Resolução de Problemas de Parafusos e Juntas - Análise de Forças e Segurança

Apresentar o desenvolvimento e comentários para a solução das questões abaixo 1 A cabeça do cilindro de um compressor de ar do tipo pistão é mantida no lugar por dez parafusos A rigidez total da junta é quatro vezes a rigidez total do parafuso Cada parafuso é apertado a uma tração inicial de 5000 N A força externa total que atua para separar a junta varia entre 0 e 20000 N Suponha que o tamanho e o material do parafuso sejam tais que a carga do parafuso permaneça dentro da faixa elástica Desenhe um gráfico traçando força versus tempo mostrando três ou quatro flutuações de carga externa e curvas correspondentes mostrando as flutuações na carga total do parafuso e na força total de fixação da junta 2 Duas partes de uma máquina são mantidas juntas por parafusos que são inicialmente apertados para fornecer uma força de aperto inicial total de 10000 N As elasticidades são tais que kc 2kb a Que força de separação externa faria com que a força de aperto fosse reduzida para 1000 N suponha que o parafuso permaneça dentro de sua faixa elástica b Se essa força de separação for repetidamente aplicada e removida quais são os valores das forças média e alternada atuando nos parafusos 3 O suporte apresentado na figura abaixo está fixado a uma coluna de aço laminado a quente AISI 1020 por 5 parafusos da classe ISO 58 Determine a o diâmetro dos parafusos de fixação e b a espessura t do suporte Considere o fator de projeto igual a 15 Verifique o fator de segurança para c o esmagamento e d rasgamento no suporte 4 Determine a força W máxima que pode ser aplicada sem provocar falha nos parafusos 4 parafusos ISO 58 M25 5 Verifique o fator de segurança para os parafusos desta junta ISO58 M16 Critérios de avaliação a Interpretação e desenvolvimento Identificação e reconhecimento dos dados desenvolvimento ordenado e orientado da solução indicação e identificação das equações e valores utilizados na solução b Conteúdo Apresentar conhecimento do conteúdo apresentado através de explicações claras e elaboração organizada c Qualidade de texto Utilizar uma linguagem técnica correta para explicar o desenvolvimento e os resultados sem erros ortográficos eou gramaticais d Apresentar representação gráfica adequada com a indicação das forças e sistema de coordenadas e Estratégias de solução estratégias de solução coerentes ao conteúdo apresentado estabelecidas de forma clara e ordenada f Referências as equações e dados obtidos em tabelas ou gráficos g Resultado Respostas corretas em valores e unidades seguidas de justificativa eou considerações sempre que necessário A rigidez da junta Kc é quatro vezes a rigidez do parafuso Kb Kc 4Kb Força inicial nos 10 parafusos tração inicial Fi 5000 x 10 50000 N A força externa Fe varia entre 0 e 20000N No gráfico acima a força externa Fe fica variando entre 0 e 20000 N ao longo do tempo Fi força inicial Fe força externa C fração de carga externa Fe carregado pelo parafuso A carga do parafuso permanece dentro da faixa elástica C KbKb Kc KbKb 4Kb 15Kb 15 Fc Fi Pb resultante aplicada no parafuso mínima Pb 1c Fe mínima Pb C Fe máxima Fc Fi 1 c Fe 50000 1 15 20000 Fc 50000 45 20000 Fc 31000 N Fi C Fe Fb Fb resultante máxima Fc resultante mínima 50000 15 20000 Fb Fb 54000 N A força considerada periódica é aplicada no parafuso como resultantes extremas Todas as expressões e conceitos foram retirados do livro Elementos de Máquinas de Shigley Projeto de Engenharia Mecânica 8ª edição Especificamente do capítulo 8 Parafusos fixadores e o desenho de junções não permanentes Questões 1 e 2 Fe força externa carga externa de tração Fi força inicial de aperto Fc força de aperto reduzida C fração de carga externa Fe carregado pelo parafuso 1 C fração de carga externa Fe carregada pelos membros Pb C Fe parte de Fe absorvido pelo parafuso a A força de separação externa Fe é calculada como o resultante aplicado no parafuso Fc Fi Pb Fc Fi C Fe C Fe Fi Fc Fe Fi Fc C C Kc Kc Kb Kc 2 kb C 2 kb 2 kb kb 2 kb 3 kb 23 Fi 10000N e Fc 1000N Fe 10000 1000 23 3 9000 2 Fe 13500 N b Forca média Fm Fm Fi Fb 2 Força alternada Fa Fa Fb Fi 2 Cálculo de Fb carga resultante no parafuso Fb 1 C Fe Fi Fb 1 23 13500 10000 Fb 14500 N aplicado a carregamento Fi Fb carregamento removido Fa 14500 10000 2 Fa 2250 N Fm 14500 10000 2 Fm 12250 N