiz do filete da porca rri 0063P A rosca métrica fina num determinado comprimento possui maior número de filetes do que a rosca normal Permite melhor fixação da rosca evitando afrouxamento do parafuso em caso de vibração de máquinas Exemplo em veículos Rosca Whitworth normal BSW e rosca Whitworth fina BSF Fórmulas a 55º P 1 nº de fios hi he 06403P rri rre 01373P d D d1 d 2he D2 d2 d he A fórmula para confecção das roscas Whitworth normal e fina é a mesma Apenas variam os números de filetes por polegada Utilizando as fórmulas anteriores você obterá os valores para cada elemento da rosca Para facilitar a obtenção desses valores apresentamos a seguir as tabelas das roscas métricas de perfil triangular normal e fina e Whitworth normal BSW e Whitworth fina BSF TABELAS DE ROSCAS ROSCA MÉTRICA DE PERFIL TRIANGULAR SÉRIE NORMAL EXTERNA PARAFUSO INTERNA PORCA EXTERNA E INTERNA PARAFUSO E PORCA Maior nominal Menor Altura do filete Raio da raiz da rosca externa Maior Menor Raio da raiz da rosca interna Passo Efetivo d mm d1 mm he mm rre mm D mm D1 mm rri mm P mm d2 D2 mm 1 0693 0153 0036 1011 0729 0018 025 0837 12 0893 0153 0036 1211 0929 0018 025 1038 14 1032 0184 0043 1413 1075 0022 03 1205 16 1171 0215 0051 1616 1221 0022 035 1373 18 1371 0215 0051 1816 1421 0022 035 1573 2 1509 0245 0058 2018 1567 0025 04 1740 22 1648 0276 0065 2220 1713 0028 045 1908 25 1948 0276 0065 2520 2013 0028 045 2208 3 2387 0307 0072 3022 2459 0031 05 2675 35 2764 0368 0087 3527 2850 0038 06 3110 4 3141 0429 0101 4031 3242 0044 07 3545 45 3680 0460 0108 4534 3690 0047 075 4013 5 4019 0491 0115 5036 4134 0051 08 4480 6 4773 0613 0144 6045 4917 006 1 5350 7 5773 0613 0144 7045 5917 006 1 6350 8 6466 0767 0180 8056 6647 008 125 7188 9 7466 0767 0180 9056 7647 008 125 8188 10 8160 0920 0217 10067 8376 009 15 9026 11 9160 0920 0217 11067 9376 009 15 10026 12 9833 1074 0253 12079 10106 011 175 10863 14 11546 1227 0289 14090 11835 013 2 12701 16 13546 1227 0289 16090 13835 013 2 14701 18 14933 1534 0361 18112 15294 016 25 16376 20 16933 1534 0361 20112 17294 016 25 18376 22 18933 1534 0361 22112 19294 016 25 20376 24 20319 1840 0433 24135 20752 019 3 22051 27 23319 1840 0433 27135 23752 019 3 25051 30 25706 2147 0505 30157 26211 022 35 27727 33 28706 2147 0505 33157 29211 022 35 30727 36 31093 2454 0577 36180 31670 025 4 33402 39 34093 2454 0577 39180 34670 025 4 36402 42 36479 2760 0650 42102 37129 028 45 39077 A U L A 6 TABELAS DE ROSCAS ROSCA MÉTRICA DE PERFIL TRIANGULAR SÉRIE FINA EXTERNA PARAFUSO INTERNA PORCA EXTERNA E INTERNA PARAFUSO E PORCA Maior nominal d mm Menor d1 mm Altura do filete he mm Raio da raiz da rosca externa rre mm Maior D mm Menor D1 mm Raio da raiz da rosca interna rri mm Passo P mm Efetivo d2 D2 mm 16 1354 0123 0029 1609 1384 0013 02 1470 18 1554 0123 0029 1809 1584 0013 02 1670 2 1693 0153 0036 2012 1730 0157 025 1837 22 1893 0153 0036 2212 1930 0157 025 2038 25 2070 0215 0050 2516 2121 0022 035 2273 3 2570 0215 0050 3016 2621 0022 035 2773 35 3070 0215 0050 3516 3121 0022 035 3273 4 3386 0307 0072 4027 3459 0031 05 3673 45 3886 0307 0072 5527 3959 0031 05 4175 5 4386 0307 0072 5027 4459 0031 05 4675 55 4886 0307 0072 5527 4959 0031 05 5175 6 5180 0460 0108 6034 5188 0047 075 5513 7 6180 0460 0108 7034 6188 0047 075 6513 8 7180 0460 0108 8034 7188 0047 075 7513 8 6773 0613 0144 8045 6917 006 1 7350 9 8180 0460 0108 9034 8188 0047 075 8513 9 7773 0613 0144 9045 7917 006 1 8350 10 9180 0460 0108 10034 9188 0047 075 9513 10 8773 0613 0144 10045 8917 006 1 9350 10 8466 0767 0180 10056 8647 008 125 8625 11 10180 0460 0108 11034 10188 0047 075 10513 11 9773 0613 0144 11045 9917 006 1 10350 12 10773 0613 0144 12045 10917 006 1 11350 12 10466 0767 0180 12056 10647 008 125 11187 12 10160 0920 0217 12067 10376 009 15 11026 14 12773 0613 0144 14045 12917 006 1 13350 14 12466 0767 0180 14056 12647 008 125 13187 14 12160 0920 0217 14067 12376 009 15 13026 15 13773 0613 0144 15045 13917 006 1 14350 15 13160 0920 0217 15067 13376 009 15 14026 16 14773 0613 0144 16045 14917 006 1 15350 16 14160 0920 0217 16067 14376 009 15 15026 17 15773 0613 0144 17045 15917 006 1 16350 17 15160 0920 0217 17067 16376 009 15 16026 18 16773 0613 0144 18045 16917 006 1 17350 A U L A 6 TABELA DE ROSCAS SISTEMA INGLÊS WHIT GROSSA BSW WHIT FINA BSF Diâmetro nominal em pol Número de fios Brocas Diâmetro nominal em pol Número de fios Brocas BSW BSF Pol mm BSW BSF Pol mm 116 60 364 12 916 12 3164 125 332 48 564 19 16 12 13 18 40 332 26 58 11 1732 135 14 916 14 532 32 18 32 1116 11 1932 15 14 58 155 316 24 964 375 34 10 132 165 12 4364 17 732 24 1164 45 78 9 4964 195 11 2532 20 14 20 1364 51 1 8 78 225 26 732 54 10 2932 23 516 18 1764 66 1 18 7 6364 25 22 1764 68 9 1164 26 38 16 516 8 1 14 7 1764 28 20 2164 83 9 1964 29 716 14 38 94 1 38 6 1732 31 18 2564 975 8 114 32 12 12 2764 105 1 12 6 1132 34 16 716 11 8 138 35 Teste sua aprendizagem faça os exercícios a seguir Exercícios Marque com um X a resposta correta Exercício 1 Uma característica do parafuso é que todos eles apresentam a pinos b roscas c arruelas Exercício 2 A rosca em que o filete de perfil tem forma triangular denominase rosca a redonda b quadrada c triangular Exercício 3 Em fusos de máquinas usase rosca com filete de perfil a trapezoidal b dentedeserra c quadrado Exercício 4 Quanto ao sentido as roscas podem ser a plana ou inclinada b reta ou vertical c à direita ou à esquerda Exercício 5 Quanto ao perfil as roscas podem ser dos seguintes tipos a Métrica whitworth americana b Americana métrica cilíndrica c Métrica whitworth cilíndrica Parafusos II Na aula anterior você teve noções gerais de roscas Nesta e nas próximas aulas são apresentadas informações sobre parafusos Introdução Parafusos Parafusos são elementos de fixação 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 tipo de acionamento Em geral o parafuso é composto de duas partes cabeça e corpo O tipo de acionamento está relacionado com o tipo de cabeça do parafuso Por exemplo um parafuso de cabeça sextavada é acionado por chave de boca ou de estria O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico totalmente roscado ou parcialmente roscado A cabeça pode apresentar vários formatos porém há parafusos sem cabeça Há uma enorme variedade de parafusos que podem ser diferenciados pelo formato da cabeça do corpo e da ponta Essas diferenças determinadas pela função dos parafusos permite classificálos em quatro grandes grupos parafusos passantes parafusos nãopassantes parafusos de pressão parafusos prisioneiros Parafusos passantes Esses parafusos atravessam de lado a lado as peças a serem unidas passando livremente nos furos Dependendo do serviço esses parafusos além das porcas utilizam arruelas e contraporcas como acessórios Os parafusos passantes apresentamse com cabeça ou sem cabeça Parafusos nãopassantes São parafusos que não utilizam porcas O papel de porca é desempenhado pelo furo roscado feito numa das peças a ser unida Parafusos de pressão Esses parafusos são fixados por meio de pressão A pressão é exercida pelas pontas dos parafusos contra a peça a ser fixada Os parafusos de pressão podem apresentar cabeça ou não Parafusos prisioneiros São parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades sendo recomendados nas situações que exigem montagens e desmontagens freqüentes Em tais situações o uso de outros tipos de parafusos acaba danificando a rosca dos furos As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes ou sentidos opostos isto é um horário e o outro antihorário Para fixarmos o prisioneiro no furo da máquina utilizamos uma ferramenta especial Caso não haja esta ferramenta improvisase um apoio com duas porcas travadas numa das extremidades do prisioneiro Após a fixação do prisioneiro pela outra extremidade retiramse as porcas A segunda peça é apertada mediante uma porca e arruela aplicadas à extremidade livre do prisioneiro O parafuso prisioneiro permanece no lugar quando as peças são desmontadas Vimos uma classificação de parafusos quanto à função que eles exercem Veremos a seguir alguns tipos de parafusos Segue um quadro síntese com características da cabeça do corpo das pontas e com indicação dos dispositivos de atarraxamento Formas de cabeça Formatos do corpo Pontas Dispositivos de atarraxamento sextavada com a parede roscada de diametro igual ao da não roscada cônica sextavado quadrada com a parede roscada de diametro maior que o da não roscada arredondada quadrado redonda plana com chanfro sextavado interno abaulada plana fenda cilíndrica fenda cruzada escareada borboleta escareada abaulada recartilhado Segue um quadro com a ilustração dos tipos de parafusos em sua forma completa parafuso sextavado parafuso sextavado com rosca total parafuso sextavado com porca parafuso autoatarraxante de cabeça sextavada parafuso de cabeça cilíndrica com sextavado interno parafuso de cabeça quadrada parafuso de cabeça cilíndrica com fenda parafuso de cabeça redonda com fenda parafuso de cabeça cilíndrica abaulada com fenda parafuso de cabeça escareada com fenda parafuso de 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 tipo prego de cabeça escareada parafuso de cabeça panela com fenda cruzada parafuso de cabeça escareada com fenda cruzada parafuso de cabeça redonda com fenda cruzada parafuso de cabeça escareada abaulada com fenda cruzada parafuso para madeira de cabeça escareada com fenda cruzada parafuso para madeira de cabeça escareada abaulada com fenda cruzada prisioneiro parafuso de cabeça recartilhada parafuso borboleta Ao unir peças com parafusos o profissional precisa levar em consideração quatro fatores de extrema importância Profundidade do furo broqueado Profundidade do furo roscado Comprimento útil de penetração do parafuso Diâmetro do furo passante Esses quatro fatores se relacionam conforme mostram as figuras e a tabela a seguir furo broqueado furo roscado parafuso inserido no furo roscado diâmetro do furo passante Ø diâmetro do furo broqueado d diâmetro da rosca A profundidade do furo broqueado B profundidade da parte roscada C comprimento de penetração do parafuso d1 diâmetro do furo passante Tabela Fatores a considerar ao unir peças com parafusos Material Profundidade do furo broqueado A Profundidade da parte roscada B Comprimento de penetração do parafuso C Diâmetro do furo passante d1 aço 2d 15d 1d ferro fundido 25d 2d 15d 106d bronze latão 25d 2d 15d alumínio 3d 25d 2d Exemplo duas peças de alumínio devem ser unidas com um parafuso de 6 mm de diâmetro Qual deve ser a profundidade do furo broqueado Qual deve ser a profundidade do furo roscado Quanto o parafuso deverá penetrar Qual é o diâmetro do furo passante Solução a Procurase na tabela o material a ser parafusado ou seja o alumínio b A seguir buscase na coluna profundidade do furo broqueado a relação a ser usada para o alumínio Encontrase o valor 3d Isso significa que a profundidade do furo broqueado deverá ser três vezes o diâmetro do parafuso ou seja 3 6 mm 18 mm c Prosseguindo buscase na coluna profundidade do furo roscado a relação a ser usada para o alumínio Encontrase o valor 25d Logo a profundidade da parte roscada deverá ser 25 6 mm 15 mm d Consultando a coluna comprimento de penetração do parafuso encontrase a relação 2d para o alumínio Portanto 2 6 mm 12 mm O valor 12 mm deverá ser o comprimento de penetração do parafuso e Finalmente determinase o diâmetro do furo passante por meio da relação 106d Portanto 106 6 mm 636 mm Se a união por parafusos for feita entre materiais diferentes os cálculos deverão ser efetuados em função do material que receberá a rosca Faça os exercícios a seguir para verificar sua aprendizagem Marque com um X a resposta correta Exercícios Exercício 1 O parafuso é um elemento de fixação que une peças de modo a permanente b temporário c articulado Exercício 2 Em geral o parafuso é composto de a cabeça e haste b cabeça e corpo c cabeça e garras Exercício 3 Quanto à finalidade ou à função os parafusos podem ser assim classificados a De pressão sem pressão passantes prisioneiros b Prisioneiros nãopassantes de pressão roscados c Nãopassante de pressão roscados internamente roscado externamente d Passantes nãopassantes prisioneiros de pressão Exercício 4 Em um parafuso de aço com 12 mm de diâmetro a profundidade da parte roscada é de a 12 mm b 24 mm c 18 mm AULA 8 Parafusos III Introdução Até agora você estudou classificação geral dos parafusos quanto à função que eles exercem e alguns fatores a serem considerados na união de peças Nesta aula você vai estudar de forma mais aprofundada alguns tipos de parafusos bastante usados em mecânica Parafuso de cabeça sextavada Em desenho técnico esse parafuso é representado da seguinte forma As medidas das partes dos parafusos são proporcionais ao diâmetro do seu corpo Lcomprimento útil k07d s17d R15d e2d ddiâmetro do parafuso kaltura da cabeça 07 d smedida entre as faces paralelas do sextavado 17 d edistância entre os vértices do sextavado 2 d Lcomprimento útil medidas padronizadas bcomprimento da rosca medidas padronizadas Rraio de arredondamento da extremidade do corpo do parafuso Aplicação Em geral esse tipo de parafuso é utilizado em uniões em que se necessita de um forte aperto da chave de boca ou estria Esse parafuso pode ser usado com ou sem rosca Quando usado sem rosca o rosqueamento é feito na peça Parafusos com sextavado interno De cabeça cilíndrica com sextavado interno Allen Em desenho técnico este tipo de parafuso é representado na seguinte forma onde A d altura da cabeça do parafuso e 15 d diâmetro da cabeça t 06 d profundidade do encaixe da chave s 08 d medida do sextavado interno d diâmetro do parafuso Aplicação Este tipo de parafuso é utilizado em uniões que exigem um bom aperto em locais onde o manuseio de ferramentas é difícil devido à falta de espaço Esses parafusos são fabricados em aço e tratados termicamente para aumentar sua resistência à torção Geralmente este tipo de parafuso é alojado em um furo cujas proporções estão indicadas na tabela da página 62 Sem cabeça com sextavado interno Em desenho técnico esse tipo de parafuso é representado da seguinte forma onde d diâmetro do parafuso t 05 d profundidade do encaixe da chave s₁ 05 d medida do sextavado interno Aplicação Em geral esse tipo de parafuso é utilizado para travar elementos de máquinas Por ser um elemento utilizado para travar elementos de máquinas esses parafusos são fabricados com diversos tipos de pontas de acordo com sua utilização Veja a seguir Tipos de pontas de parafusos As medidas dos parafusos com sextavado interno com e sem cabeça e o alojamento da cabeça são especificadas na tabela a seguir Essa medidas variam de acordo com o diâmetro d d mm A e A₁ B₁ d₁ t s s₁ 316 476 476 80 6 85 50 30 532 14 635 635 952 8 10 65 40 316 18 516 794 794 1111 9 12 82 50 732 532 38 953 953 1428 11 145 98 55 516 516 716 1111 1111 1587 12 165 114 75 516 732 12 1270 1270 1905 14 195 13 80 38 14 58 1588 1588 2222 17 23 161 10 12 516 34 1905 1905 254 20 26 193 11 916 38 78 2223 222 2857 23 29 225 13 916 12 1 2540 254 3333 27 34 257 15 58 916 Parafusos de cabeça com fenda De cabeça escareada chata com fenda Em desenho técnico a representação é a seguinte onde diâmetro da cabeça do parafuso 2 d largura da fenda 018 d profundidade da fenda 029 d medida do ângulo do escareado 90º Aplicação São fabricados em aço aço inoxidável inox cobre latão etc Esse tipo de parafuso é muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços e onde a cabeça do parafuso não pode exceder a superfície da peça De cabeça redonda com fenda Em desenhos técnico a representação é feita como mostra a figura onde diâmetro da cabeça do parafuso 19 d raio da circunferência da cabeça d largura da fenda 018 d profundidade da fenda 036 d Aplicação Esse tipo de parafuso é também muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços Possibilita melhor acabamento na superfície São fabricados em aço cobre e ligas como latão De cabeça cilíndrica boleada com fenda Em desenho técnico a representação é feita como mostra a figura onde diâmetro da cabeça do parafuso 17 d raio da cabeça 14 d comprimento da parte cilíndrica da cabeça 066 d largura da fenda 018 d profundidade da fenda 044 d Aplicação São utilizados na fixação de elementos nos quais existe a possibilidade de se fazer um encaixe profundo para a cabeça do parafuso e a necessidade de um bom acabamento na superfície dos componentes Tratase de um parafuso cuja cabeça é mais resistente do que as outras de sua classe São fabricados em aço cobre e ligas como latão De cabeça escareada boleada com fenda onde diâmetro da cabeça do parafuso 2 d raio da cabeça do parafuso 2 d largura da fenda 018 d profundidade da fenda 05 d A U L A 8 Aplicação São geralmente utilizados na união de elementos cujas espessuras sejam finas e quando é necessário que a cabeça do parafuso fique embutida no elemento Permitem um bom acabamento na superfície São fabricados em aço cobre e ligas como latão Parafusos com rosca soberba para madeira São vários os tipos de parafusos para madeira Apresentamos em seguida os diferentes tipos e os cálculos para dimensionamento dos detalhes da cabeça Tipos Aplicação Esse tipo de parafuso também é utilizado com auxílio de buchas plásticas O conjunto parafusobucha é aplicado na fixação de elementos em bases de alvenaria Quanto à escolha do tipo de cabeça a ser utilizado levase em consideração a natureza da união a ser feita São fabricados em aço e tratados superficialmente para evitar efeitos oxidantes de agentes naturais Para testar sua aprendizagem faça os exercícios a seguir Exercícios Assinale com um X a alternativa correta Exercício 1 O parafuso é composto de a cabeça e haste b haste e corpo c cabeça e alma d cabeça e corpo Exercício 2 Os parafusos Allen são feitos de a alumínio b aço c aço temperado d latão Exercício 3 Utilizase o parafuso Allen sem cabeça para a travar elementos de máquinas b suportar mais peso c tornar o conjunto mais resistente d melhorar o aspecto do conjunto Exercício 4 A fórmula para determinar o diâmetro da cabeça do parafuso escareado com fenda é a seguinte a 029 d b 20 d c 018 d d 3 d Exercício 5 Empregase o parafuso de cabeça redonda com fenda no seguinte caso a Quando o elemento sofre muito esforço b Quando há muito espaço c Em montagem que não sofre grande esforço d Quando há um encaixe para a cabeça do parafuso Exercício 6 O parafuso de cabeça cilíndrica boleada com fenda é fabricado com o seguinte material a aço fundido cobre e latão b alumínio latão e cobre c aço latão e cobre d aço rápido latão e cobre Exercício 7 Para calcular a largura da fenda do parafuso de cabeça escareada boleada com fenda usase a fórmula a 05 d b 2 d c 25 d d 018 d A U L A 9 Cálculos de roscas Nem sempre os parafusos usados nas máquinas são padronizados normalizados e muitas vezes não se encontra o tipo de parafuso desejado no comércio Nesse caso é necessário que a própria empresa faça os parafusos Para isso é preciso pôr em prática alguns conhecimentos como saber identificar o tipo de rosca do parafuso e calcular suas dimensões Considerando a importância desse conhecimento esta aula apresenta uma série de informações sobre cálculos de roscas triangulares de parafusos comumente usados na fixação de componentes mecânicos De forma prática a aula se compõe de um conjunto de exemplos de cálculos seguidos de exercícios Esses cálculos estão relacionados aos seguintes tipos de roscas triangulares métrica normal incluindo rosca métrica fina e rosca whitworth normal BSW e fina BSF Para você resolver os cálculos é necessário seguir todas as indicações apresentadas nos formulários a seguir Esses formulários já foram estudados na aula 6 Entretanto convém revêlos para facilitar a compreensão dos exemplos de cálculos apresentados e dos exercícios propostos a partir de cada exemplo Formulários Rosca métrica triangular normal e fina P passo da rosca d diâmetro maior do parafuso normal d1 diâmetro menor do parafuso Ø do núcleo d2 diâmetro efetivo do parafuso Ø médio a ângulo do perfil da rosca f folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso D diâmetro maior da porca D1 diâmetro menor da porca D2 diâmetro efetivo da porca he altura do filete do parafuso rre raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso rri raio de arredondamento da raiz do filete da porca ângulo do perfil da rosca a 60º diâmetro menor do parafuso Ø do núcleo d1 d 12268P diâmetro efetivo do parafuso Ø médio d2 D2 d 06495P folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso f 0045P diâmetro maior da porca D d 2f diâmetro menor da porca furo D1 d 10825P diâmetro efetivo da porca Ø médio D2 d2 altura do filete do parafuso he 061343P raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso rre 014434P raio de arredondamento da raiz do filete da porca rri 0063P Rosca witworth triangular normal e fina Fórmulas a 55º P 1 nº de filetes hi he 06403 P rri rre 01373 P d D d1 d 2he D2 d2 d he No sistema americano as medidas são expressas em polegadas O filete tem a forma triangular ângulo de 60º crista plana e raiz arredondada Nesse sistema como no whitworth o passo também é determinado dividindose uma polegada pelo número de filetes contidos em uma polegada Nos três sistemas as roscas são fabricadas em dois padrões normal e fina A rosca normal tem menor número de filetes por polegada que a rosca fina No sistema whitworth a rosca normal é caracterizada pela sigla BSW british standard whitworth padrão britânico para roscas normais Nesse mesmo sistema a rosca fina é caracterizada pela sigla BSF british standard fine padrão britânico para roscas finas No sistema americano a rosca normal é caracterizada pela sigla NC national coarse e a rosca fina pela sigla NF national fine Cálculos de roscas triangulares métrica normal Agora que você viu com detalhes os instrumentos de medir passo de rosca e os sistemas de roscas vamos fazer alguns exercícios práticos Antes dos exercícios é preciso que você saiba quais são os procedimentos para determinar o passo da rosca ou o número de fios por polegada Vamos usar o pente de rosca Verificar qual das lâminas do pente da rosca se encaixa perfeitamente nos filetes da rosca A lâmina que se encaixar vai indicarlhe o passo da rosca ou o número de fios por polegada Vimos que no lugar do pente de rosca você pode usar uma escala e medir por exemplo 10 filetes da rosca Você divide a medida encontrada por 10 para encontrar o passo da rosca Isto se a rosca for do sistema métrico Se ela for do sistema inglês você deve verificar quantos filetes cabem em uma polegada da escala O resultado portanto será o número de fios por polegada Medir o diâmetro externo da rosca com paquímetro Tendo a medida do diâmetro e a medida do passo ou o número de fios por polegada você vai consultar a tabela para obter as demais medidas da rosca Também em vez de consultar a tabela você pode fazer os cálculos das dimensões da rosca Informações preliminares O primeiro procedimento para calcular roscas consiste na medição do passo da rosca Para obter essa medida podemos usar pente de rosca escala ou paquímetro Esses instrumentos são chamados verificadores de roscas e fornecem a medida do passo em milímetro ou em filetes por polegada e também a medida do ângulo dos filetes As roscas de perfil triangular são fabricadas segundo três sistemas normalizados o sistema métrico ou internacional ISO o sistema inglês ou whitworth e o sistema americano No sistema métrico as medidas das roscas são determinadas em milímetros Os filetes têm forma triangular ângulo de 60º crista plana e raiz arredondada No sistema whitworth as medidas são dadas em polegadas Nesse sistema o filete tem a forma triangular ângulo de 55º crista e raiz arredondadas O passo é determinado dividindose uma polegada pelo número de filetes contidos em uma polegada Departamento Regional de São Paulo Elementos de Máquinas 2 MÓDULOS ESPECIAIS MECÂNICA Escola SENAI Hessel Horácio Cherkassky 493 Junções III Um mecânico recémformado foi admitido para trabalhar numa indústria de máquinas agrícolas O supervisor o encaminhou à área de montagem de comandos e sistemas hidráulicos Acontece que o mecânico não tinha nenhuma experiência prática com o assunto vedação Por se tratar de vedação de máquinas agrícolas o treinamento deu mais ênfase na vedação de contato planofrontal para junções móveis Vamos também conhecer esse tipo de vedação A vedação de contato planofrontal pode ser de diversos tipos de acordo com a finalidade desejada Os principais tipos materiais de fabricação e aplicações são apresentados no quadro a seguir 494 Anel de vedação frontal Esse anel é composto de um invólucro de material flexível que envolve um anel de carbono ou de resina O anel é comprimido axialmente por meio de uma mola A superfície de contato entre o anel e o eixo deve ser bem acabada Este acabamento é obtido algumas vezes por meio de polimento Os fabricantes dispõem de tabelas com todas as dimensões do anéis de vedação frontal Guarnição de vedação frontal Cyclam Possui função semelhante à dos anéis de vedação frontal vistos anteriormente Os fabricantes dispõem de tabelas de dimensões bastante variadas A ilustração ao lado referese a uma bomba dágua para uso automobilístico que requer elemento de vedação tipo guarnição frontal Cyclam 495 Essa vedação substitui a aplicação de câmara de estopa porque permite a ocupação em pequeno espaço Na mesma bomba a vedação pode ser realizada com câmara de estopa conforme se pode observar na ilustração a seguir Anel de vedação para contato planofrontal RC Esse anel é empregado na vedação de lubrificantes em condições severas de trabalho como por exemplo máquinas agrícolas máquinas de construção civil e máquinas de estradas Os materiais utilizados na confecção dessas guarnições podem ser metálicos sintéticos e naturais Anel de vedação V Ring O efeito de vedação ocorre pelo preenchimento do espaço entre o anel V Ring e sua sede local onde está alojado Fica na direção axial do eixo com perda mínima de potência próximas ilustrações 496 Vantagens da utilização dos anéis de vedação V Ring centrifuga os fluidos suporta sensíveis excentricidades permite descentralização de eixos Veja a seguir a montagem de um anel de vedação V Ring com as cotas relativas ao anel e à sede São apresentados também os diferentes formatos dos anéis V Ring em função dos diâmetros dos eixos A largura B1 do anel após a montagem é sempre menor que a largura B antes da montagem Esse fato se deve ao esforço axial entre a superfície de contato do anel e a sede onde está alojado As dimensões dos anéis e das sedes são fornecidas pelos fabricantes em forma de tabelas forma para diâmetros de eixo d1 até 175 a 190 forma para diâmetros de eixo d1 até 190 a 210 até 580 a 630 Vedação sem contato Para evitar o escape de fluido gasoso por uma folga entre por exemplo os elementos de um acoplamento eixocubo de roda 497 podemos utilizar o sistema de vedação sem contato O princípio de funcionamento desse sistema pode ser entendido por meio dos desenhos esquemáticos que virão a seguir Observe que o eixoárvore liso e a carcaça com bordas afiadas formam fendas junto à superfície do eixo Nessas fendas as diferenças de pressão p1p2 p2p3 p4p5 determinam certa velocidade ao fluido O número de fendas é grande por isso a relação de pressão entre duas fendas é relativamente pequena Temos p1 p2 p5 sendo que p5 será tão pequena em relação à pressão atmosférica que não permitirá a saída de muito fluido gasoso Na figura abaixo os pontos de estrangulamento estão dispostos num labirinto sendo que as câmaras fendas têm uma forma que permite converter a energia da velocidade em calor Essa conversão é conseqüência da turbulência e do choque provocados no fluido 498 Na figura acima três labirintos estão montados em série com duas câmaras de inversão a e b Nos três exemplos anteriores podese observar o seguinte 1 As setas indicam o sentido do fluido nas fendas de estrangulamento 2 Nesse tipo de vedação sempre há escape de pequenas quantidades de fluido Segmentos lamelares fey Com esses segmentos a vedação pode ser feita sem contato São considerados casos particulares de labirintos Eles são feitos em aço de alta resistência e em aço inoxidável Podem ser de dois tipos expansores a serem montados na carcaça e contratores a serem montados no eixo EXPANSORES AS CONTRATORES IS EXPANSORES E CONTRATORES ASK CONTRATORES E EXPANSORES ISK 499 Esses segmentos são utilizados na vedação de coxinetes comumente conhecidos como rolamentos contra a saída de graxa e a penetração de impurezas ou de água ocupando espaço limitado Chapas em Z e distanciadores ZW As chapas de proteção em Z são discos de chapa de aço que se montam aos pares no eixo e no alojamento formando uma vedação sem contato eficaz e econômica São indicadas para evitar a entrada de impurezas sólidas Em condições muito desfavoráveis indústria carbonífera devem ser montados pelo menos três pares de chapas Para lubrificação de um coxinete protegido de ambos os lados por chapinhas em Z é necessário montar de um lado chapas onduladas tipo ZW com a função de anéis distanciadores Para montálas colocase uma no alojamento e outra no eixo chapas de proteção em Z chapas onduladas tipo ZW Exemplo de aplicação de chapas de proteção em Z em relhas parte do arado que penetra na terra à disco para trator 500 Anéis a labirinto leidenfrost L e M São vedações não deslizantes inteiramente metálicas Graças aos perfis especiais dos anéis e à perfeita execução do interstício pequeno intervalo entre as partes fica impedida a saída da graxa e a entrada de impurezas ou água Esses anéis podem ser usados em aplicações de difícil solução fornos de cocção e laminadores Sem o contato entre as duas peças que constituem a vedação é possível obter as seguintes vantagens falta de atrito nenhum desgaste e longa durabilidade Vedação para movimento alternado em junções móveis As guarnições utilizadas nesse tipo de vedação são chamadas guarnições em borda São anéis de diversas seções e perfis utilizados para a vedação de fluidos entre superfícies móveis tanto axialmente como em movimento de rotação lenta Campos de aplicação vedações de água e emulsões aquosas de óleos minerais de líquidos sintéticos etc Materiais utilizados na confecção das guarnições algodão 501 materiais plásticos etc Algumas ilustrações de guarnições em borda para movimentos alternados a b c d e A figura abaixo mostra um exemplo de aplicação das guarnições em borda para movimentos alternados exemplo de aplicação guarnição tipo D11W em pistão de duplo efeito Teste agora sua aprendizagem Faça os exercícios a seguir Depois confira suas respostas com as apresentadas no gabarito 502 Exercícios 1 Analise o ilustração e escreva nos espaços marcados a letra que corresponde ao nome das peças anel de carbono mola de aço corpo flexível anel em chapa de aço Marque com um X a resposta correta 2 Para espaço pequeno é mais adequada a vedação com a seguinte guarnição a anel de vedação RC b anel V Ring c frontal Cyclan d anel O Ring 3 A vedação de fluido sem contato depende de a temperatura b pressão c velocidade d calor 4 A vedação de óleo e graxa em máquinas agrícolas deve ser do seguinte tipo a planofrontalRC b frontalcyclam c V Ring d OR 5 Para evitar escapamento de fluidos gasosos pela folga num acoplamento eixocubo de roda devese usar o seguinte tipo de vedação a com contato b sem contato c V Ring d frontal 503 Gabarito 1 b d a c 2 c 3 b 4 a 5 b