Cálculo de Précarga e Torque em Parafusos para Juntas Estaticamente Carregadas

Parafusos PréCarga Prof Me André Chiconi Rialto Précarga Um parâmetro importante é verificar a précarga que deve ser aplicada na junta parafusada e é aqui que utilizamos os fatores de rigidez 𝑃 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑁 Précarga As forças podem ser determinadas por 𝐹𝑏 𝑃𝑏 𝐹𝑖 𝐹𝑚 0 𝐹𝑚 𝑃𝑚 𝐹𝑖 𝐹𝑚 0 Précarga A rigidez constante da junta é determinada por A carga absorvida pelo parafuso e pelos elementos é determinado por 𝑃𝑏 𝐶 𝑃 𝑃𝑚 1 𝐶 𝑃 𝐶 𝑘𝑏 𝑘𝑏 𝑘𝑚 Torque à Tração no Parafuso Para determinar o torque que deve ser aplicado no parafuso é utilizada a seguinte equação 𝑇 𝐾 𝐹𝑖 𝑑 Torque à Tração no Parafuso Para determinar a précarga necessária são utilizadas as equações em que 𝐹𝑝 é determinado pela equação Aqui se utiliza 𝑆𝑝 que é a resistência de prova 𝐹𝑖 075 𝐹𝑝 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑥õ𝑒𝑠 𝑛ã𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 090 𝐹𝑝 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑥õ𝑒𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝐹𝑝 𝐴𝑡 𝑆𝑝 Fatores de segurança para juntas estaticamente carregadas à tração com précarga O primeiro fator de segurança a ser determinado é 𝑛𝑝 contra o escoamento do parafuso este geralmente é um pouco superior a 10 𝑛𝑝 𝑆𝑝 𝐴𝑡 𝐶 𝑃 𝐹𝑖 Fatores de segurança para juntas estaticamente carregadas à tração com précarga Outra prevenção ao escoamento a ser analisado é o fator de carga 𝑛𝐿 que é aplicado em relação a força P para prevenir a sobrecarga 𝑛𝐿 𝑆𝑝 𝐴𝑡 𝐹𝑖 𝐶 𝑃 Fatores de segurança para juntas estaticamente carregadas à tração com précarga O último coeficiente de segurança a ser determinado para um carregamento estatico é o fator de segurança contra a separação da junta 𝑛0 que é determinado pela equação 𝑛0 𝐹𝑖 1 𝐶 𝑃 A figura mostra um bloco de mancal de aço que será parafusado com porca a uma viga de aço no teto e deve suportar uma carga gravitacional de 18 kN Os parafusos usados são M24 ISO 88 𝐴𝑡 353 𝑚𝑚2 e 𝑆𝑝 600 𝑀𝑃𝑎 Considere kb e km sendo 735kNm e 1560kNm respectivamente a Encontre o torque da chave de aperto requerido se os conectores são lubrificados durante a montagem e a junta deve ser permanente b Determine os fatores de segurança embutidos contra o escoamento sobrecarga e abertura de junta Exemplo 1 Carregamento de Fadiga em Juntas Tracionadas Aqui são utilizados os mesmos critérios de falha por fadiga apresentados para eixos Para juntas tracionadas em que a força varia entre zero e o valor máximo a seguintes equações podem ser utilizadas 𝜎𝑎 𝐶 𝑃 2 𝐴𝑡 𝜎𝑚 𝐶 𝑃 2 𝐴𝑡 𝐹𝑖 𝐴𝑡 Carregamento de Fadiga em Juntas Tracionadas Os critérios de falha são determinados por Goodman 𝑛𝑓 𝑆𝑒𝑆𝑢𝑡 𝜎𝑖 𝜎𝑎𝑆𝑢𝑡 𝑆𝑒 Gerber 𝑛𝑓 1 2 𝜎𝑎 𝑆𝑒 𝑆𝑢𝑡 𝑆𝑢𝑡 2 4 𝑆𝑒𝑆𝑒 𝜎𝑖 𝑆𝑢𝑡 2 2 𝜎𝑖 𝑆𝑒 ASMEelíptico 𝑛𝑓 𝑆𝑒 𝜎𝑎 𝑆𝑝2 𝑆𝑒2 𝑆𝑝 𝑆𝑝2 𝑆𝑒2 𝜎𝑖 2 𝜎𝑖 𝑆𝑒 Escoamento 𝑛𝑝 𝑆𝑝 𝜎𝑚𝜎𝑎 Carregamento de Fadiga em Juntas Tracionadas Exemplo 2 Um parafuso M30X35 ISO 88 é usado em uma junta à précarga recomendada e a junta está sujeita a uma carga repetida de tração de fadiga de P 65 kN por parafuso A constante da junta é C 028 e a conexão não é permanente Encontre a os fatores estáticos e os fatores de segurança observáveis contra a falha por fadiga pelos critérios de Gerber Goodman e ASMEelíptico