Componentes Mecânicos - Desenho Mecânico

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Componentes Mecânicos Alunos: Matheus Moraes e Rayssa Cortez Professor: José Rui Barbosa Disciplina: Desenho Mecânico 2015.1 Curso: Engenharia Mecânica Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais Tipos de engrenagens Elementos de Transmissão Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais Os dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em relação ao eixo. É usada em transmissão fixa de rotações elevadas por ser silenciosa devido a seus dentes estarem em componente axial de força que deve ser compensada pelo mancal ou rolamento. Serve para transmissão de eixos paralelos entre si e também para eixos que formam um ângulo qualquer entre si (normalmente 60 ou 90º). Tipos de engrenagens Elementos de Transmissão Engrenagem cilíndrica de dentes retos Tipos de engrenagens Elementos de Transmissão Engrenagem cilíndrica de dentes retos Os dentes são dispostos paralelamente entre si e em relação ao eixo. É o tipo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo. Aplicação: É usada em transmissão que requer mudança de posição das engrenagens em serviço, pois é fácil de engatar. É mais empregada na transmissão de baixa rotação do que na de alta rotação, por causa do ruído que produz. Tipos de engrenagens Elementos de Transmissão Engrenagens Elementos de Transmissão Engrenagem cônica com dentes retos É empregada quando as árvores se cruzam; o ângulo de interseção é geralmente 90º, podendo ser menor ou maior. Os dentes das rodas cônicas têm um formato também cônico, o que dificulta sua fabricação, diminui a precisão e requer uma montagem precisa para o funcionamento adequado. A engrenagem cônica é usada para mudar a rotação e direção da força, em baixas velocidades. Tipos de engrenagens Elementos de Transmissão Engrenagem cônica com dentes helicoidais Tipos de engrenagens Elementos de Transmissão Parafuso sem-fim e engrenagem côncava (coroa) O parafuso sem-fim é uma engrenagem helicoidal com pequeno número (até 6) de dentes (filetes). O sem-fim e a coroa servem para transmissão entre dois eixos perpendiculares entre si. São usados quando se precisa obter grande redução de velocidade e consequente aumento de momento torsor. Quando o ângulo de inclinação (y) dos filetes for menor que 5º, o engrenamento é chamado de auto-retenção. A fim de manter o desgaste e a geração de calor dentro dos limites, adequam-se os materiais do sem-fim (aço) e da coroa (ferro fundido ou bronze), devendo o conjunto funcionar em banho de óleo. Tipos de engrenagens Elementos de Transmissão Definição: Came é um elemento mecânico de uma máquina que é usado para acionar outro elemento, chamado seguidor, por meio de contato direto Funcionamento: Normalmente os cames são empregados para a transformação do movimento de rotação de um elemento em movimento alternado de outro elemento. A peça fixada ao elemento de rotação, o came é sempre o elemento motor; ao elemento comandado é dado o nome de seguidor, que, por sua vez, pode ser chamado de haste oscilante, quando o movimento é angular, ou haste guiada, quando o movimento é retilíneo. Elementos de Transmissão Cames Os acoplamentos classificam-se em permanentes e comutáveis. Permanentes: atuam continuamente e dividem-se em rígidos e flexíveis. Comutáveis: atuam obedecendo a um comando. Elementos de Transmissão Acoplamentos - Classificação Acoplamento é um elemento de máquina que transmite momentos de rotação segundo os princípios da forma e do atrito. Emprega-se o acoplamento quando se deseja transmitir um momento de rotação (movimento de rotação e forças) de um eixo motor a outro elemento de máquina situado coaxialmente a ele. Os acoplamentos que operam por atrito são chamados de embreagem (fricção) ou freios. Elementos de Transmissão Acoplamentos Elementos de Transmissão Polias A correia é um elemento de máquina que transmite rotação entre eixos através de polias, que são peças cilíndricas movimentadas por rotação de eixos. As polias são classificadas de acordo com sua superfície de contato com a correia, sendo planas (reta ou abaulada) ou trapezoidais (em "V"). A escolha depende da aplicação, por exemplo, a polia reta conserva melhor a correia, enquanto a abaulada guia melhor a correia. Veja os tipos na tabela. Elementos de Transmissão Polias Podem ser: - Cilíndricas - Cônicas Dentes: - retos - helicoidais Função: Transmitir força ou variar sua direção Engrenagem louca: mudar a direção Engrenagens Elementos de Transmissão Elementos de Transmissão Tipos de Árvores Árvores Estriadas Árvores Ranhuradas Elementos de Transmissão Tipos de Árvores Árvores Cônicas Árvores Roscadas Rebites - Tipos Elementos de Ligação (Fixação) Rebites - Tipos Elementos de Ligação (Fixação) Em relação aos tipos de cabeças, os rebites podem ser classificados como: Rebite de cabeça redonda larga. Rebite de cabeça redonda estreita. Rebite de cabeça escareada chata. Rebite de cabeça escareada estreita. Rebite de cabeça cilíndrica escareada – geralmente utilizado em superfícies de chapas de ate 7 mm. Em relação as especificações, os rebites podem ser determinados conforme o: Tipo de material. Tipo de cabeça. Diâmetro do corpo em mm. Comprimento útil do rebite. Rebites Elementos de Ligação (Fixação) Especificações: Para o uso de rebites, deve-se saber quatro especificações: material, tipo de cabeça, diâmetro do corpo e comprimento útil (é o comprimento do corpo - L, menos a sobra necessária - Z, que é o comprimento restante necessário para formar a outra cabeça do rebite. Rebitagem: é o processo de união de peças usando rebite. Pode ser manual, com pancadas de martelo (uso em pequena escala), ou automático, com auxílio de martelo pneumático ou rebitadeiras pneumáticas ou hidráulicas. O processo ainda pode ser a quente ou a frio. Na rebitagem a quente, o rebite é antes aquecido em forno ou em chama até atingir cor vermelho-brilhante, sendo usado em rebites de aço com diâmetro maior que 6,35 mm, obtendo melhor preenchimento do espaço e menor aplicação de força. Rebites Elementos de Ligação (Fixação) O que é: O rebite possui corpo cilíndrico e cabeça, sendo fabricado em aço (comum, inox, etc.), alumínio, cobre ou latão. É usado para fixação permanente de duas ou mais peças. Emprego: Em geral, seu emprego está em situações onde não é possível usar solda por um ou mais motivos: tipo de material, não admissão de tensões provenientes da solda, facilidade do processo de fabricação, etc. Na indústria aplica-se principalmente em: estruturas metálicas, reservatórios, caldeiras, máquinas, navios, aviões, veículos de transporte, união de chapas, navios e fabricação de utensílios de alumínio e treliças. Aplicação: cintas de freio, lonas de freio, aviação (parte externa), caldeiras antigas, caixas d'água metálicas e onde não há como aplicar rosca. Rebites Elementos de Ligação (Fixação) Processo manual – este processo é feito à mão, utilizando como auxilio o martelo, estampo, contra estampo e repuxador. Processo mecânico – realizado por meio de um martelo pneumatico ou de rebitadeiras pneumáticas e hidráulicas. Neste processo, o martelo pneumático e ligado a um compressor de ar, por meio de tubos flexíveis, e opera sob pressão que varia de 5 Pa a 7 Pa. Processos de rebitagem Elementos de Ligação (Fixação) Rebite Pop Solda é um termo genérico aplicado à união de peças metálicas, por diversos processos, tendo como princípio transformar as superfícies de união em estado pastoso ou líquido, utilizando calor ou pressão, ou ambos os sistemas simultaneamente. Elementos de Ligação (Fixação) Solda Elementos de Ligação (Fixação) Solda Elementos de Transmissão Tipos de Eixos Eixos Maciços Eixos Vazados - Eixos maciços - Eixos vazados - Árvores cônicas - Árvores roscadas - Árvores ranhuradas - Árvores estriadas - Árvores flexíveis Elementos de Transmissão Tipos de Eixos e Árvores Função: suportar outros elementos sujeitos a movimento circular. Eixos - Fixos ou em rotação, servem apenas para apoiar peças de máquinas fixas, moveis ou oscilantes - Não estão sujeitos a momentos de torção - Pinos Árvores - Elemento rotativo ou estacionário, geralmente de seção circular, que tem montados sobre si elementos como engrenagens, polias, volantes, manivelas, rodas dentadas e outros elementos de transmissão - Podem ser submetidas a esforços de flexão, tração, compressão ou torção, atuando isoladamente ou em forma combinada ex: componentes de caixa de mudança de veículos Elementos de Transmissão Eixos e Árvores Elementos de Ligação (Fixação) Solda Aplicações: Os mecanismos de came são simples, de projeto fácil e ocupam um espaço muito pequeno. Além disso, os movimentos dos seguidores que podem ter, todas as características desejadas, e não são de difícil obtenção. Por tais razões, os mecanismos de came são largamente utilizados em máquinas, sendo encontrados em motores de combustão interna, máquinas tipográficas, máquinas têxteis, máquinas ferramentas, máquinas automáticas de embalar, armas automáticas, dispositivos de comandos etc. Elementos de Transmissão Cames -...de disco -...cilíndrico -...cônico -...ranhura -...bloco -...tridimensional Quanto a forma: -Seguidor de ponta -...de face plana -...de face esférica -...do rolete Quanto ao eixo de giro: -eixo radial -eixo deslocado Elementos de Transmissão Tipos de Cames - São elementos de máquinas que tem a função de armazenar energia, assim como absorver ou amortecer choques e vibrações. - Possuem a capacidade de sofrer grandes deformações voltando ao seu estado inicial. - Têm a característica de transmitir potência através de distâncias relativamente grandes, substituindo engrenagens, eixos, mancais ou dispositivos similares de transmissão de potência. - São órgãos mecânicos usados para exercer forças, para prestar flexibilidade, e para armazenar energia na forma de energia mecânica de deformação elástica. - Podem ser classificadas quanto a sua forma e natureza dos esforços que as solicitam. Molas Elementos de Transmissão Função: - armazenar energia - amortecer choques - distribuir cargas - limitar vazão - preservar junções ou contatos Tipos de rolamentos Elementos de Apoio - Rolamento fixo de uma carreira de esferas: É o mais comum dos rolamentos. Suporta cargas radiais e pequenas cargas axiais e é apropriado para rotações mais elevadas. Sua capacidade de ajustagem angular é limitada, por conseguinte, é necessário um perfeito alinhamento entre o eixo e os furos da caixa. - Rolamento de contato angular de uma carreira de esferas: Admite cargas axiais somente em um sentido, portanto, deve sempre ser montado contraposto a um outro rolamento que possa receber a carga axial no sentido contrário. -Rolamento auto-compensador de esferas: É um rolamento de duas carreiras de esferas com pista esférica no anel externo, o que lhe confere a propriedade de ajustagem angular, ou seja, compensar possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo. Tipos de rolamentos Elementos de Apoio Materiais para buchas(mancal): Os materiais para buchas devem ter as seguintes propriedades: baixo módulo de elasticidade, para facilitar a acomodação à forma do eixo; baixa resistência ao cisalhamento, para facilitar o alisamento da superfície; baixa soldabilidade ao aço, para evitar defeitos e cortes na superfície; boa capacidade de absorver corpos estranhos, para efeito de limpar a película lubrificante; resistência à compressão, à fadiga, à temperatura de trabalho e à corrosão; boa condutibilidade térmica; coeficiente de dilatação semelhante ao do aço. Mancais de Rolamento Elementos de Apoio Os materiais mais usados são: bronze fosforoso, bronze ao chumbo, latão, ligas de alumínio, metal antifricção, ligas de cobre sinterizado com adição de chumbo ou estanho ou grafite em pó, materiais plásticos como o náilon e o politetrafluretileno (teflon). Os sinterizados são autolubrificantes por serem mergulhados em óleo quente após sua fabricação. Este processo faz com que o óleo fique retido na porosidade do material e com o calor do trabalho venha à superfície cumprir sua função. - Formas construtivas dos mancais: Os mancais, em sua maioria, são constituídos por uma carcaça e uma bucha. A bucha pode ser dispensada em casos de pequena solicitação. Mancais de Rolamento Elementos de Apoio Quanto ao tipo de carga que suportam, os rolamentos podem ser: Radiais - suportam cargas radiais e leves cargas axiais . Axiais - não podem ser submetidos a cargas radiais. Mistos - suportam tanto carga axial quanto radial. Classificação dos rolamentos Elementos de Apoio - Rolamento de rolo cilíndrico: É apropriado para cargas radiais elevadas e seus componentes são separáveis, o que facilita a montagem e desmontagem. - Rolamento autocompensador de uma carreira de rolos: Seu emprego é particularmente indicado para construções em que se exige uma grande capacidade de suportar carga radial e a compensação de falhas de alinhamento. - Rolamento autocompensador com duas carreiras de rolos: É um rolamento para os mais pesados serviços. Os rolos são de grande diâmetro e comprimento. Devido ao alto grau de oscilação entre rolos e pistas, existe uma distribuição uniforme de carga. Tipos de rolamentos Elementos de Apoio Tipos de rolamentos Elementos de Apoio - Rolamento de rolos cônicos: Além de cargas radiais, os rolamentos de rolos cônicos também suportam cargas axiais em um sentido. Os anéis são separáveis. O anel interno e o externo podem ser montados separadamente. Como só admitem cargas axiais em um sentido, de modo geral torna-se necessário montar os anéis aos pares, um contra o outro. - Rolamento axial de esfera: Ambos os tipo 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 firmemente em suas pistas, é necessária a atuação permanente de uma determinada carga axial mínima . Tipos de rolamentos Elementos de Apoio Referências 1. Noções Básicas de Elementos de Máquinas - Mecânica - SENAI / CST (Companhia Siderúrgica de Tubarão) - ES, 1996 2.Apostila de Desenho Técnico Mecânico II – Capítulo 6 – Elementos de ligação FAC Redentor (Prof: Juvenil N. De Oliveira Jr. 3.Apostila UFV – Elementos de Fixação – Departamento de Arquitetura e Urbanismo – Representação Gráfica para Engenharia 4. SENAI – Gaspar Ricardo Júnior - Tecnologia de máquinas - Elementos de fixação – Sorocaba 2010 5. Apostila – Elementos de Máquinas – Colégio Técnico Industrial de Santa Maria: Rede e-Tec Brasil, 2014. Autores: Alessandro de Franceschi e Miguel Guilherme Antonello 6. Elementos de Máquinas – Parte II – Características dos Elementos Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Maria, Florianópolis, 2006 Autores: Prof. Eng. Mec Norberto Moro e Téc. Mec. André Paegle Auras 7. Elementos de transmissão de movimento – CFAC – Concepção e Fabrico Assistidos por Computador FEUP – Universidade do Porto – Faculdade de engenharia, 2007 Autor: João Manuel R. S. Tavares - São conjuntos destinados a suportar as solicitações de peso e rotação de eixos e árvores. - Os mancais estão submetidos ao atrito de deslizamento que é o principal fator a considerar para sua utilização. - Bucha fixada num suporte - Usado em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa rotação (a baixa velocidade evita o superaquecimento) Mancais de deslizamento Elementos de Apoio Tipos de rolamentos Elementos de Apoio - Rolamento axial autocompensador de rolos: Possui grande capacidade de carga axial e, devido à disposição inclinada dos rolos, também pode suportar consideráveis cargas radiais. A pista esférica do anel da caixa confere ao rolamento a propriedade de alinhamento angular, compensando possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo. - Rolamento de agulhas: Possui uma secção transversal muito fina, em comparação com os rolamentos de rolos comuns. É utilizado especialmente quando o espaço radial é limitado. Tipos de rolamentos Elementos de Apoio Vantagens Menor atrito e aquecimento Coeficiente de atrito de partida (estático) não superior ao de operação (dinâmico) Pouca variação do coeficiente de atrito com carga e velocidade Baixa exigência de lubrificação Intercambialidade internacional Mantém a forma de eixo Pequeno aumento da folga durante a vida útil Desvantagens Maior sensibilidade aos choques Maiores custos de fabricação Tolerância pequena para carcaça e alojamento do eixo Não suporta cargas tão elevadas como os mancais de deslizamento Ocupa maior espaço radial Elementos de Apoio Mancais de rolamento - Quando se buscou diminuir sensivelmente os problemas de atrito de resistência à alta velocidade, encontrados nos mancais de deslizamento, chegou-se aos mancais de rolamento ou simplesmente rolamentos. Os rolamentos são simplesmente rolamentos de máquinas constituídos por dois anéis de aço (geralmente SAE 52 100) separados por uma ou mais fileiras de esferas ou rolos. - Essas esferas ou rolos são mantidos equidistantes por meio do separador ou gaiola a fim de distribuir os esforços e manter concêntricos os anéis. - O anel externo (capa) é fixado na peça ou no mancal e o anel interno é fixado diretamente ao eixo. Mancais de rolamento Elementos de Apoio - Mais usado - Maior velocidade e menor atrito Tipos de carga: - radiais - mistas - axiais (de escora) São classificados em função dos seus elementos rolantes: de esfera, de rolo, de agulha Mancais de rolamento Elementos de Apoio Mola helicoidal de torção: Além das espiras, também apresenta dois braços de alavancas. É através desses braços que as molas de torção são solicitadas, de forma que, durante o seu funcionamento, a mola apresente uma pequena deformação em seu diâmetro de enrolamento. Classificação das molas helicoidais Elementos de Transmissão Os componentes mecânicos podem ser divididos em 3 grandes grupos: Mola helicoidal de compressão: Formada por espirais, de forma que, quando comprimida por alguma força, o espaço existente entre as espiras diminui, reduzindo o comprimento da mola. Classificação das molas helicoidais Elementos de Transmissão Molas helicoidais: - Correspondem ao tipo de mola mais usada na área da mecânica. Em geral, elas são produzidas a partir de barra de aço, sendo enrolada em forma de hélice cilíndrica ou cônica e cuja seção pode ser retangular, circular, quadrada, etc. - Em geral, a mola helicoidal é enrolada à direita. Caso for enrolada à esquerda, o sentido da hélice deve ser indicado no desenho. As molas helicoidais podem atuar por meio de compressão, tração ou por torção. Tipos de molas Elementos de Transmissão - Quanto a forma geométrica, as molas podem ser helicoidais (forma de hélice) ou planas; - Quanto ao esforço que suportam, as molas podem ser de tração, de compressão ou de torção. Molas - Classificação Elementos de Transmissão Mola helicoidal cônica: A mola helicoidal cônica refere-se a uma construção diferente da mola helicoidal comum, tendo praticamente o mesmo funcionamento, onde a principal diferença ocorre devido ao seu "empacotamento". Classificação das molas helicoidais Elementos de Transmissão No caso de uma mola helicoidal de compressão cilíndrica, temos as seguintes dimensões: De – diâmetro externo Di – diâmetro interno H – comprimento da mola d – diâmetro da seção do arame P – passo da mola n° de espiras – numero de espiras da mola Passo – corresponde a distância referente aos centros de duas espiras consecutivas, a qual e medida paralelamente ao eixo da mola. Dimensão de uma mola helicoidal Elementos de Transmissão São molas produzidas a partir de material plano ou em fita, com formato simples e podem ser definidas como: feixe de molas, prato e espiral. Molas Planas Elementos de Transmissão Suporte ou guia em que se apoia o eixo: Podem ser de: - delizamento (buchas); - rolamento. Mancais Elementos de Apoio Espiral: Apresenta a forma de espiral ou caracol, sendo produzida, em geral, sob forma de barra ou lamina com seção retangular. A mola espiral é enrolada de tal forma que todas as espiras ficam concêntricas e coplanares. Molas Planas Elementos de Transmissão Prato: Possuem a forma de um tronco de cone cujas paredes apresentam seção retangular. De uma forma geral, as molas prato funcionam associadas entre si, empilhadas, formando colunas, as quais dependem da necessidade que se tem em vista. Molas Planas Elementos de Transmissão Feixe de molas: É obtido através de diversas peças planas cujo comprimento e variável, acomodadas de forma que permaneçam retas sob a ação de uma dada força. Molas Planas Elementos de Transmissão - Um eixo estriado na verdade é um conjunto de várias chavetas, que se encaixa num cubo também ranhurado. - As estrias são manufaturadas no próprio eixo naturalmente, sem necessidade de rasgos para encaixes como ocorre com as chavetas. Os rasgos nos eixos reduzem a capacidade do eixo de transmitir potência. - Quando há um movimento relativo entre o cubo e o eixo, ou seja, um deslizamento entre cubo e eixo, utiliza-se normalmente estrias. Não se utiliza chavetas quando ocorre movimento relativo entre cubo e eixo. Elementos de Ligação (Fixação) Estrias Mola helicoidal de tração: Esta mola, além das espiras, possui ganchos nas extremidades, os quais são chamados de olhais. Para que este tipo de mola possa realizar a sua função, é necessário que seja esticada, aumentando o seu comprimento. Já em estado de repouso, volta ao seu comprimento normal. Classificação das molas helicoidais Elementos de Transmissão -Chaveta paralela (DIN 269): É normalmente embutida e suas faces são paralelas, sem qualquer conicidade. O rasgo para o seu alojamento tem o seu comprimento. As chavetas embutidas nunca têm cabeça e sua precisão de ajuste é nas laterais, havendo uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo elemento conduzido. A transmissão do movimento e das forças é feita pelo ajuste de suas faces laterais com as do rasgo da chaveta. Varia quanto à forma de seus extremos (retos ou arredondados) e quanto à quantidade de elementos de fixação à árvore. Pelo fato de a chaveta paralela proporcionar um ajuste preciso na árvore não ocorre excentricidade, podendo, então, ser utilizada para rotações mais elevadas. É bastante usada nos casos em que o elemento conduzido é móvel. Classificação e Características Elementos de Ligação (Fixação) Parafusos Elementos de Ligação (Fixação) É um elemento de ligação formado por um corpo cilíndrico roscado e por uma cabeça que pode ser hexagonal, sextavada, quadrada ou redonda. É empregado para fixação de peças variadas, de forma não permanente e que podem ser facilmente montadas e desmontadas. É um componente mecânico que é empregado para unir e manter juntas peças de máquinas, geralmente formando conjuntos com porcas e arruelas. Parafusos Elementos de Ligação (Fixação) Material: Em geral, os parafusos são fabricados em aço de baixo e médio teor de carbono, por meio de forjamento ou usinagem. Os parafusos forjados são opacos e os usinados, brilhantes. Verificadores de rosca Elementos de Ligação (Fixação) Pente de Rosca Lado Métrico Lado Whitworth Verificadores de rosca Inicialmente, para calcular as roscas, é importante que se faça a medição do passo da rosca, o que pode ser feito utilizando-se um pente de rosca, escala ou paquímetro. Esses instrumentos são definidos como verificadores de roscas. Eles possibilitam expressar a medida do passo em milímetro, ou em filetes por polegada, e também a medida do ângulo dos filetes. Elementos de Ligação (Fixação) Principais tipos de roscas Elementos de Ligação (Fixação) Parafusos Elementos de Ligação (Fixação) Existem quatro grandes grupos de parafusos: 1. Passantes: necessita do uso de porca; 2. Não-passantes: rosca na própria peça; 3. De pressão: para fixar componentes; 4. Prisioneiros: para aplicação específica. Parafusos - Classificação Elementos de Ligação (Fixação) As dimensões principais dos parafusos são: diâmetro externo ou maior da rosca; comprimento do corpo; comprimento da rosca; altura da cabeça; distância do hexágono entre planos e arestas. O comprimento do parafuso refere-se ao comprimento do corpo. Parafusos - Dimensões Elementos de Ligação (Fixação) É fabricado com aço de alta resistência à tração e submetido a um tratamento térmico após a conformação. Possui um furo hexagonal de aperto na cabeça, que é geralmente cilíndrica e recartilhada. Para o aperto, utiliza-se uma chave especial: a chave Allen. São utilizados sem porcas e suas cabeças são encaixadas num rebaixo na peça fixada, para melhor acabamento e também por necessidade de redução de espaço entre peças com movimento relativo. Parafuso Allen Elementos de Ligação (Fixação) É empregado quando se necessita montar e desmontar parafuso sem porca a intervalos frequentes. Consiste numa barra de seção circular com roscas nas duas extremidades. Essas roscas podem ter sentido oposto. Para usar o parafuso prisioneiro, introduz-se uma das pontas no furo roscado da peça e, com auxílio de uma ferramenta especial, aperta-se essa peça. Em seguida aperta-se a segunda peça com uma porca e arruelas presas à extremidade livre do prisioneiro. Este permanece no lugar quando as peças são desmontadas. Parafuso Prisioneiro Elementos de Ligação (Fixação) Nos casos onde não há espaço para acomodar uma porca, esta pode ser substituída por um furo com rosca em uma das peças. A união dá-se através da passagem do parafuso por um furo passante na primeira peça e rosqueamento no furo com rosca da segunda peça. Parafuso sem porca Elementos de Ligação (Fixação) Parafuso com porca Às vezes, a união entre as peças é feita com o auxílio de porcas e arruelas. Nesse caso, o parafuso com porca é chamado passante. Os parafusos podem ser: Sem porca Com porca Prisioneiro Allen De fundação farpado ou dentado Auto-atarraxante Para pequenas montagens Tipos de Parafusos Elementos de Ligação (Fixação) Principais sistemas de roscas Elementos de Ligação (Fixação) Rosca Whitworth Rosca Whitworth Principais sistemas de roscas Rosca métrica de perfil triangular ISO - ABNT - NB97: Designação . M10 (normal) . M20 x 1,5 (passo fino) Rosca americana normal NC ISO - ABNT - NB97 Rosca americana fina - NC Rosca whitworth normal (inglesa) Designação Normal: Indica-se somente pelo maior 2" Fina: Diâmetro maior x passo w84 x 1/16" Elementos de Ligação (Fixação) Rosca Americana Rosca métrica triangular Simbologia dos principais elementos de uma rosca D– diâmetro maior da rosca interna d – diâmetro maior da rosca externa D1– diâmetro menor da rosca interna d1 – diâmetro menor da rosca externa D2– diâmetro efetivo da rosca interna d2 – diâmetro efetivo da rosca externa P – passo – corresponde a distância entre uma crista e outra A – avanço Elementos de Ligação (Fixação) N - número de voltas por polegada n – número de filetes (fios por polegada) H– altura do triângulo fundamental he – altura do filete da rosca externa hi – altura do filete da rosca interna i– ângulo da hélice (α) rre– arredondamento do fundo da rosca do parafuso rri – arredondamento do fundo da rosca da porca Rosca É uma saliência de perfil constante, helicoidal, que se desenvolve de forma uniforme, externa ou internamente, ao redor de uma superfície cilíndrica ou cônica. Essa saliência é denominada filete. Elementos de Ligação (Fixação) São elementos que suportam (apoiam) outros elementos de máquinas. São constituídos por guias e mancais (buchas e rolamentos). Exemplos: Mancais de deslizamento e de rolamento. Elementos de Apoio A transmissão de potência ou movimento pode ser transmitida por elementos flexíveis, os quais podem ser assim relacionados: correias, polias, correntes, cabos e eixos. exemplos: Eixos e Árvores, Engrenagens, Polias, Acoplamentos, Cames e Molas. Elementos de Transmissão Ligações Desmontáveis (Móveis): os componentes podem ser reutilizados - colocados ou retirados do conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas. exemplos: roscas, parafusos, porcas, contra-porcas, arruelas, pinos, cavilhas, cupilha ou contrapino, chavetas, estrias. Ligações Rígidas (Permanentes): os componentes, uma vez que forem fixados, não podem ser reutilizados. exemplos: rebites e soldas. Elementos de Ligação (Fixação) Elementos de Ligação (Fixação) São considerados como meios de união possíveis de serem empregados nos mais diversos tipos de equipamentos, máquinas e construções mecânicas, unindo peças produzidas com diferentes materiais por meio de uma fixação que pode ser móvel ou permanente. Ao projetar um conjunto mecânico, é importante que seja definido o elemento de ligação apropriado em relação às peças que devem ser unidas ou fixadas. Os elementos de ligação são divididos em desmontáveis e rígidos. Roscas - Classificação Em relação aos tipos de passos, podem ser classificadas da seguinte forma: Rosca Fina (Rosca de pequeno passo) : Corresponde a uma rosca de pequeno passo, muito empregada na construção de automóveis e aeronaves, sobretudo porque nesses veículos acontecem choques e vibrações que tendem a afrouxar a porca. Sua utilização pode ocorrer quando há necessidade de uma ajustagem fina ou devido a uma maior tensão inicial de aperto. Ela também é empregada em chapas de pouca espessura e em tubos, por não diminuir sua secção. Estas roscas são largamente utilizadas em parafusos feitos de aços-liga, tratados termicamente. Elementos de Ligação (Fixação) Rosca média (normal): Este tipo de rosca é empregado normalmente em construções mecânicas e em parafusos de modo geral, por proporcionar uma boa tensão inicial de aperto. Sua utilização em montagens sujeitas a vibrações exige, como segurança, o uso de arruelas de pressão. Rosca de transporte ou movimento: Caracteriza-se por possuir passo longo transformando o movimento giratório em um deslocamento longitudinal maior do que os tipos de roscas citadas anteriormente. Destacam-se por serem utilizadas normalmente em máquinas, tais como, tornos, prensas, morsa, etc., ou em casos em que ocorram montagens e desmontagens frequentes. Elementos de Ligação (Fixação) Roscas - Classificação Perfil da Rosca Triangular É o mais comum. Aplicação: Utilizado em parafusos e porcas de fixação, uniões e tubos. Trapezoidal Empregado em órgãos de comando das máquinas operatrizes (para transmissão de movimento suave e uniforme), fusos e prensas de estampar (balancins mecânicos). Redondo Emprego em parafusos de grandes diâmetros e que devem suportar grandes esforços, geralmente em componentes ferroviários. É empregado também em lâmpadas e fusíveis pela facilidade na estampagem. Dente de serra Usado quando a força de solicitação é muito grande em um só sentido (morsas, macacos, pinças para tornos e fresadoras). Quadrado Quase em desuso, mas ainda utilizado em parafusos e peças sujeitas a choques e grandes esforços (morsas). Elementos de Ligação (Fixação) Simbologia dos principais elementos de uma rosca Elementos de Ligação (Fixação) Elementos constituintes de uma rosca P – passo (em mm) i – angulo da helice d – diametro externo c – crista d1 – diametro interno D – diametro do fundo da porca d2 – diametro do flanco D1 – diametro do furo da porca α – angulo do filete h1 – altura do filete da porca f – fundo do filete h – altura do filete do parafuso Elementos de Ligação (Fixação) Sentido de direção do filete À esquerda: Quando, ao avançar, gira em sentido contrário ao dos ponteiros do relógio (sentido de aperto à esquerda). À direita: Quando, ao avançar, gira no sentido dos ponteiros do relógio (sentido de aperto à direita). Elementos de Ligação (Fixação) Elementos de Ligação (Fixação) Perfil e Aplicação das Roscas São feitos de aço ou ferro e são utilizados para prender máquinas ou equipamentos ao concreto ou à alvenaria. Têm a cabeça trapezoidal delgada e áspera que, envolvida pelo concreto, assegura uma excelente fixação. Seu corpo é arredondado e com dentes, os quais têm a função de melhorar a aderência do parafuso ao concreto. Parafuso de fundação farpado ou dentado Elementos de Ligação (Fixação) A execução de estrias em qualquer das seções de uma árvore de transmissão, além de substituir as chavetas, permite a transmissão de momentos de torção muito elevados de atuação cíclica ou com pesados choques. Para uma mesma transmissão, a árvore estriada é mais forte do que a árvore com chavetas. Suas formas permitem produção em larga escala, por operações de fresagem e brochamento, resultando daí seu largo emprego na indústria automobilística e de máquinas ferramentas. Elementos de Ligação (Fixação) Estrias Parafusos para pequenas montagens apresentam vários tipos de roscas e cabeças e são utilizados para metal, madeira e plásticos: cabeça cilíndrica plana cabeça redonda cabeça chanfrada cabeça redondo-cilíndrica cabeça redondo-chanfrada Parafusos para madeira: com cabeça oval com cabeça redonda com cabeça chata Parafuso para pequenas montagens Elementos de Ligação (Fixação) O que é: A chaveta tem geralmente perfil retangular ou semicircular, podendo 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. Emprego: A chaveta se interpõe nas cavidades de um eixo e uma peça, afim de fixar a peça ao eixo e vice-versa. É muito usado para fixação de engrenagens num eixo. É construída normalmente de aço. A união por chaveta é um tipo de união desmontável, que permite às árvores transmitirem seus movimentos a outros órgãos, tais como engrenagens e polias. Chavetas Elementos de Ligação (Fixação) Cavilhas Elementos de Ligação (Fixação) O que é: 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, dispensando-se o acabamento e a precisão do furo alargado. Emprego: A cavilha une peças que não são articuladas entre si. Cavilhas Elementos de Ligação (Fixação) Trata-se de um arame de secção semicircular dobrado de tal forma a obter-se um corpo cilíndrico e uma cabeça. A cupilha é usada principalmente para travar porcas-castelo. OBS: Um pino qualquer ao se quebrar deve ser substituído por outro com as mesmas características de forma, material, tratamento e acabamento. Cupilha ou Contrapino Elementos de Ligação (Fixação) Pino estriado A superfície externa do pino estriado apresenta três entalhes e respectivos rebordos. A forma e o comprimento do entalhes determinam os tipos de pinos. O uso destes pinos dispensa o acabamento e a precisão do furo alargado. Pino tubular fendido Também conhecido como pino elástico, é fabricado de fita de aço para mola enrolada. Quando introduzido, a fenda permanece aberta e elástica gerando o aperto. Aplicação: Este elemento tem grande emprego como pino de fixação, pino de ajuste e pino de segurança. Seu uso dispensa o furo alargado. Tipos de pinos Elementos de Ligação (Fixação) As chavetas se classificam em três tipos - de cunha, paralelas e de disco. A de cunha possui uma das faces inclinadas, para facilitar a união. Tais se dividem em longitudinais (colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes, etc.) e transversais ( união de peças que transmitem movimentos rotativos e retilíneos alternativos). A paralela não possui face inclinada, possuindo folga em sua face superior. A de disco (ou meia lua) é usada em eixos cônicos por se adaptar à conicidade e ter fácil montagem. Chavetas - Classificação Elementos de Ligação (Fixação) Chavetas - Classificação Elementos de Ligação (Fixação) Chavetas - Classificação Elementos de Ligação (Fixação) -Chaveta transversal: Aplicada em uniões de órgãos que transmitem movimentos não só rotativos como também retilíneos alternativos. -Chaveta de disco ou meia-lua tipo woodruff (DIN 496 e 6888): É uma variante da chaveta paralela, porém recebe esse nome porque sua forma corresponde a um segmento circular. É comumente empregada em eixos cônicos por facilitar a montagem e se adaptar à conicidade do fundo do rasgo do elemento externo Classificação e Características Elementos de Ligação (Fixação) -Chaveta encaixada (DIN 141, 490 e 6883): É a chaveta mais comum e sua forma corresponde ao tipo mais simples de chaveta de cunha. Para facilitar seu emprego, o rasgo da árvore é sempre mais comprido que a chaveta. -Chaveta meia-cana (DIN 143 e 492): Sua base é côncava (com o mesmo raio do eixo). Sua inclinação é de 1:100, com ou sem cabeça. Não é necessário rasgo na árvore, pois transmite o movimento por efeito do atrito, de forma que, quando o esforço no elemento conduzido é muito grande, a chaveta desliza sobre a árvore. -Chaveta plana (DIN 142 e 491): É similar à chaveta encaixada, tendo, porém, no lugar de um rasgo na árvore, um rebaixo plano. Sua inclinação é de 1:100 com ou sem cabeça. Seu emprego é reduzido, pois serve somente para a transmissão de pequenas forças. Classificação e Características Elementos de Ligação (Fixação) Chaveta plana Chaveta meia-cana - Chaveta de Cunha (ABNT-PB-121): Empregada para unir elementos de máquinas que devem girar. Pode ser com cabeça ou sem cabeça, para facilitar sua montagem e desmontagem. Sua inclinação é de 1:100, o que permite um ajuste firme entre as partes. O princípio da transmissão é pela força de atrito entre as faces da chaveta e o fundo do rasgo dos elementos, devendo haver uma pequena folga nas laterais. Havendo folga entre os diâmetros da árvore e do elemento movido, a inclinação da chaveta provocará na montagem uma determinada excentricidade, não sendo portanto aconselhado o seu emprego em montagens precisas ou de alta rotação. Classificação e Características Elementos de Ligação (Fixação) Chavetas - Classificação Elementos de Ligação (Fixação) Pino de segurança - É usado principalmente em máquinas-ferramentas como pino de cisalhamento, isto é, em caso de sobrecarga esse pino se rompe para que não quebre um componente de maior importância. Pino de união - Tem funções secundárias como em dobradiças para caixas metálicas e móveis. Pino cônico Material: Feito geralmente de aço-prata, é temperado ou não e retificado. - Tem por diâmetro nominal o diâmetro menor, para que se use a broca com essa medida antes de calibrar com alargador. - Garantir a centragem - Existem pinos cônicos com extremidade roscada a fim de mantê-los fixos em casos de vibrações ou sacá-los em furos cegos. Aplicação: O pino cônico tem largo emprego na construção de máquinas, pois permite muitas desmontagens sem prejudicar o alinhamento dos componentes; além do que é possível compensar eventual desgaste ou alargamento do furo. Tipos de pinos Elementos de Ligação (Fixação) Pino de União Pino Cônico Tem rosca de passo largo em um corpo cônico e é fabricado em aço temperado. Pode ter ponta ou não e, às vezes, possui entalhes longitudinais com a função de cortar a rosca à maneira de uma tarraxa. As cabeças têm formato redondo, em latão ou chanfradas e apresentam fendas simples ou em cruz (tipo Phillips). Esse tipo de parafuso elimina a necessidade de um furo roscado ou de uma porca, pois corta a rosca no material a que é preso. Sua utilização principal é na montagem de peças feitas de folhas de metal de pequena espessura, peças fundidas macias e plásticas. Parafuso auto-atarraxante Elementos de Ligação (Fixação) É uma peça geralmente cilíndrica ou cônica, oca ou maciça que serve para alinhamento, fixação e transmissão de potência. Os pinos se diferenciam por suas características de utilização, forma, tolerâncias dimensionais, acabamento superficial, material e tratamento térmico. O principal esforço a que os pinos, de modo geral, estão sujeitos é o de cisalhamento. Por isso os pinos com função de alinhar ou centrar devem estar a maior distância possível entre si, para diminuir os esforços de corte. São utilizados em montagens que exigem articulação. Quanto menor proximidade entre os pinos, maior o risco de cisalhamento e menor a precisão no ajuste. Pinos Elementos de Ligação (Fixação) As porcas sujeitas a cargas de impacto e vibração apresentam tendência a afrouxar, o que pode causar danos às máquinas. Um dos meios de travar uma porca é através do aperto de outra porca contra a primeira. Por medida de economia utiliza-se uma porca mais fina, e para sua travação são necessárias duas chaves de boca. A contraporca, portanto, tem a função de travar o sistema. Contraporcas Elementos de Ligação (Fixação) Nesse tipo de porca, uma das extremidades do furo rosqueado é encoberta, ocultando a ponta do parafuso. Material: A porca cega pode ser feita de aço ou latão. Porca Cega Elementos de Ligação (Fixação) A porca castelo é uma porca hexagonal com seis entalhes radiais, coincidentes dois a dois, que se alinham com um furo no parafuso, de modo que uma cupilha possa ser passada para travar a porca. Porca Castelo Elementos de Ligação (Fixação) São peças de forma prismática ou cilíndrica, providas de um furo roscado onde são atarraxadas ao parafuso. São hexagonais, sextavadas, quadradas ou redondas e servem para dar aperto nas uniões de peças ou, em alguns casos, para auxiliar na regulagem. Material: Aço, bronze, latão, alumínio, plástico Tipos de porcas: castelo cega (ou remate) borboleta contra-porcas Porcas Elementos de Ligação (Fixação) Parafuso - Geral Elementos de Ligação (Fixação) -Acionamento manual: borboleta e recartilhada. - Não-manual: cega (protege a rosca e melhora a aparência - usada em espelhos), redonda, sextavada com fendas, castelo, quadrada. Tipos de Acionamento Elementos de Ligação (Fixação) Porca Borboleta Pino cilíndrico paralelo Pino de ajuste (guia) temperado Material: É feito de aço-prata ou similar e é temperado, revenido e retificado. - Pode resistir a grandes esforços transversais e é usado em diversas montagens, geralmente associado a parafusos e prisioneiros. - Pode ser liso, liso com furo para cupilha, com cabeça e furo para cupilha, com cabeça provida de ressalto para evitar o giro, com ponta roscada e cabeça. - Todos os pinos que apresentam furo ou rosca são usados como eixo para articulações ou para suportar rodas, polias, cabos, etc. - A precisão destes pinos é j6, m6 ou h8. Tipos de pinos Elementos de Ligação (Fixação) Os três tipos de arruela mais usados são: arruela lisa arruela de pressão arruela estrelada (de pressão serrilhada) dentada (grandes vibrações com pequenos esforços) ondulada (proteção de superfícies pintadas) de travamento (com orelha) Arruelas - Tipos Elementos de Ligação (Fixação) A arruela estrelada (ou arruela de pressão serrilhada) é de dentes de aço de molas e consiste em um disco anular provido de dentes ao longo do diâmetro interno ou diâmetro externo. Os dentes são torcidos e formam pontas aguçadas. Quando a porca é apertada, os dentes se aplainam penetrando nas superfícies da porca e da peça em contato. A arruela estrelada com dentes externos é empregada em conjunto com parafusos de cabeça chanfrada. Arruela Estrelada Elementos de Ligação (Fixação) A arruela de pressão consiste em uma ou mais espiras de mola helicoidal, feita de aço de mola de seção retangular. Quando a porca é apertada, a arruela se comprime, gerando uma grande força de atrito entre a porca e a superfície. Essa força é auxiliada por pontas aguçadas na arruela que penetram nas superfícies, proporcionando uma travação positiva. Arruela de Pressão Elementos de Ligação (Fixação) O que é: A arruela é um disco metálico, de pouca espessura, com um furo no centro, pelo qual passa o parafuso. Emprego: Têm a função de distribuir igualmente a força de aperto entre a porca, o parafuso e as partes montadas. Material: A maioria das arruelas é fabricada em aço, mas o latão também é empregado; neste caso, são utilizadas com porcas e parafusos de latão. As arruelas de cobre, alumínio, fibra e couro são extensivamente usadas na vedação de fluidos. Arruelas Elementos de Ligação (Fixação) Servem basicamente para: proteger a superfície das peças; evitar deformações nas superfícies de contato; evitar que a porca afrouxe; suprimir folgas axiais (isto é, no sentido do eixo) na montagem das peças; evitar desgaste da cabeça do parafuso ou da porca. distribuir igualmente a força; melhorar a aparência da montagem elemento de trava Arruelas - Tipos e Aplicações Elementos de Ligação (Fixação) A arruela lisa (ou plana) geralmente é feita de aço e é usada sob uma porca para evitar danos à superfície e distribuir a força do aperto. As arruelas de qualidade inferior, mais baratas, são furadas a partir de chapas brutas, mas as de melhor qualidade são usinadas e têm a borda chanfrada como acabamento. Arruela Lisa Elementos de Ligação (Fixação) 100 99 98 97 101 104 103 102 96 95 93 86 85 87 89 92 91 105 106 121 122 121 125 Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25.05.2015 # 128 119 120 114 113 112 115 116 117 119 118 117 83 88 29 28 26 30 31 32 25 24 22 21 24 25 23 35 38 39 41 42 42 37 34 35 36 19 Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25.05.2015 # 1 6 7 8 Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25.05.2015 # Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre 25.05.2015 # Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível Clique para editar o texto mestre 25.05.2015 # Clique para editar o título mestre Clique para editar o estilo do subtítulo mestre 25.05.2015 # Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25.05.2015 # Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre 25.05.2015 # Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25.05.2015 # Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível Clique para editar o texto mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25.05.2015 # Clique para editar o título mestre 25.05.2015 # 25.05.2015 # 9 10 11 17 18 19 20 18 16 12 13 14 14 15 43 73 76 77 77 73 72 68 68 69 69 78 81 85 82 83 79 79 82 80 66 49 51 53 54 48 44 45 46 47 55 65 58 59 61 62 57 56 57 56 58 25/05/2015 Editar estilos de texto Mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível #