tecnologia de projeto - Etec Cel. Fernando Febeliano da Costa
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Tecnologia <strong>de</strong> Projetos- I 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
ETE “<strong>Cel</strong>. <strong>Fernando</strong> <strong>Febeliano</strong> <strong>da</strong> <strong>Costa</strong>”<br />
TECNOLOGIA<br />
DE<br />
PROJETO - I<br />
1 o Ciclo <strong>de</strong><br />
Técnico Mecânica<br />
Apostila basea<strong>da</strong> nas anotações <strong>de</strong> Professores<br />
e do TC – 2000 Técnico – Distribuição gratuita aos Alunos<br />
1
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
MECÂNICA TÉCNICA – parte - 1<br />
ESTÁTICA<br />
Estática é uma <strong>da</strong>s partes <strong>da</strong> mecânica que estu<strong>da</strong> as forças<br />
e as condições necessárias para o seu equilíbrio.<br />
FORÇA<br />
É qualquer causa capaz <strong>de</strong> produzir ou modificar o estado <strong>de</strong><br />
repouso ou <strong>de</strong> movimento <strong>de</strong> um corpo.<br />
As características <strong>de</strong> uma força são:<br />
a) ponto <strong>de</strong> aplicação<br />
b) direção ou reta <strong>de</strong> ação<br />
c) sentido<br />
d) intensi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
A uni<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> medi<strong>da</strong> <strong>de</strong> força é:<br />
*No Sistema Técnico é o kilograma-força [ kgf ]<br />
*No Sistema Internacional é Newtons [ N ]<br />
*Veremos com maior <strong>de</strong>talhes em Dinâmica na pagina 48<br />
Trabalharemos com força no Sistema Técnico [ kgf ]<br />
Graficamente é representa<strong>da</strong> por um segmento <strong>de</strong> reta orientado<br />
chamo por vetor.<br />
reta <strong>de</strong> ação<br />
Temos:<br />
ponto <strong>de</strong> aplicação<br />
intensi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
0 1 2 3 4 kgf<br />
escala <strong>da</strong>s forças<br />
sentido<br />
Módulo (Intensi<strong>da</strong><strong>de</strong>): 8 kgf (a ca<strong>da</strong> um Centímetro correspon<strong>de</strong><br />
a 1 kgf em escala)<br />
Direção: Horizontal<br />
Sentido: <strong>da</strong> esquer<strong>da</strong> para a direita<br />
Duas ou mais forças constituem um sistema <strong>de</strong> forças, sendo<br />
que ca<strong>da</strong> uma <strong>de</strong>las é chama<strong>da</strong> COMPONETES.<br />
No caso em que as forças tem um mesmo ponto <strong>de</strong> aplicação<br />
ou se encontram num mesmo ponto <strong>de</strong>pois <strong>de</strong> prolonga<strong>da</strong>s, recebem o<br />
nome <strong>de</strong> forças CONCORRENTES. Se agem numa mesma reta <strong>de</strong><br />
ação são chama<strong>da</strong>s forças COINCIDENTES.<br />
2<br />
COMPOSIÇÃO DE FORÇAS COINCIDENTES<br />
Todo sistema <strong>de</strong> forças coinci<strong>de</strong>ntes po<strong>de</strong> ser substituído por<br />
uma única força, chama<strong>da</strong> resultante, que produz o mesmo efeito <strong>da</strong>s<br />
componentes.<br />
A resultante terá a mesma reta <strong>de</strong> ação <strong>da</strong>s componentes,<br />
com intensi<strong>da</strong><strong>de</strong> e sentido igual à soma algébrica <strong>da</strong>s componentes.<br />
F2<br />
PROBLEMAS<br />
Caso 1 Caso 2<br />
F1<br />
R<br />
F1<br />
F2<br />
1-) Calcular a resultante <strong>da</strong>s forças F1 = 15Kgf e F2 = 10Kgf <strong>de</strong> mesmo<br />
sentido.<br />
2-) Calcular a resultante <strong>da</strong>s forças F1 = 15Kgf e F2 = 10Kgf <strong>de</strong> sentidos<br />
contrários.<br />
3-) Calcular a resultante <strong>da</strong>s forças F1 = 5Kgf, F2 = 8Kgf e F3 = 7Kgf<br />
aplica<strong>da</strong>s no bloco em figura.<br />
F2<br />
F1<br />
F3<br />
4-) Dizer para que lado a cor<strong>da</strong> irá se <strong>de</strong>slocar ao ser aplicado os<br />
pesos P1 = 8Kgf, P2 = 4Kgf e P3 = 6Kgf no sistema abaixo.<br />
argola<br />
P1 2 P<br />
P3<br />
F2<br />
R<br />
F1<br />
F2<br />
F1
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS<br />
1-) Dizer para que lado o bloco irá se <strong>de</strong>slocar e calcular a resultante:<br />
1 kgf<br />
2-) Calcular a resultante do sistema cujas forças têm to<strong>da</strong>s a direção<br />
norte-sul com as seguintes intensi<strong>da</strong><strong>de</strong>s e sentidos: (Resp.:<br />
700Kgf para o norte)<br />
P1 = 500Kgf (sentido norte)<br />
P2 = 400Kgf (sentido sul)<br />
P3 = 200Kgf (sentido sul)<br />
P4 = 800Kgf (sentido norte)<br />
3-) Num bloco agem as seguintes forças: F1 = +6Kgf, F2 = -4Kgf, F3 = -<br />
5Kgf, F4 = +1Kgf. Calcular a resultante e dizer o sentido do movimento<br />
do bloco. Adotar o sinal positivo como sendo o sentido <strong>da</strong> direita para<br />
a esquer<strong>da</strong>. (Resp.: R = -2Kgf para a direita)<br />
4-) Um balão a gás, que consegue exercer uma força para cima <strong>de</strong><br />
100Kgf, está suspen<strong>de</strong>ndo uma carga <strong>de</strong> 40Kgf. Se for acrescenta<strong>da</strong><br />
uma sobre-carga <strong>de</strong> 75Kgf, qual será o sentido do movimento do balão<br />
e com que força se fará este movimento?<br />
(Resp.: para baixo, com uma força <strong>de</strong> 15Kgf)<br />
5-) Calcular a força F para equilibrar as forças aplica<strong>da</strong>s no bloco <strong>da</strong><br />
figura abaixo.<br />
(Resp. F = 30 kgf)<br />
F1<br />
= 10kgf<br />
F<br />
F2<br />
= 15kgf<br />
F3<br />
= 40kgf<br />
F4<br />
= 5kgf<br />
COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES<br />
Todo sistema <strong>de</strong> forças concorrentes po<strong>de</strong> ser substituído por<br />
uma única resultante que produz o mesmo efeito, se esta substituir<br />
aquelas.<br />
A resultante po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>termina<strong>da</strong> gráfica ou analiticamente.<br />
I - RESULTANTE DE DUAS FORÇAS CONCORRENTES<br />
Graficamente: é <strong>de</strong>termina<strong>da</strong> pela diagonal do paralelogramo<br />
construído sobre as retas que representam as forças componentes.<br />
Esta é a chama<strong>da</strong> regra do paralelogramo.<br />
REGRA DO PARALELOGRAMO<br />
α<br />
ϕ<br />
F1<br />
F2<br />
R12<br />
3<br />
Analiticamente: a intensi<strong>da</strong><strong>de</strong> e a direção <strong>da</strong> resultante<br />
po<strong>de</strong>m ser calcula<strong>da</strong>s pelas seguintes fórmulas:<br />
2 2<br />
R12 = F1<br />
+ F2<br />
+ 2.F1.F2<br />
.cosα<br />
PROBLEMAS<br />
F2<br />
.senα<br />
tgϕ<br />
=<br />
F + F .cosα<br />
1<br />
1-) Determinar gráfica e analiticamente a intensi<strong>da</strong><strong>de</strong> e a direção <strong>da</strong><br />
resultante <strong>da</strong>s forças concorrentes F1 = 40Kgf e F2 = 60Kgf que formam<br />
um ângulo α igual a 45º.<br />
2-) Calcular gráfica e analiticamente a intensi<strong>da</strong><strong>de</strong> e a direção <strong>da</strong><br />
resultante <strong>da</strong>s forças F1 = 60Kgf e F2 = 80Kgf, perpendiculares.<br />
3-) Calcular a resultante <strong>da</strong>s forças F1 = 70Kgf e F2 = 40Kgf que formam<br />
um ângulo α igual a 130º.<br />
2
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS<br />
1-) Calcular, gráfica e analiticamente, a resultante <strong>da</strong>s forças F1 =<br />
20Kgf e F2 = 30Kgf nos seguintes casos:<br />
F2<br />
o<br />
45<br />
F2<br />
F1 1 F<br />
F1<br />
o<br />
135<br />
2-) Calcular graficamente a resultante <strong>da</strong>s seguintes forças F1 =<br />
15Kgf, F2 = 25Kgf, F3 = 30Kgf, conforme figuras abaixo:<br />
o<br />
120<br />
F2<br />
F1<br />
o<br />
120<br />
o<br />
120<br />
F3<br />
3-) Calcular gráfica e analiticamente, a resultante <strong>da</strong>s forças F1 =<br />
30Kgf e F2 = 40Kgf aplica<strong>da</strong>s no bloco em figura e <strong>de</strong>terminar a direção<br />
<strong>da</strong> resultante. ( Resp.: 67,6 kgf e 17 o 12’)<br />
o<br />
75<br />
o<br />
30<br />
F1<br />
F2<br />
4-) Na figura abaixo está representa<strong>da</strong> uma estaca articula<strong>da</strong> na base<br />
e solicita<strong>da</strong> pelas forças F1 = 200Kgf e F2 = 300Kgf. Verificar se ela<br />
permanecerá em equilíbrio. Caso contrário, para que lado tombará?<br />
Resp.: Tombará para a direita.<br />
F2<br />
o<br />
30<br />
o<br />
60<br />
F1<br />
5-) No suporte em figura ca<strong>da</strong> pé resiste no máximo 100Kgf. Calcular<br />
a máxima carga P quando os pés formam o ângulo α = 70º. (Resp.:<br />
164 kgf)<br />
P<br />
o<br />
70<br />
F3<br />
F2<br />
o<br />
60<br />
o<br />
45<br />
F2<br />
F1<br />
4<br />
6-) Sabendo-se que ca<strong>da</strong> cabo <strong>da</strong> figura abaixo resiste uma carga até<br />
400Kgf, calcular o máximo peso P que o conjunto po<strong>de</strong> suportar.<br />
7-) Calcular a reação <strong>de</strong> apoio R no suporte <strong>da</strong> polia em figura.<br />
(Resp.: 2,82tf)<br />
DECOMPOSIÇÃO DE UMA FORÇA<br />
Sendo <strong>da</strong><strong>da</strong> uma força R, é possível <strong>de</strong>compô-la em duas<br />
outras, FH e FV, <strong>de</strong> direções <strong>da</strong><strong>da</strong>s. Para isto basta aplicar a regra do<br />
paralelogramo.<br />
Exemplo: Decompor a força R nas direções <strong>da</strong>s retas <strong>da</strong><strong>da</strong>s<br />
em figura.<br />
R<br />
θ<br />
FV<br />
Vertical<br />
R<br />
θ<br />
FH<br />
Horizontal<br />
FH = R.cos. θ FV = R.sen. θ<br />
PROBLEMAS<br />
1-) Decompor o peso P = 20Kgf do bloco em figura, na direção <strong>da</strong><br />
paralela e na direção <strong>da</strong> perpendicular ao plano inclinado.<br />
o<br />
30
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
2-) Calcular gráfica e analiticamente as forças normais às faces laterais<br />
<strong>da</strong> guia representa<strong>da</strong> em figura<br />
Dados: carga P = 400Kgf ângulo do canal 100º<br />
o<br />
100<br />
P<br />
3-) Calcular as componentes H, horizontal, e V, vertical, <strong>da</strong> força F<br />
= 30 Kgf aplica<strong>da</strong> na viga conforme figura abaixo.<br />
F<br />
o<br />
60<br />
4-) Calcular a carga nos pés do suporte em figura, sabendo-se que P<br />
= 40Kgf e α = 60º.<br />
P<br />
o<br />
60<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS<br />
1-) Na cunha abaixo, calcular a força V. (Resp.: V = 280Kgf)<br />
o<br />
30<br />
V<br />
H = 400 kgf<br />
2-) No suporte em figura, calcular a carga no tirante. (Resp.: F =<br />
400Kgf)<br />
o<br />
30<br />
200kgf<br />
5<br />
3-) No suporte em figura, calcular a carga na escora.<br />
(Resp.: F = 400Kgf)<br />
o<br />
30<br />
200kgf<br />
4-) No sistema biela-manivela em figura, calcular a força radial e a<br />
força tangencial. Sabendo-se que a biela exerce no pino uma força F =<br />
400Kgf.<br />
Resp.: (Fr = 200Kgf Ft = 346,4Kgf)<br />
MOMENTO ESTÁTICO<br />
Denomina-se momento estático Mo <strong>da</strong> força F em relação ao<br />
ponto 0, ao produto <strong>da</strong> força F pela mínima distância d entre a força e o<br />
ponto 0. É medido em [ Kgf.cm ].<br />
Exemplo:<br />
F d<br />
M F<br />
= ± F.d<br />
O<br />
Sentido <strong>de</strong> Giro<br />
+ -<br />
Anti<br />
Horário<br />
Horário<br />
No caso <strong>da</strong> manivela, o momento é o produto <strong>da</strong> força F pelo<br />
raio r. Será positivo se a manivela girar no sentido anti-horário e<br />
negativo no sentido horário.<br />
Problemas:<br />
Calcular o momento <strong>da</strong> força F em relação ao ponto 0, nos seguintes<br />
casos:<br />
F= 80 kgf<br />
d= 5 cm<br />
O<br />
O<br />
d= 8 cm<br />
F= 200 kgf
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
VÍNCULOS<br />
Um corpo qualquer, situado numa superfície plana, possui<br />
três liber<strong>da</strong><strong>de</strong>s <strong>de</strong> movimento:<br />
• <strong>de</strong>slocamento vertical<br />
• <strong>de</strong>slocamento horizontal<br />
• rotação<br />
Vincular este corpo significa impedir uma ou to<strong>da</strong>s as possibili<strong>da</strong><strong>de</strong>s<br />
<strong>de</strong> movimento.<br />
Logo, existem três tipos <strong>de</strong> vínculos:<br />
1-) Vínculos simples (apoio simples, tirante): impe<strong>de</strong> o <strong>de</strong>slocamento<br />
numa <strong>de</strong>termina<strong>da</strong> direção.<br />
2-) Vínculo duplo (apoio fixo, articulação): impe<strong>de</strong> qualquer <strong>de</strong>slocamento,<br />
mas permite a rotação.<br />
Simbologia<br />
3-) Vínculo triplo (engastamento): impe<strong>de</strong> qualquer possibili<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
movimento.<br />
Os vínculos, impedindo <strong>de</strong>terminados movimentos, se opõem<br />
às forças externas aplica<strong>da</strong>s no corpo e, pelo 3 o .princípio <strong>da</strong> Dinâmica,<br />
originam reações iguais e contrárias às forças que sobre eles atuam.<br />
O apoio simples reage com uma força R perpendicular ao vínculo.<br />
R = V<br />
A articulação reage com uma força R que passa pelo seu centro e cuja<br />
direção <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>da</strong>s forças externas.<br />
H<br />
R<br />
V<br />
6<br />
O engastamento reage com uma força R e um momento M.<br />
F<br />
M<br />
R<br />
Para que um corpo fique em equilíbrio sob a ação <strong>de</strong> um<br />
sistema <strong>de</strong> forças é necessário que sejam elimina<strong>da</strong>s as possibili<strong>da</strong><strong>de</strong>s<br />
<strong>de</strong> movimento, o que po<strong>de</strong>rá ser obtido por meio <strong>de</strong> vínculos.<br />
Os corpos que apresentam os vínculos necessários e suficientes<br />
para o seu equilíbrio, são chamados isostáticos.<br />
Se possuem um número insuficiente <strong>de</strong> vínculos, são ditos<br />
hipostáticos.<br />
No caso em que o número <strong>de</strong> vínculos é superior ao necessário,<br />
são ditos hiperestáticos.<br />
ISOSTÁTICO HIPOSTÁTICO<br />
HIPERESTÁTICO<br />
EQUILÍBRIO DOS CORPOS<br />
Para que um corpo permanece em “EQUILIBRIO” é necessário<br />
que a somatórias <strong>da</strong>s forças e momentos <strong>de</strong>stas forças que atuam<br />
sobre este corpo sejam NULAS .<br />
CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO<br />
No caso em que o sistema é coplanar, o problema po<strong>de</strong> ser<br />
resolvido <strong>de</strong>compondo-se as forças em duas direções H e V perpendiculares,<br />
obtendo-se <strong>de</strong>ssa maneira, 3 condições <strong>de</strong> equilíbrio:<br />
F1<br />
F2<br />
θ 2<br />
1<br />
θ<br />
a b c<br />
H<br />
V1<br />
F1<br />
FV1<br />
FV2<br />
F2<br />
FH1 FH2<br />
a b c<br />
V2
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
1 a . condição: impe<strong>de</strong> a rotação.<br />
Para que um corpo não entre em rotação é necessário que a<br />
soma algébrica dos momentos <strong>de</strong> to<strong>da</strong>s as forças, em relação a um<br />
ponto qualquer, seja nula (em relação ao ponto 0, por exemplo).<br />
∑ Mi = 0<br />
Pôr convenção + (sentido Anti-horário)<br />
V2 . (a+b+c) - FV1 .a - FV1 . (a+b) = 0<br />
2 a . condição: impe<strong>de</strong> <strong>de</strong>slocamento vertical.<br />
Para que um corpo não seja <strong>de</strong>slocado verticalmente é necessário<br />
que a soma algébrica <strong>de</strong> to<strong>da</strong>s as forças verticais seja nula.<br />
∑ FVi = 0<br />
Por convenção + (<strong>de</strong> baixo para cima)<br />
V1 + V2 - FV1 - FV2 = 0<br />
3 a . condição: impe<strong>de</strong> <strong>de</strong>slocamento horizontal<br />
Para que um corpo não seja <strong>de</strong>slocado horizontalmente é<br />
necessário que a soma algébrica <strong>de</strong> to<strong>da</strong>s as forças horizontais seja<br />
nula.<br />
ALAVANCAS<br />
∑ FHi = 0<br />
Por convenção + (<strong>da</strong> direita para a esquer<strong>da</strong>)<br />
H - FH1 - FH2 = 0<br />
Alavanca é uma barra rígi<strong>da</strong>, reta ou curva, móvel em torno<br />
<strong>de</strong> um eixo <strong>de</strong>nominado ponto <strong>de</strong> apoio.<br />
Para resolver problemas sobre alavanca, aplica-se as condições<br />
<strong>de</strong> equilíbrio.<br />
F = Força Q = carga<br />
R = reação <strong>de</strong> apoio a, b = braços <strong>de</strong> alavanca<br />
F . a = Q . b<br />
F<br />
a b<br />
Q<br />
7<br />
Tipos <strong>de</strong> alavanca:<br />
Q<br />
a b<br />
PROBLEMAS<br />
F<br />
F<br />
a b<br />
1-) Calcular a reação <strong>de</strong> apoio R e a força F para levantar a carga Q<br />
com auxilio <strong>da</strong> alavanca em figura.<br />
F<br />
Q = 500 kgf<br />
40 cm 10cm<br />
2-) Determinar a posição do cursor para que a balança romana em<br />
figura equilibre um peso <strong>de</strong> 2Kgf, sabendo-se que o contra-peso tem<br />
0,5Kgf.<br />
0,5 kgf<br />
X 5 cm<br />
2,0 kgf<br />
3-) Calcular a força F necessária para equilibrar a alavanca em figura.<br />
Q = 200 kgf<br />
21cm 35cm<br />
F<br />
4-) Na alavanca em figura, calcular a força F capaz <strong>de</strong> suspen<strong>de</strong>r o<br />
peso Q.<br />
20cm<br />
Q = 270 kgf<br />
34cm<br />
F<br />
Q
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
5-) Calcular a reação <strong>de</strong> apoio e a força F para equilibrar a alavanca<br />
em figura.<br />
Q = 600 kgf<br />
40cm<br />
500 kgf<br />
50cm<br />
F<br />
30cm 20cm<br />
100 kgf<br />
________________________________________________________<br />
PROBLEMAS<br />
1-) Na tesoura mecânica em figura, foi necessário uma força F =<br />
50Kgf para cortar o ferro redondo. Calcular a resistência ofereci<strong>da</strong><br />
pelo ferro. ( Resp.: 375 kgf)<br />
a = 20 cm b = 130 cm<br />
a b<br />
R<br />
2-) Para freiar o eixo <strong>da</strong> figura abaixo foi necessário uma força FN =<br />
40Kgf. Calcular a força F. (Resp.: 12 kgf)<br />
L = 100cm<br />
30cm<br />
F<br />
FN<br />
3-) Se disponho <strong>de</strong> uma força F = 10Kgf, calcular o novo comprimento<br />
L que <strong>de</strong>verá ter o braço do freio <strong>de</strong> sapata do problema 2.<br />
Resp.: L = 120cm<br />
F<br />
8<br />
4-) O motor em figura pesa 30Kgf. Calcular a força exerci<strong>da</strong> pelo<br />
esticador quando a correia ten<strong>de</strong> a levantar o motor com uma força <strong>de</strong><br />
10Kgf. ( Resp.: 9 kgf )<br />
45 cm 55 cm<br />
5-) Calcular o máximo peso P que po<strong>de</strong> ser levantado por um operador,<br />
com auxílio <strong>da</strong>s rol<strong>da</strong>nas em figura.<br />
r = 24 cm<br />
P<br />
R = 48 cm<br />
F<br />
6-) Calcular o máximo peso P que po<strong>de</strong> ser levantado pelo operador,<br />
com auxílio do sarilho em figura, em trabalho normal.<br />
D = 16cm<br />
P<br />
REAÇÕES DE APOIO<br />
A <strong>de</strong>terminação <strong>da</strong>s reações <strong>de</strong> apoio <strong>de</strong> um corpo é feita<br />
aplicando-se as três condições <strong>de</strong> equilíbrio como já foi visto na pagina<br />
39 <strong>de</strong>sta apostila.<br />
Para casos <strong>de</strong> reações <strong>de</strong> apoio em eixos po<strong>de</strong>mos resolver<br />
analiticamente.<br />
PROBELMAS<br />
1-) Calcular as reações R1 e R2 dos mancais do eixo em figura.<br />
r = 30cm<br />
100 kgf 150 kgf 200 kgf<br />
20 cm 10 cm 25 cm 15 cm
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
2-) Calcular a reação no pino abaixo sabendo que o peso <strong>da</strong> barra é<br />
<strong>de</strong> PB = 200 kgf<br />
pino<br />
2,0 m<br />
o<br />
30<br />
MOMENTO FLETOR ( Mf )<br />
Q = 1,0 tf<br />
A seção ( x ) <strong>da</strong> barra em figura está solicita<strong>da</strong> parte à compressão<br />
e parte a tração, isto é, as fibras superiores <strong>da</strong> barra são<br />
comprimi<strong>da</strong>s e as fibras inferiores são traciona<strong>da</strong>s.<br />
Denomina-se momento fletor (Mf) <strong>da</strong> seção ( x ), a soma<br />
algébrica dos momentos, em relação a ( x ), <strong>de</strong> to<strong>da</strong>s as forças Pi que<br />
prece<strong>de</strong>m ou seguem a seção.<br />
Exemplo: momento fletor na seção ( x ):<br />
Convenção: Mf<br />
P1<br />
R1<br />
compressão<br />
+<br />
a<br />
P<br />
tração<br />
P1<br />
b<br />
Mf = P1.a – R1 . b + P2 . c<br />
Desse modo calcula-se o momento fletor <strong>de</strong> ca<strong>da</strong> seção do<br />
eixo e com valores obtidos traça-se o diagrama como nos exemplos<br />
que se seguem.<br />
c<br />
x<br />
Linha Neutra<br />
R2<br />
9<br />
Gráfico <strong>de</strong> Momento Fletor (Cargas Concentra<strong>da</strong>s)<br />
Mf1 = 0<br />
Mf2 = 10 . 2 = 20 kgf.cm<br />
Mf3 = 10 . 5 – 22 . 3 = -16 kgf.cm<br />
Mf4 = 0<br />
Observações:<br />
1-) Neste exemplo foi consi<strong>de</strong>rado as forças que prece<strong>de</strong>m a seção.<br />
Se forem toma<strong>da</strong>s as forças que seguem as seções, os momentos<br />
terão os mesmos valores, a menos do sinal.<br />
2-) Notar que, no caso em questão (forças concentra<strong>da</strong>s), o momento<br />
fletor varia linearmente ao longo dos trechos <strong>de</strong>scarregados. Concluise<br />
<strong>da</strong>í que, para traçar o diagrama basta calcular apenas o momentos<br />
fletores nas seções em que são aplicados as forças e unir os valores<br />
por meio <strong>de</strong> retas.<br />
3-) A seção mais solicita<strong>da</strong> é aquela que o momento fletor é máximo.<br />
Problemas Propostos:<br />
1-)<br />
Mf1<br />
10 kgf<br />
2<br />
100<br />
Mf2<br />
2,5<br />
3<br />
R1 = 22 kgf<br />
+<br />
20 kgf<br />
-<br />
Mf3<br />
2<br />
cm<br />
R1 = 8 kgf<br />
Mf4<br />
200 300 kgf<br />
1,5 3,0<br />
2,0<br />
m
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
2-)<br />
3-)<br />
200<br />
2,0<br />
200 400 kgf<br />
2,5 3,0 2,0<br />
2,0<br />
200 400 kgf<br />
4,0<br />
m<br />
m<br />
10<br />
4-)<br />
______________________________________________________<br />
CINEMÁTICA<br />
A Cinemática é uma <strong>da</strong>s partes <strong>da</strong> Mecânica que estu<strong>da</strong> o<br />
movimento em si, classifica-o e <strong>de</strong>screve-o matematicamente, sem<br />
levar em conta as causas e os seus efeitos.<br />
Dizemos que um corpo está em movimento quando em<br />
tempos sucessivos varia <strong>de</strong> posição. Se ocupa constantemente a<br />
mesma posição, dizemos que ele está em equilíbrio ou em repouso.<br />
MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME<br />
Dizemos que o movimento <strong>de</strong> um móvel é circular uniforme, quando<br />
sua trajetória é uma circunferência e percorre arcos iguais em tempos<br />
iguais.<br />
Rotação por minuto [ n ]: é o numero <strong>de</strong> voltas <strong>da</strong><strong>da</strong>s em 1 minuto.<br />
Medimos em [ rpm ].<br />
O arco percorrido na uni<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> tempo é a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong>. Po<strong>de</strong>mos<br />
medir o arco pelo seu comprimento ou pelo ângulo compreendido, logo,<br />
temos dois tipos <strong>de</strong> veloci<strong>da</strong><strong>de</strong>:<br />
R<br />
600<br />
2,0 4,0<br />
m<br />
aC<br />
n<br />
.<br />
kgf<br />
v<br />
200
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> tangencial ou periférica [v]: é o comprimento do arco<br />
percorrido na uni<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> tempo. Medimos em [ m/s ].<br />
Fórmula:<br />
v =<br />
2 .<br />
π . R . n<br />
60<br />
R = raio <strong>da</strong> circunferência em metros [ m ]<br />
Veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> angular [ ]: é a medi<strong>da</strong> do ângulo varrido na uni<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
tempo. Medimos em [rad/s].<br />
Fórmula:<br />
v<br />
2 . π . n<br />
60<br />
= [ rad/s ]<br />
O radiano (rad) é o ângulo Central do arco <strong>de</strong> comprimento igual ao<br />
raio.<br />
360º equivale a 2 π rad.<br />
Período T: é o tampo gasto para o móvel <strong>da</strong>r volta na circunferência.<br />
Fórmula:<br />
60<br />
T = [ s ]<br />
n<br />
Freqüência f: é o número <strong>de</strong> voltas por segundo. Medimos em hertz [<br />
Hz ].<br />
Fórmula:<br />
Po<strong>de</strong>mos escrever:<br />
n<br />
f = [ s<br />
60<br />
-1 ] ou [ Hz ]<br />
f =<br />
1<br />
T<br />
Aceleração centrípeta ac: medimos em [ m/s 2 ]<br />
Fórmula:<br />
a<br />
c =<br />
2<br />
v<br />
R<br />
PROBLEMAS RESOLVIDOS<br />
1 – Transformar 30º em rad.<br />
2 – Transformar<br />
4π rad em grau.<br />
3<br />
1<br />
T =<br />
f<br />
11<br />
3 – Calcular a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> periférica, a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> angular, o período, a<br />
freqüência e aceleração centrípeta <strong>de</strong> um disco <strong>de</strong> 6m <strong>de</strong> diâmetro a<br />
20 rpm.<br />
4 – No volante <strong>da</strong>do, calcular as veloci<strong>da</strong><strong>de</strong>s periférica e angular do<br />
ponto A na coroa e do ponto B no cubo, sabendo-se que o eixo gira a<br />
50 rpm.<br />
A<br />
B<br />
φ50<br />
φ200<br />
5 – No conjunto <strong>de</strong> engrenagens <strong>da</strong><strong>da</strong>s calcular as veloci<strong>da</strong><strong>de</strong>s tangenciais<br />
<strong>de</strong> ca<strong>da</strong> uma sabendo-se que o eixo fira a 240 rpm.<br />
100 mm 80 mm<br />
6 – Calcular a rpm <strong>de</strong> uma engrenagem, cuja veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> tangencial é<br />
<strong>de</strong> 6,28 m/s com diâmetro <strong>de</strong> 120 mm.<br />
7 – Que raio <strong>de</strong>verá ter um volante para uma veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> periférica <strong>de</strong><br />
9,42 m/s a 300 rpm?
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8 – Na figura abaixo calcular a rotação <strong>da</strong> polia maior.<br />
n1 = 1000rpm<br />
9 – No par <strong>de</strong> engrenagens <strong>da</strong><strong>da</strong>s em figura, calcular o diâmetro primitivo<br />
do pinhão.<br />
dp2 =100mm<br />
n2 =60 rpm<br />
dp1 = ?<br />
10 – Projetar um câmbio, conforme esquema em figura, para se obter<br />
na saí<strong>da</strong> 150 rpm, quando acionado por um motor <strong>de</strong> 1400 rpm.<br />
d2<br />
D1 = 120 mm<br />
d1<br />
d3<br />
d4<br />
n1 =120 rpm<br />
n2 = ?<br />
D2 = 200 mm<br />
12<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS<br />
1 – A veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> corte <strong>da</strong> ferramenta do torno é <strong>de</strong> 0,6 m/s. Calcular<br />
o número <strong>de</strong> rotações por minuto <strong>da</strong> árvore para tornear uma peça <strong>de</strong><br />
10 cm <strong>de</strong> diâmetro. Resp. 114,6 rpm<br />
n<br />
2 – Qual será a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> corte <strong>de</strong> uma ferramenta quando se<br />
preten<strong>de</strong> tornear uma peça <strong>de</strong> 3 cm <strong>de</strong> diâmetro, com a placa do torno<br />
girando a 250 rpm? Resp: 0,39 m/s<br />
3 – Calcular o diâmetro i<strong>de</strong>al <strong>de</strong> uma peça a ser tornea<strong>da</strong> num torno<br />
que <strong>da</strong> 120 rpm na árvore e com veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> corte <strong>de</strong> 0,5 m/s.<br />
Resp: 0,5 m/s<br />
4– A veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> média <strong>de</strong> corte <strong>de</strong> uma serra mecânica é <strong>de</strong> 1,2 m/s.<br />
No sistema biela-manivela que movimenta a serra, a manivela tem 12<br />
cm <strong>de</strong> raio. Qual é a rpm <strong>da</strong> manivela?<br />
Resp: 95,5rpm<br />
5 – Calcular as rpm <strong>da</strong> broca para abrir um furo <strong>de</strong> 1” <strong>de</strong> diâmetro,<br />
sabendo-se que a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> corte <strong>da</strong> broca é <strong>de</strong> 0,254 m/s.<br />
Resp: 191 rpm<br />
6 – Calcular os diâmetros <strong>da</strong>s polias e <strong>da</strong>s engrenagens <strong>da</strong> prensa<br />
excêntrica esquematiza<strong>da</strong> em figura para <strong>da</strong>r 36 golpes por minuto.<br />
Resp. Depen<strong>de</strong> dos valores adotados<br />
d1<br />
d2<br />
d1<br />
d2<br />
d3<br />
7 – Projetar as engrenagens e polias para a serra mecânica esquematiza<strong>da</strong><br />
em figura. Motor <strong>de</strong> 1400rpm Resp. Depen<strong>de</strong> dos valores<br />
adotados<br />
d4<br />
d3<br />
d4<br />
d
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DINÂMICA<br />
A Dinâmica é uma <strong>da</strong>s partes <strong>da</strong> Mecânica que estu<strong>da</strong> a<br />
relação entre o movimento e a sua causa.<br />
AS TRÊS LEIS DA DINÂMICA<br />
Newton, sábio e físico inglês, enunciou as três leis básicas <strong>da</strong><br />
Dinâmica:<br />
1ª LEI – (princípio <strong>de</strong> inércia): to<strong>da</strong> ação instantânea exerci<strong>da</strong><br />
sobre um corpo comunica-lhe um movimento retilíneo uniforme.<br />
De acordo com o princípio <strong>de</strong> inércia, um corpo não po<strong>de</strong>, por<br />
si mesmo, produzir ou modificar seu estado <strong>de</strong> repouso ou <strong>de</strong> movimento.<br />
A mu<strong>da</strong>nça <strong>de</strong> qualquer um <strong>de</strong>stes estados se faz somente pela<br />
intervenção <strong>de</strong> uma causa: esta causa recebe o nome <strong>de</strong> FORÇA.<br />
Assim, um carro inicia seu movimento somente quando<br />
estiver sob a ação <strong>de</strong> uma força. Depois <strong>de</strong> cessa<strong>da</strong> a aplicação <strong>de</strong>sta<br />
força, ele continuaria sempre em movimento se não houvesse alguma<br />
causa externa que lhe oferecesse resistência, tal como o atrito, resistência<br />
do ar, freios, etc.<br />
v = constante v = 0 (repouso)<br />
2ª LEI – ( lei <strong>da</strong> proporcionali<strong>da</strong><strong>de</strong>): variação do movimento<br />
<strong>de</strong> um corpo é proporcional à ação aplica<strong>da</strong>.<br />
A segun<strong>da</strong> lei relaciona a força aplica<strong>da</strong> e o movimento<br />
adquirido.<br />
Se a força aplica<strong>da</strong> no carro não fosse removi<strong>da</strong> e se continuasse<br />
agindo com intensi<strong>da</strong><strong>de</strong> constante, a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> estaria sempre<br />
aumentando <strong>de</strong> maneira constante e uniforme. O movimento adquirido<br />
seria retilíneo uniformemente acelerado.<br />
Logo, uma força constante aplica<strong>da</strong> num corpo, imprime<br />
neste uma aceleração que será tanto maior quanto maior for a força<br />
aplica<strong>da</strong>.<br />
Há, assim, uma proporcionali<strong>da</strong><strong>de</strong> entre força e aceleração: o<br />
coeficiente <strong>de</strong> proporcionali<strong>da</strong><strong>de</strong> é a MASSA do corpo.<br />
Tal <strong>de</strong>pendência se exprime pela seguinte fórmula:<br />
F = m . a F = força<br />
m = massa<br />
a = aceleração<br />
a = constante<br />
m<br />
Esta é a EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA.<br />
No S.I. (Sistema Internacional) temos a seguinte uni<strong>da</strong><strong>de</strong> para a<br />
força:<br />
M = comprimento [ m ] metros<br />
K = massa [ kg ] quilograma<br />
S = tempo [ s ] segundos<br />
m = massa [ kg ] quilograma<br />
F<br />
13<br />
a = aceleração [ m/s 2 ]<br />
[ F ] = [ m ] . [ a ] = kg . m/s 2 = N = newton<br />
Verifica-se também esta lei na que<strong>da</strong> dos corpos. Sabe-se<br />
pela Cinemática que uma pedra em que<strong>da</strong> livre adquire movimento<br />
acelerado com aceleração constante e igual a 9,8 m/s 2 , chama<strong>da</strong><br />
aceleração <strong>da</strong> gravi<strong>da</strong><strong>de</strong>.<br />
A força com que a pedra é atraí<strong>da</strong> para a Terra recebe o<br />
nome <strong>de</strong> PESO.<br />
Aplicando neste caso a equação fun<strong>da</strong>mental, tem-se:<br />
P = m . g formula <strong>de</strong> peso<br />
P = peso<br />
m = massa<br />
g = aceleração <strong>da</strong> gravi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
Desta fórmula <strong>de</strong>duz-se que<br />
P<br />
m =<br />
g<br />
Levando este valor <strong>de</strong> m na equação fun<strong>da</strong>mental <strong>da</strong> Dinâmica,<br />
resulta:<br />
P<br />
F = .a<br />
g<br />
⇒ Sistema Técnico <strong>de</strong> Medi<strong>da</strong>s MK*S:<br />
M = metros [ m ]<br />
K* = quilograma-força [ kgf ou kp ]<br />
S = segundos [ s ]<br />
P e F medidos em kgf ou kp<br />
Aceleração a em m/s 2 .<br />
Esta é uma outra forma <strong>de</strong> se representar a equação fun<strong>da</strong>mental<br />
<strong>da</strong> Dinâmica.<br />
Além do kgf, a força po<strong>de</strong> ser medi<strong>da</strong> com as seguintes<br />
uni<strong>da</strong><strong>de</strong>s: tonela<strong>da</strong>-forca ( tf ), Newton ( N ) e libra-força ( lbf ).<br />
Equivalências: 1 tf = 1000 kgf ou kp1 lbf = 0,454 kgf ou kp<br />
1 kgf ou kp = 9,8 N<br />
3ª LEI – ( lei <strong>da</strong> igual<strong>da</strong><strong>de</strong> entre ação e reação): a to<strong>da</strong><br />
ação se opõe uma reação igual e contrária.<br />
N<br />
m<br />
P<br />
T<br />
m<br />
T<br />
P<br />
Polia<br />
T
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PROBLEMAS PROPOSTOS:<br />
1 – Calcular a força capaz <strong>de</strong> imprimir uma aceleração <strong>de</strong> 0,3 m/s 2 em<br />
um automóvel <strong>de</strong> peso igual a 2000 kgf.<br />
2 – Qual é a intensi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> força aplica<strong>da</strong> nas ro<strong>da</strong>s <strong>de</strong> um caminhão<br />
<strong>de</strong> 6000 kgf cujo motorista <strong>de</strong>seja freiá-lo com uma <strong>de</strong>saceleração <strong>de</strong><br />
0,5 m/s 2 ?<br />
3 – Qual é o peso <strong>de</strong> um carro que para obter uma aceleração <strong>de</strong> 4,9<br />
m/s 2 requer uma força <strong>de</strong> 300 kgf?<br />
4 – Um edifício tem um elevador <strong>de</strong> 500 kgf. Calcular a tensão nos<br />
cabos para uma aceleração <strong>de</strong> 0,5 m/s 2 , no movimento <strong>de</strong> ascenção.<br />
5 – Um carro <strong>de</strong> 1,5 tf está parado. Calcular a força necessária para<br />
que em 30s adquira a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> 54 km/h.<br />
6 – O projétil <strong>de</strong> um canhão pesa 25kgf. É lançado com veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
400 m/s. Qual a aceleração e a força aplica<strong>da</strong> pelos gases em expansão<br />
no seu trajeto <strong>de</strong>ntro do cano cujo comprimento é <strong>de</strong> 2 m?<br />
______________________________________________________<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS:<br />
1 – Calcular a força necessária par imprimir uma aceleração <strong>de</strong> 4,9<br />
m/s 2 num carro <strong>de</strong> corri<strong>da</strong> <strong>de</strong> 800kgf <strong>de</strong> peso.<br />
2 – Um carro <strong>de</strong> 980kgf está em movimento. Calcular a força aplica<strong>da</strong><br />
na ro<strong>da</strong>s para freia-lo com uma <strong>de</strong>saceleração <strong>de</strong> 2 m/s 2 .<br />
3 – Qual o peso <strong>de</strong> um corpo que para adquirir uma aceleração <strong>de</strong> 2,45<br />
m/s 2 requer uma força <strong>de</strong> 30kgf?<br />
4 – No problema 3, calcular a aceleração do corpo quando a força<br />
aplica<strong>da</strong> for 40 kgf.<br />
14<br />
5 – Um bloco <strong>de</strong> 700kgf oferece uma resistência <strong>de</strong> 300kgf <strong>de</strong>vido ao<br />
atrito com a superfície horizontal em que está apoiado. Calcular a força<br />
necessária para empurrá-lo com veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> constante.<br />
6 – No problema 5, calcular a nova força aplica<strong>da</strong> quando se <strong>de</strong>seja<br />
imprimir ao bloco uma aceleração 1,4 m/s 2 .<br />
7 – O jato expelido por um foguete <strong>de</strong> 600 kgf <strong>de</strong> peso age com uma<br />
resultante vertical <strong>de</strong> 100kgf. Calcular a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> adquiri<strong>da</strong> 12s após<br />
o lançamento.<br />
8 – O elevador <strong>de</strong> um edifício pesa 1 tf. Calcular a tensão nos cabos<br />
quando:<br />
a – encontra-se parado;<br />
b – sobe com aceleração <strong>de</strong> 0,49 m/s 2 ;<br />
c – continua subindo com veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> constante <strong>de</strong> 2 m/s;<br />
d – é freiado no seu movimento <strong>de</strong> ascenção com uma <strong>de</strong>saceleração<br />
2,45m/s 2 ;<br />
e – <strong>de</strong>sce com movimento acelerado <strong>de</strong> 1,96 m/s 2 ;<br />
f – continua <strong>de</strong>scendo com veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> constante d<strong>de</strong> 2 m/s;<br />
g – é freiado com <strong>de</strong>saceleração <strong>de</strong> 4,9 m/s 2 .<br />
9 – Uma bala <strong>de</strong> 24,5g sai do cano <strong>de</strong> um fuzil com a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
500 m/s. Pe<strong>de</strong>-se a força aplica<strong>da</strong> pelo explosivo sabendo-se que<br />
levou 0,001 seg para percorrer o cano.<br />
10 – Calcular a força tangencial necessária para fazer girar a 50 rpm<br />
um volante com diâmetro 1m e peso 980kgf em 10s.<br />
11 – O elevador <strong>de</strong> uma mina é empregado no transporte vertical <strong>de</strong><br />
minério num poço <strong>de</strong> 40 m <strong>de</strong> profundi<strong>da</strong><strong>de</strong>. Sabendo-se que o seu<br />
peso mais a carga transporta<strong>da</strong> perfazem juntos 5 tf, e que não é<br />
aconselhável sobrecarregar o cabo com uma carga superior a 7,5tf,<br />
pe<strong>de</strong>-se <strong>de</strong>terminar qual o menor tempo em que po<strong>de</strong> ser feita, com<br />
segurança, a ascenção.<br />
Observações:<br />
A aceleração <strong>da</strong> gravi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> do lugar.<br />
Em Paris, g = 9,81 m/seg 2 , no Equador g = 9,78 m/seg 2 e nos<br />
Pólos g = 9,83 m/seg 2 .<br />
Esta variação <strong>da</strong> aceleração influi no peso, pois P = m . g<br />
Isto já não acontece com a massa que se conserva constante<br />
in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ntemente <strong>da</strong> locali<strong>da</strong><strong>de</strong>.<br />
Já foi visto no MK*S que a massa <strong>de</strong> um corpo po<strong>de</strong> ser<br />
calcula<strong>da</strong> pela seguinte fórmula:<br />
P kg<br />
m = =<br />
g 9,8m/s<br />
= u.t.m.<br />
(uni<strong>da</strong><strong>de</strong> técnica <strong>de</strong> massa)<br />
Enquanto o peso é medido em kgf, a massa é medi<strong>da</strong> em<br />
u.t.m. Nos cálculos técnicos costuma-se adotar g = 9,8 m/s 2 .
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
FORÇA DE ATRITO<br />
A força <strong>de</strong> atrito entre dois corpos em contato é tangente à<br />
superfície <strong>de</strong> contato e possui sentido oposto ao movimento relativo<br />
entre as superfícies.<br />
Estu<strong>da</strong>remos dois tipos <strong>de</strong> atrito;<br />
⇒ Atrito <strong>de</strong> Escorregamento;<br />
⇒ Atrito <strong>de</strong> Rolamento.<br />
Atrito <strong>de</strong> Escorregamento:<br />
Manifesta-se quando uma superfície escorrega sobre a outra,<br />
é dirigi<strong>da</strong> em sentido oposto ao movimento e, é <strong>de</strong>vi<strong>da</strong> a inevitável<br />
rugosi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong>s superfícies em contato.<br />
PH<br />
FA<br />
N<br />
α<br />
N<br />
P<br />
α<br />
PV<br />
Sentido do<br />
Movimento<br />
FA = μ . N<br />
μ = coeficiente <strong>de</strong> atrito<br />
N = força normal [kgf ]<br />
O <strong>de</strong>slocamento <strong>de</strong> um corpo é mais difícil no inicio que<br />
durante o movimento.<br />
Tendência do<br />
Movimento<br />
FA<br />
N = PV = P . cos α FA = PH = P . sen α<br />
μ .N = P . sen α<br />
μ . P . cos α = P . sen α<br />
μ = tg α<br />
Po<strong>de</strong>mos classificar o coeficiente <strong>de</strong> atrito em:<br />
15<br />
⇒ Estático: <strong>de</strong> repouso ou <strong>de</strong> saí<strong>da</strong>;<br />
⇒ Dinâmico: <strong>de</strong> movimento ou <strong>de</strong> regime.<br />
O Coeficiente <strong>de</strong> atrito ( μ ) <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> do material, do estado<br />
<strong>de</strong> polimento e lubrificação <strong>da</strong> superfície em contato,<br />
mas não <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>da</strong> área <strong>de</strong> contato.<br />
Vejamos a seguir a tabela <strong>de</strong> atritos entre algumas superfícies<br />
em contato:<br />
Tabela <strong>de</strong> coeficiente <strong>de</strong> atrito<br />
Materiais<br />
em Contato<br />
N<br />
δ<br />
μe<br />
(estático)<br />
F<br />
r<br />
μd<br />
(dinâmico)<br />
seco lubrif. seco lubrif.<br />
Aço e aço 0,15 0,10 0,12 0,09<br />
Aço e ferro fundido<br />
ou bronze<br />
0,18 0,10 0,16 0,015<br />
Bronze e bronze - - 0,20 0,15<br />
Bronze ferro<br />
fundido<br />
Ferro fundido e<br />
ferro fundido<br />
Aço e metal<br />
patente<br />
- - 0,21 -<br />
- - 0,22 0,15<br />
0,23 0,10 0,22 0,015<br />
Observação: Desejando valores mais precisos, <strong>de</strong>veremos fazer<br />
experimentos em condições o mais possível ao caso real.<br />
Atrito <strong>de</strong> Rolamento<br />
O atrito <strong>de</strong> rolamento é a resistência que se opõe ao rolamento<br />
<strong>de</strong> um corpo cilíndrico ou esférico sobre uma superfície.<br />
As causas que originam esta resistência não são bem <strong>de</strong>fini<strong>da</strong>s.<br />
Parecem provir do seguinte:<br />
Quando uma esfera ou cilindro ro<strong>da</strong> sobre uma superfície, a<br />
força atuante sobre eles produz uma <strong>de</strong>pressão na superfície, geralmente<br />
muito pequena, eu faz com que o contato não se dê mais por<br />
um ponto (esfera) ou uma reta (cilindro) e, sim, por uma zona <strong>de</strong> contato.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Durante o rolamento, a resultante <strong>da</strong>s reações do plano, se <strong>de</strong>sloca,<br />
para frente, <strong>de</strong> δ, formando com N um binário <strong>de</strong> momento [ N . δ ] a<br />
que se <strong>de</strong>ve opor o momento [ F . r ].<br />
Logo, temos a seguinte fórmula:<br />
N<br />
F = δ.<br />
r<br />
A condição para que o cilindro role se escorregar:<br />
Exercício:<br />
r ≥<br />
1-) Um prisma <strong>de</strong> aço <strong>de</strong> 800kgf <strong>de</strong>sliza sobre roletes <strong>de</strong> aço com<br />
diâmetro <strong>de</strong> 30mm e estes rolam sobre um plano também <strong>de</strong> aço.<br />
Determinar:<br />
a-) a força <strong>de</strong> rolamento;<br />
b-) a força <strong>de</strong> escorregamento;<br />
c-) o diâmetro mínimo dos roletes para que haja rolamento e não escorregamento.<br />
800kgf<br />
δ<br />
μ<br />
Valores práticos <strong>de</strong> δ<br />
Aço/aço 0,005<br />
Aço/concreto ou<br />
asfalto<br />
F<br />
1,0<br />
Aço/ma<strong>de</strong>ira 0,1<br />
Aço/terra bati<strong>da</strong> 4,0<br />
Esferas<br />
/anéis(rolamento)<br />
0,001<br />
16<br />
2-) Uma embalagem <strong>de</strong> ma<strong>de</strong>ira <strong>de</strong> 200kgf <strong>de</strong>sliza sobre roletes com<br />
diâmetro <strong>de</strong> 11cm e estes rolam sobre um plano <strong>de</strong> concreto. Determine<br />
a força F <strong>de</strong> rolamento.<br />
R<br />
200kgf<br />
______________________________________________________<br />
FORÇAS CENTRÍPETA E CENTRÍFUGA<br />
Uma esfera <strong>de</strong> aço em movimento circular, presa a um fio,<br />
está sujeita a uma força radial que ten<strong>de</strong> atraí-la para o centro <strong>da</strong><br />
circunferência <strong>de</strong>scrita. Esta força recebe o nome <strong>de</strong> força centrípeta.<br />
n<br />
aC<br />
FCentrípeta<br />
.<br />
F<br />
FCentrifuga<br />
Pelo princípio <strong>da</strong> ação e reação, a esfera reage com uma<br />
força <strong>da</strong> mesma intensi<strong>da</strong><strong>de</strong>, mas que ten<strong>de</strong> afasta-la do centro <strong>da</strong><br />
trajetória. Esta é a força centrífuga.<br />
v
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Sabe-se pela Cinemática que a aceleração centrípeta é <strong>da</strong><strong>da</strong><br />
pela seguinte fórmula:<br />
a<br />
C =<br />
v<br />
r<br />
Substituindo-se este valor <strong>da</strong> aceleração na equação fun<strong>da</strong>mental<br />
<strong>da</strong> Dinâmica, tem-se:<br />
F<br />
C =<br />
2<br />
P.v<br />
g.r<br />
P = peso<br />
v = veloci<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
r = raio <strong>da</strong> circunferência<br />
Que fornece o valor <strong>da</strong> força centrífuga Fc<br />
A força centrífuga é muito importante em certos aparelhos,<br />
tais como: bombas centrífugas, reguladores Watt, centrífugadoras, etc.<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS:<br />
1 – Calcular a força centrífuga na esfera <strong>de</strong> 5 kgf quando gira com<br />
veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> tangencial <strong>de</strong> 6 m/s conforme figura abaixo.<br />
2 – Calcular a nova força centrífuga do problema 1 quando o peso <strong>da</strong><br />
esfera é aumentado para 8 kgf.<br />
2<br />
17<br />
3 – Quando o raio <strong>da</strong> circunferência <strong>de</strong>scrita pela esfera do problema 1<br />
for reduzido para 0,5 m, calcular a nova força centrífuga.<br />
5 – A coroa <strong>de</strong> um volante <strong>de</strong> diâmetro 2m pesa 800kgf. Calcular a<br />
soma total <strong>da</strong> força centrífuga quando gira a 120 rpm.<br />
6 – Calcular a inclinação interna que <strong>de</strong>ve ter uma estra<strong>da</strong> numa curva<br />
<strong>de</strong> 80 m <strong>de</strong> raio, <strong>de</strong> modo que um veículo possa percorrê-la com segurança<br />
à veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> 20 m/s.<br />
α<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS:<br />
1 – Calcular a força centrífuga que age sobre uma esfera <strong>de</strong><br />
2kgf, amarra<strong>da</strong> a um fio <strong>de</strong> 0,5 m <strong>de</strong> comprimento e anima<strong>da</strong> <strong>de</strong> movimento<br />
circular uniforme <strong>de</strong> 60 rpm.<br />
2 – No problema 1, calcular a máxima rotação que po<strong>de</strong> ser<br />
<strong>da</strong><strong>da</strong> ao movimento se a resistência do fio à tração é <strong>de</strong> 60kgf.<br />
3 – Um carro <strong>de</strong> 2tf percorre uma estra<strong>da</strong> com a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
<strong>de</strong> 7 m/s. Calcular a força centrífuga quando o carro percorre uma<br />
curva <strong>de</strong> raio 100m.<br />
4 – Um volante <strong>de</strong> 1 m <strong>de</strong> diâmetro médio está ligado ao seu<br />
cubo por intermédio <strong>de</strong> 6 braços. Qual o esforço <strong>de</strong> tração em ca<strong>da</strong><br />
braço, sabendo-se que o volante gira a 60 rpm e que a coroa pesa<br />
600kgf?<br />
5 – Um patinador realiza as revoluções sobre uma pista <strong>de</strong><br />
gelo, plana e horizontal, <strong>de</strong>screvendo uma circunferência <strong>de</strong> raio 15m<br />
com uma veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> 16 m/s. Determinar o ângulo por ele formado<br />
com a vertical.<br />
6 – Por meio <strong>de</strong> uma cor<strong>da</strong> <strong>de</strong> 2dm <strong>de</strong> comprimento, faz-se<br />
girar um pequeno vaso aberto, contendo água. Efetuando-se a rotação<br />
num plano vertical, pergunta-se a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> periférica mínima <strong>de</strong><br />
modo a não haver que<strong>da</strong> d’água.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
7 – Ca<strong>da</strong> esfera do regulador watt em figura pesa 2kgf. Calcular o raio r<br />
e a força centrífuga na rotação máxima <strong>de</strong> 240 rpm.<br />
8 – Determinar com que veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> uma esfera, suspensa por um fio<br />
<strong>de</strong> comprimento = 0,25 m, <strong>de</strong>ve girar em torno do eixo x <strong>de</strong> modo a<br />
formar um ângulo <strong>de</strong> 45º com este eixo.<br />
PRESSÃO<br />
Um bloco apoiado sobre um plano horizontal tem seu peso<br />
distribuído uniformemente ao longo <strong>da</strong> superfície <strong>de</strong> contato.<br />
A força em ca<strong>da</strong> uni<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> área recebe o nome <strong>de</strong> pressão<br />
e po<strong>de</strong> ser calcula<strong>da</strong> pela seguinte fórmula:<br />
F<br />
p =<br />
A<br />
p = pressão em [ kgf/cm 2 ]<br />
F = força em [ kgf ]<br />
A = área em [ cm 2 ]<br />
Além <strong>de</strong> kgf/cm 2 existem outras uni<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> pressão: atmosfera<br />
(atm), centímetro <strong>de</strong> mercúrio (cm Hg), bária (bar), libra por polega<strong>da</strong><br />
quadra<strong>da</strong> (lib/inch), com as seguintes equivalências:<br />
1 atm = 1,033 kgf/cm 2 1 bar = 75,01 cm Hg<br />
1 atm = 76 cm Hg 1 kgf/cm 2 = 14,22 lib/inch = 14,22psi<br />
O cálculo <strong>de</strong> pressão é muito importante quando se quer<br />
saber a força exerci<strong>da</strong> por um líquido ou gás sobre uma certa superfície,<br />
tal como a pressão <strong>da</strong> água num cano, a pressão no fundo do<br />
recipiente que contém um líquido, a força aplica<strong>da</strong> no êmbolo pelo gás<br />
numa máquina a vapor, etc.<br />
18<br />
No caso dos líquidos, vale o Princípio <strong>de</strong> Pascal, que diz o<br />
seguinte:<br />
“A pressão exerci<strong>da</strong> sobre cera região <strong>de</strong> um líquido se<br />
transmite integralmente em todos os pontos <strong>de</strong>sse líquido.”<br />
Área do pistão menor: s = π.d 2 /4<br />
Área do pistão maior S = π.D 2 /4<br />
Pelo Princípio <strong>de</strong> Pascal, a pressão no pistão menor é igual<br />
à pressão no pistão maior; são as forças f e F que diferem.<br />
f<br />
Pressão no pistão menor: p = =<br />
s<br />
F<br />
Pressão no pistão maior: P = =<br />
S<br />
Logo:<br />
f<br />
2<br />
πd<br />
/4<br />
F<br />
2<br />
πD<br />
/4<br />
f F<br />
= 2<br />
2<br />
πd<br />
/4 πD<br />
/4<br />
Don<strong>de</strong> se <strong>de</strong>duz a fórmula <strong>da</strong> pressão hidráulica:<br />
f<br />
=<br />
d<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS:<br />
F<br />
2 2<br />
D<br />
1 – Qual a pressão exerci<strong>da</strong> por um peso <strong>de</strong> 50 kgf sobre<br />
uma superfície <strong>de</strong> 25 cm 2 ?<br />
2 – Calcular a força na haste do êmbolo em figura sabendo-se que a<br />
pressão exerci<strong>da</strong> pelo vapor é <strong>de</strong> 15 kgf/cm 2 . (d = 30 cm)
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
3 – Um recipiente cilíndrico contém gasolina até à altura <strong>de</strong> 500 cm.<br />
Calcular a pressão exerci<strong>da</strong> no fundo do recipiente. Peso específico<br />
<strong>da</strong> gasolina: γ = 800 kgf/m 3<br />
4 – A válvula <strong>de</strong> segurança <strong>de</strong> uma cal<strong>de</strong>ira tem diâmetro <strong>de</strong> 8 cm e<br />
seu centro dista 10 cm do apoio. Calcular a distância x para que a<br />
pressão máxima <strong>da</strong> cal<strong>de</strong>ira seja <strong>de</strong> 5 atm sabendo-se que o peso P é<br />
50 kgf.<br />
5 – Calcular a força f no pistão menor <strong>da</strong> prensa hidráulica em figura<br />
sabendo-se que o bloco A requer uma força F = 3 tf para ser esmagado.<br />
Dados: d= 5 cm e D = 20 cm.<br />
______________________________________________________<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS:<br />
1 – O peso total <strong>de</strong> uma máquina operatriz é <strong>de</strong> 2 tf. Calcular a pressão<br />
exerci<strong>da</strong> sobre o solo sabendo-se que sua base <strong>de</strong> apoio tem 500 cm 2<br />
<strong>de</strong> área.<br />
2 – Na máquina a vapor em figura, calcular a pressão do<br />
vapor para se ter uma força F = 10000 kgf na haste do êmbolo.<br />
19<br />
3 – Na prensa hidráulica em figura, o diâmetro <strong>da</strong> bomba é <strong>de</strong> 1,6 cm e<br />
do êmbolo <strong>da</strong> prensa 32 cm; a alavanca que serve ao manobrador <strong>da</strong><br />
prensa tem por braços 60 cm e 10 cm. Na extremi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> alavanca é<br />
exerci<strong>da</strong> uma força <strong>de</strong> 12 kgf. Pe<strong>de</strong>-se a força que a prensa po<strong>de</strong><br />
exercer.<br />
4 – Um <strong>de</strong>pósito <strong>de</strong> água tem uma válvula na parte ascen<strong>de</strong>nte <strong>de</strong> um<br />
tubo lateral <strong>de</strong> 2 cm <strong>de</strong> diâmetro conforme figura. Esta válvula <strong>de</strong>ve<br />
levantar quando h for igual a 180 cm. Calcular o peso <strong>da</strong> válvula.<br />
5 – Uma coluna <strong>de</strong> 12,4 tf tem um alicerce <strong>de</strong> concreto <strong>de</strong> 2 tf<br />
com base quadra<strong>da</strong>. Calcular o lado <strong>de</strong>ste quadrado sabendo-se que o<br />
solo suporta uma pressão admissível <strong>de</strong> 1 kgf/cm 2 .<br />
______________________________________________________<br />
TRABALHO<br />
O trabalho T <strong>de</strong> uma força F é o produto <strong>da</strong> intensi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong>sta<br />
força pelo <strong>de</strong>slocamento s do seu ponto <strong>de</strong> aplicação e pelo coseno do<br />
ângulo ∝ formado entre a força e a direção do <strong>de</strong>slocamento.<br />
T = F . d . cos α<br />
O bloco em figura é puxado por uma força F que forma um<br />
ângulo α com a direção do <strong>de</strong>slocamento.<br />
α<br />
F<br />
d<br />
Quando a força atua na própria direção do <strong>de</strong>slocamento, isto<br />
é, quando ∝ = 0, a fórmula se torna mais simples pois cos 0 =<br />
1.<br />
T = F . d<br />
F
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Quando a direção <strong>da</strong> força é perpendicular ao <strong>de</strong>slocamento<br />
o ângulo ∝ = 90 0 e cos 90 0 = 0, resultando: T = 0. Logo, força<br />
perpendicular ao <strong>de</strong>slocamento não realiza trabalho.<br />
Examinando a fórmula, nota-se que o trabalho não <strong>de</strong>pen<strong>de</strong><br />
<strong>da</strong> veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> ou do tempo em que a força é aplica<strong>da</strong>.<br />
A força é medi<strong>da</strong> em kgf e o <strong>de</strong>slocamento em metros. Dessa<br />
forma o trabalho será expresso em quilogrâmetro (kgf.m). Além <strong>de</strong>sta<br />
uni<strong>da</strong><strong>de</strong> existem as seguintes: erg e joule.<br />
Equivalências:<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS:<br />
1 kgf.m = 98000000 erg<br />
1 kgf.m = 9,8 joule<br />
1 – Calcular o trabalho realizado pela força F = 50 kgf para puxar o<br />
bloco em figura a uma distância <strong>de</strong> 6 m.<br />
F<br />
2 – O bloco <strong>da</strong> figura abaixo requer uma força F = 60 kgf para ser<br />
conduzido sobre o plano inclinado. Qual o trabalho <strong>de</strong>senvolvido pela<br />
força ao longo <strong>de</strong> 6 m?<br />
3 – Calcular o trabalho realizado pela força F = 70 kgf para <strong>de</strong>slocar o<br />
bloco <strong>da</strong> figura abaixo a uma distância <strong>de</strong> 10 m. A força forma um<br />
ângulo <strong>de</strong> 30º com a direção do <strong>de</strong>slocamento.<br />
30 o<br />
F<br />
6m<br />
10m<br />
4 – Qual o trabalho realizado pela força F para <strong>de</strong>slocar o bloco ao<br />
longo do plano inclinado até à posição indica<strong>da</strong> na figura?<br />
F<br />
F<br />
20<br />
5 – O martelo <strong>de</strong> um bate-estaca pesa 500 kgf. Calcular o trabalho<br />
necessário para levantá-lo à altura <strong>de</strong> 4m.<br />
6 – Uma ci<strong>da</strong><strong>de</strong> consome 500 mil litros <strong>de</strong> água por dia. Esta<br />
água é recalca<strong>da</strong> <strong>de</strong> uma empresa a um reservatório, cujo <strong>de</strong>snível é<br />
<strong>de</strong> 15 m. Qual é o trabalho realizado pelo motor <strong>da</strong> bomba durante um<br />
dia?<br />
7 – Calcular o trabalho <strong>de</strong> um elevador para transportar 50<br />
tijolos a uma altura <strong>de</strong> 20 m. Consi<strong>de</strong>rar que ca<strong>da</strong> tijolo pesa mais ou<br />
menos 1,3 kgf.<br />
______________________________________________________<br />
RENDIMENTO<br />
Parte do trabalho forneci<strong>da</strong> a uma máquina se dissipa <strong>de</strong>vido<br />
às resistências passivas (atrito, forças que se opõem ao movimento<br />
etc.) e o restante é aproveitado para satisfazer a finali<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> máquina.<br />
Trabalho fornecido é chamado trabalho motor e o trabalho<br />
aproveitado é chamado trabalho útil.<br />
Chama-se rendimento η (eta) a relação entre o trabalho útil<br />
(Tu) e o trabalho motor (Tm).<br />
η =<br />
T<br />
T<br />
U<br />
M
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Como o trabalho motor é sempre maior que o trabalho útil,verifica-se<br />
pela fórmula que o rendimento é sempre menor que 1.<br />
Costuma-se representar o rendimento em porcentagem ou<br />
em número <strong>de</strong>cimal. Assim, uma máquina com rendimento η = 0,7,<br />
significa que 70% do trabalho motor é aproveitado com trabalho útil.<br />
É bastante vantajoso construir máquinas <strong>de</strong> máximo rendimento<br />
possível, o que se consegue diminuindo o atrito entre as peças<br />
com uso <strong>de</strong> lubrificantes.<br />
Exemplos:<br />
1 – Qual o rendimento <strong>de</strong> uma máquina que recebe um trabalho motor<br />
Tm = 200 kgf.m e <strong>de</strong>senvolve sob forma <strong>de</strong> trabalho útil Tu = 160 kgf.m?<br />
2 – Calcular o trabalho motor <strong>de</strong> uma fura<strong>de</strong>ira <strong>de</strong> 80% <strong>de</strong> rendimento<br />
para furar uma chapa que requer um trabalho útil <strong>de</strong> 320 kgf.m.<br />
______________________________________________________<br />
POTÊNCIA<br />
A Potencia <strong>de</strong> uma máquina é o trabalho que ela é capaz <strong>de</strong><br />
produzir na uni<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> tempo.<br />
Designando <strong>de</strong> N a potência e T o trabalho realizado durante<br />
o tempo t, tem-se a seguinte fórmula:<br />
T<br />
=<br />
t<br />
Medindo-se T em [ kg.m ] e t em segundos, resulta N em [<br />
kg.m/s ] . Além <strong>de</strong>ssas uni<strong>da</strong><strong>de</strong>s usa-se o watt (joule/seg), quilowatt<br />
(kw), cavalo vapor (CV), horse power (HP) e pfer<strong>de</strong>stärke (PS).<br />
Equivalências:<br />
1 CV = 75 kgm/seg = 736 watt<br />
1 kgm/seg = 9,81 watt 1 HP = 76,04 kgm/seg = 746 watt<br />
1 kw = 1000 watt 1 PS = 75 kgm/seg = 736 watt<br />
Na prática, costuma-se confundir as uni<strong>da</strong><strong>de</strong>s CV, HP e PS,<br />
dividindo-se a fórmula <strong>da</strong> trabalho por 75:<br />
T<br />
= [ CV, HP ]<br />
75.t<br />
Observações:<br />
Em to<strong>da</strong>s as máquinas, parte <strong>da</strong> trabalho forneci<strong>da</strong> se dissipa<br />
por atrito, e somente uma parte é aproveita<strong>da</strong>, chama<strong>da</strong> trabalho útil. A<br />
relação entre estas trabalhos chama-se rendimento.<br />
21<br />
O trabalho produzido durante um certo tempo, <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>da</strong><br />
trabalho <strong>da</strong> máquina: quanto maior a trabalho, maior será o volume <strong>de</strong><br />
trabalho realizado durante o referido tempo.<br />
OUTRAS FÓRMULAS DA POTÊNCIA:<br />
Substituindo T, na fórmula do trabalho por F . s, conforme a<br />
<strong>de</strong>finição <strong>de</strong> trabalho tem-se:<br />
=<br />
F.s<br />
75.t<br />
Se o movimento for uniforme, sabe-se pela Cinemática que s<br />
= v.t, logo:<br />
F.v<br />
=<br />
75<br />
Quando o movimento é circular,<br />
m/s, r em cm e n em rpm.<br />
F 2. π.r.n<br />
= . =<br />
75 6000<br />
v<br />
2. π.r.n<br />
6000<br />
= com v em<br />
F.r.n<br />
71620<br />
Na fórmula anterior o produto F . r representa o momento<br />
torcedor que é indicado com Mt, logo:<br />
la:<br />
Mt.r.n<br />
=<br />
71620<br />
Isolando M t no primeiro membro, chega-se à seguinte fórmu-<br />
N<br />
Mt = 71620. [ kgf.cm ]<br />
n<br />
Esta é a expressão mais conheci<strong>da</strong> e usa<strong>da</strong> para o cálculo<br />
<strong>de</strong> motores, polias, engrenagens, eixos, etc.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS:<br />
1 – Calcular o momento torcedor no eixo <strong>de</strong> um motor <strong>de</strong> 2 HP a 1000<br />
rpm.<br />
2 – Calcular a trabalho necessária para levantar um bloco <strong>de</strong> 50 kgf a<br />
uma altura <strong>de</strong> 1,5 m em 2s.<br />
3 – Um elevador <strong>de</strong> carga tem as seguintes características: veloci<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
<strong>de</strong> subi<strong>da</strong>: v = 6 m/s carga total: 20 tf contra-peso: 2,5 tf<br />
Pe<strong>de</strong>-se a potência do motor, admitindo-se um rendimento <strong>de</strong> 70%.<br />
4 – Calcular a trabalho <strong>da</strong> manivela em figura quando aciona<strong>da</strong> a 30<br />
rpm.<br />
5 – Calcular a carga que o sarilho em figura po<strong>de</strong> elevar com a veloci<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
<strong>de</strong> 0,5 m/s. Admitir que o rendimento do conjunto (sarilho) seja η<br />
= 80%.<br />
6 – Calcular a trabalho <strong>de</strong> uma bomba <strong>de</strong>stina<strong>da</strong> a encher uma caixa<br />
d’água <strong>de</strong> 50 m 3 em 2 h, sabendo-se que o <strong>de</strong>snível é <strong>de</strong> 15 m. Admitir<br />
que o rendimento do conjunto, incluindo per<strong>da</strong>s <strong>de</strong> carga seja <strong>de</strong> 50%.<br />
22<br />
7 – Que rotação <strong>de</strong>verá apresentar um eixo acionado por um motor <strong>de</strong><br />
3 HP para ter um momento torcedor <strong>de</strong> 1000 kgf.cm?<br />
8 – Calcular o raio <strong>de</strong> uma manivela aciona<strong>da</strong> por uma força <strong>de</strong> 15 kgf<br />
para se ter um momento torcedor <strong>de</strong> 300 kgf.cm.<br />
9 – No par <strong>de</strong> engrenagens em figura, calcular o momento torcedor <strong>da</strong><br />
coroa, sabendo-se que a relação <strong>de</strong> transmissão é 1:2,5. Admitir rendimento<br />
<strong>de</strong> 90%.<br />
PROBLEMAS PROPOSTOS:<br />
1 – Devendo-se levantar um peso <strong>de</strong> 500 kgf á altura <strong>de</strong> 10 m em 30s,<br />
qual a trabalho necessária?<br />
2 – Transformar 225 kg.m/s em watt, kw e CV.<br />
3 – Com que veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> um motor <strong>de</strong> 5 kw consegue levantar um peso<br />
<strong>de</strong> 10 kgf?<br />
4 – Quatro pessoas juntas tiram <strong>de</strong> um poço <strong>de</strong> 7,3 m <strong>de</strong> profundi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
um recipiente que contém 200 litros <strong>de</strong> água em 10s. Calcular a trabalho<br />
<strong>de</strong> ca<strong>da</strong> pessoa.<br />
5 – Calcular a trabalho <strong>de</strong> uma bomba <strong>de</strong>stina<strong>da</strong> a reclcar 10 litros <strong>de</strong><br />
água por segundo a uma altura <strong>de</strong> 30 m. Consi<strong>de</strong>rar rendimento <strong>de</strong><br />
60%.<br />
6 – Determinar o esforço <strong>de</strong> tração <strong>de</strong> uma locomotiva que absorve<br />
uma trabalho <strong>de</strong> 500 CV para conduzir um trem à veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> 36<br />
km/h.<br />
7 – Calcular a potencia útil <strong>de</strong> uma turbina alimenta<strong>da</strong> por um reservatório<br />
com vazão <strong>de</strong> 200 l/seg e altura <strong>de</strong> 15 m. Consi<strong>de</strong>rar rendimento<br />
<strong>de</strong> 75%.<br />
8 – Calcular o momento torcedor <strong>de</strong> um eixo que gira acionado por um<br />
motor <strong>de</strong> 5 HP a 100 rpm.<br />
9 – Que trabalho <strong>de</strong>verá ter um motor para acionar uma polia a 1000<br />
rpm, cujo momento torcedor é <strong>de</strong> 100 kg.cm?<br />
10 – Um malho pesa 300 kg e dá 50 golpes por minuto, caindo <strong>de</strong> uma<br />
altura <strong>de</strong> 0,70 m. Calcular a trabalho necessário.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
ELEMENTOS DE MÀQUINAS – I<br />
PARTE 2<br />
Introdução aos elementos <strong>de</strong> fixação<br />
Elementos <strong>de</strong> fixação<br />
Se você vai fazer uma caixa <strong>de</strong> papelão, possivelmente usará cola, fita<br />
a<strong>de</strong>siva ou grampos para unir as partes <strong>da</strong> caixa. Por outro lado, se<br />
você preten<strong>de</strong> fazer uma caixa ou engra<strong>da</strong>do <strong>de</strong> ma<strong>de</strong>ira, usará pregos<br />
ou taxas para unir as partes.<br />
Na mecânica é muito comum a necessi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> unir peças como<br />
chapas, perfis e barras. Qualquer construção, por mais simples<br />
que seja, exige união <strong>de</strong> peças entre si.<br />
Entretanto, em mecânica as peças a serem uni<strong>da</strong>s, exigem elementos próprios<br />
<strong>de</strong> união que são <strong>de</strong>nominados elementos <strong>de</strong> fixação.<br />
Numa classificação geral, os elementos <strong>de</strong> fixação mais usados<br />
em mecânica são: rebites, pinos, cavilhas, parafusos, porcas,<br />
arruelas, chavetas etc.<br />
Você vai estu<strong>da</strong>r ca<strong>da</strong> um <strong>de</strong>sses elementos <strong>de</strong> fixação para conhecer<br />
suas características, o material <strong>de</strong> que é feitos, suas aplicações, representação,<br />
simbologia e alguns cálculos necessários para seu emprego.<br />
A união <strong>de</strong> peças feita pelos elementos <strong>de</strong> fixação po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong> dois<br />
tipos: móvel ou permanente.<br />
No tipo <strong>de</strong> união móvel, os elementos <strong>de</strong> fixação po<strong>de</strong>m ser colocados<br />
ou retirados do conjunto sem causar qualquer <strong>da</strong>no às peças que<br />
foram uni<strong>da</strong>s. É o caso, por exemplo, <strong>de</strong> uniões feitas com parafusos,<br />
porcas e arruelas.<br />
No tipo <strong>de</strong> união permanente, os elementos <strong>de</strong> fixação, uma<br />
vez instalados, não po<strong>de</strong>m ser retirados sem que fiquem inutilizados. É<br />
o caso, por exemplo, <strong>de</strong> uniões feitas com rebites e sol<strong>da</strong>s.<br />
23<br />
Tanto os elementos <strong>de</strong> fixação móvel como os elementos <strong>de</strong> fixação<br />
permanente <strong>de</strong>vem ser usados com muita habili<strong>da</strong><strong>de</strong> e cui<strong>da</strong>do porque<br />
são, geralmente, os componentes mais frágeis <strong>da</strong> máquina. Assim,<br />
para projetar um conjunto mecânico é preciso escolher o elemento <strong>de</strong><br />
fixação a<strong>de</strong>quado ao tipo <strong>de</strong> peças que irão ser uni<strong>da</strong>s ou fixa<strong>da</strong>s. Se,<br />
por exemplo, unirmos peças robustas com elementos <strong>de</strong> fixação fracos<br />
e mal planejados, o conjunto apresentará falhas e po<strong>de</strong>rá ficar inutilizado.<br />
Ocorrerá, portanto, <strong>de</strong>sperdício <strong>de</strong> tempo, <strong>de</strong> materiais e <strong>de</strong> recursos<br />
financeiros.<br />
Ain<strong>da</strong> é importante planejar e escolher corretamente os elementos <strong>de</strong><br />
fixação a serem usados para evitar concentração <strong>de</strong> tensão nas peças<br />
fixa<strong>da</strong>s. Essas tensões causam rupturas nas peças por fadiga do material,<br />
isto é, a que<strong>da</strong> <strong>de</strong> resistência ou enfraquecimento do material <strong>de</strong>vido a<br />
tensões e constantes esforços.<br />
Fadiga <strong>de</strong> material significa que<strong>da</strong> <strong>de</strong> resistência ou enfraquecimento<br />
do material <strong>de</strong>vido a tensões e constantes esforços.<br />
Tipos <strong>de</strong> elementos <strong>de</strong> fixação<br />
Para você conhecer melhor alguns elementos <strong>de</strong> fixação, apresentamos<br />
a seguir uma <strong>de</strong>scrição simples <strong>de</strong> ca<strong>da</strong> um <strong>de</strong>les.<br />
Rebite<br />
O rebite é formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça.<br />
É fabricado em aço, alumínio, cobre ou latão. É usado para fixação<br />
permanente <strong>de</strong> duas ou mais peças.<br />
Hoje em dia não a mais a utilização <strong>de</strong> tipo <strong>de</strong> junção<br />
Pino<br />
O pino une peças articula<strong>da</strong>s. Nesse tipo <strong>de</strong> união, uma <strong>da</strong>s peças<br />
po<strong>de</strong> se movimentar por rotação.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Cavilha<br />
A cavilha une peças que não são articula<strong>da</strong>s entre si.<br />
Contrapino ou cupilha<br />
O contrapino ou cupilha é uma haste ou arame com forma semelhante<br />
à <strong>de</strong> um meio-cilindro, dobrado <strong>de</strong> modo a fazer uma cabeça circular e<br />
tem duas pernas <strong>de</strong>siguais. Introduz-se o contrapino ou cupilha num<br />
furo na extremi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> um pino ou parafuso com porca castelo. As<br />
pernas do contrapino são vira<strong>da</strong>s para trás e, assim, impe<strong>de</strong>m a saí<strong>da</strong><br />
do pino ou <strong>da</strong> porca durante vibrações <strong>da</strong>s peças fixa<strong>da</strong>s.<br />
cupilha ou contrapino<br />
Parafuso<br />
O parafuso é uma peça forma<strong>da</strong> por um corpo cilíndrico roscado e uma<br />
cabeça, que po<strong>de</strong> ter várias formas.<br />
Porca<br />
A porca tem forma <strong>de</strong> prisma, <strong>de</strong> cilindro etc. Apresenta um furo roscado.<br />
Através <strong>de</strong>sse furo, a porca é atarraxa<strong>da</strong> ao parafuso.<br />
24<br />
Arruela<br />
A arruela é um disco metálico com um furo no centro. O corpo do parafuso<br />
passa por esse furo.<br />
Anel elástico<br />
O anel elástico é usado para impedir <strong>de</strong>slocamento <strong>de</strong> eixos. Serve,<br />
também, para posicionar ou limitar o movimento <strong>de</strong> uma peça que<br />
<strong>de</strong>sliza sobre um eixo.<br />
Chaveta<br />
A chaveta tem corpo em forma prismática ou cilíndrica que po<strong>de</strong> ter<br />
faces paralelas ou inclina<strong>da</strong>s, em função <strong>da</strong> gran<strong>de</strong>za do esforço e do<br />
tipo <strong>de</strong> movimento que <strong>de</strong>ve transmitir.<br />
Alguns autores classificam a chaveta como elementos <strong>de</strong> fixação e<br />
outros autores, como elementos <strong>de</strong> transmissão. Na ver<strong>da</strong><strong>de</strong>, a chaveta<br />
<strong>de</strong>sempenha as duas funções.<br />
Pinos e cupilhas<br />
Pinos ranhurados<br />
Os pinos têm a finali<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> alinhar ou fixar os elementos <strong>de</strong> máquinas,<br />
permitindo uniões mecânicas, ou seja, uniões em que se juntam duas ou<br />
mais peças, estabelecendo, assim, conexão entre elas.<br />
Veja os exemplos abaixo.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Os pinos ranhurados, também, são chamados pinos estriados, pinos<br />
entalhados ou, ain<strong>da</strong>, rebite entalhado. A diferenciação entre pinos e os<br />
pinos ranhurados leva em conta o formato dos elementos e suas aplicações.<br />
Por exemplo, pinos são usados para junções <strong>de</strong> peças que se<br />
articulam entre si e os pinos ranhurados são utiliza<strong>da</strong>s em conjuntos<br />
sem articulações; indicando pinos com entalhes externos na sua superfície.<br />
Esses entalhes é que fazem com que o conjunto não se movimente.<br />
A forma e o comprimento dos entalhes <strong>de</strong>terminam os tipos <strong>de</strong><br />
pinos ranhurados.<br />
Pinos e pinos ranhurados se diferenciam pelos seguintes fatores:<br />
• utilização<br />
• forma<br />
• tolerâncias <strong>de</strong> medi<strong>da</strong>s<br />
• acabamento superficial<br />
• material<br />
• tratamento térmico<br />
25
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Pinos<br />
Os pinos são usados em junções resistentes a vibrações. Há vários<br />
tipos <strong>de</strong> pino, segundo sua função.<br />
Tipo<br />
1. Pino cônico<br />
2. Pino cônico<br />
com haste<br />
rosca<strong>da</strong><br />
3. Pino cilíndrico<br />
4. Pino elástico<br />
ou pino tubular<br />
partido<br />
5. Pino <strong>de</strong> guia<br />
Ação <strong>de</strong> centragem.<br />
Função<br />
A ação <strong>de</strong> retira<strong>da</strong> do pino <strong>de</strong> furos cegos é<br />
facilita<strong>da</strong> por um simples aperto <strong>da</strong> porca.<br />
Requer um furo <strong>de</strong> tolerâncias rigorosas e é<br />
utilizado quando são aplica<strong>da</strong>s as forças cortantes.<br />
Apresenta eleva<strong>da</strong> resistência ao corte e po<strong>de</strong><br />
ser assentado em furos, com variação <strong>de</strong> diâmetro<br />
consi<strong>de</strong>rável.<br />
Serve para alinhar elementos <strong>de</strong> máquinas. A distância<br />
entre os pinos <strong>de</strong>ve ser bem calcula<strong>da</strong> para evitar<br />
o risco <strong>de</strong> ruptura.<br />
1 - pino cônico 2 - pino cônico com rosca 3 - pino cilíndrico<br />
4 - pino elástico<br />
pino guia<br />
Para especificar pinos <strong>de</strong>ve-se levar em conta seu diâmetro nominal,<br />
seu comprimento e função do pino, indica<strong>da</strong> pela respectiva norma.<br />
Exemplo: Um pino <strong>de</strong> diâmetro nominal <strong>de</strong> 15mm, com comprimento<br />
<strong>de</strong> 20mm, a ser utilizado como pino cilíndrico, é <strong>de</strong>signado: pino cônico:<br />
10 x 60 DIN 1.<br />
Pinos ranhurados<br />
O pino ranhurado é uma peça cilíndrica, fabrica<strong>da</strong> em aço,<br />
cuja superfície externa recebe três entalhes que formam ressaltos. A<br />
forma e o comprimento dos entalhes <strong>de</strong>terminam os tipos <strong>de</strong> pino<br />
ranhurado. Sua fixação é feita diretamente no furo aberto por broca,<br />
dispensando-se o acabamento e a precisão do furo alargado.<br />
26<br />
Classificação <strong>de</strong> pinos ranhurados<br />
pinos ranhurados<br />
Segue uma tabela <strong>de</strong> classificação dos pinos ranhurados segundo<br />
tipos, normas e utilização.<br />
Tipo Norma Utilização<br />
KS1 DIN 1471 Fixação e junção.<br />
KS2 DIN 1472 Ajustagem e articulação.<br />
KS3 DIN 1473<br />
Fixação e junção em casos <strong>de</strong> aplicação <strong>de</strong><br />
forças variáveis e simétricas, bor<strong>da</strong>s <strong>de</strong><br />
peças <strong>de</strong> ferro fundido.<br />
KS4 DIN 1474 Encosto e ajustagem.<br />
KS6 e 7 – Ajustagem e fixação <strong>de</strong> molas e correntes.<br />
KS9 –<br />
KS10 –<br />
Utilizado nos casos em que se tem neces-<br />
si<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> puxar o pino ranhurado do furo.<br />
Fixação bilateral <strong>de</strong> molas <strong>de</strong> tração ou <strong>de</strong><br />
eixos <strong>de</strong> roletes.<br />
KS8 DIN 1475 Articulação <strong>de</strong> peças.<br />
KS11 e<br />
12<br />
KN4<br />
KN5<br />
–<br />
DIN 1476<br />
DIN 1477<br />
KN7 –<br />
Fixação <strong>de</strong> eixos <strong>de</strong> roletes e manivelas.<br />
Fixação <strong>de</strong> blin<strong>da</strong>gens, chapas e dobradi-<br />
ças sobre metal<br />
Eixo <strong>de</strong> articulação <strong>de</strong> barras <strong>de</strong> estrutu-<br />
ras, tramelas, ganchos, roletes e polias.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Cupilha ou contrapino<br />
Cupilha é um arame <strong>de</strong> secção semi-circular, dobrado <strong>de</strong> modo a<br />
formar um corpo cilíndrico e uma cabeça.<br />
Sua função principal é a <strong>de</strong> travar outros elementos <strong>de</strong> máquinas como<br />
porcas.<br />
Pino cupilhado<br />
Nesse caso, a cupilha não entra no eixo, mas no próprio pino. O pino<br />
cupilhado é utilizado como eixo curto para uniões articula<strong>da</strong>s ou para<br />
suportar ro<strong>da</strong>s, polias, cabos, etc.<br />
pino sem cabeça<br />
pino roscado<br />
27<br />
Parafusos I<br />
Introdução<br />
pino com cabeça<br />
Todo parafuso tem rosca <strong>de</strong> diversos tipos. Para você compreen<strong>de</strong>r<br />
melhor a noção <strong>de</strong> parafuso e as suas funções, vamos, antes, conhecer<br />
roscas.<br />
Roscas<br />
Rosca é um conjunto <strong>de</strong> filetes em torno <strong>de</strong> uma superfície cilíndrica.<br />
As roscas po<strong>de</strong>m ser internas ou externas. As roscas internas encontram-se<br />
no interior <strong>da</strong>s porcas. As roscas externas se localizam no<br />
corpo dos parafusos.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
As roscas permitem a união e <strong>de</strong>smontagem <strong>de</strong> peças.<br />
Permitem, também, movimento <strong>de</strong> peças. O parafuso que movimenta a<br />
mandíbula móvel <strong>da</strong> morsa é um exemplo <strong>de</strong> movimento <strong>de</strong> peças.<br />
Os filetes <strong>da</strong>s roscas apresentam vários perfis. Esses perfis, sempre<br />
uniformes, dão nome às roscas e condicionam sua aplicação.<br />
Tipos <strong>de</strong> roscas (perfis) Perfil <strong>de</strong> filete - Aplicação<br />
Parafusos e porcas <strong>de</strong> fixação na união <strong>de</strong> peças.<br />
Ex.: Fixação <strong>da</strong> ro<strong>da</strong> do carro.<br />
Parafusos que transmitem movimento suave e uniforme.<br />
Ex.: Fusos <strong>de</strong> máquinas.<br />
28<br />
Parafusos <strong>de</strong> gran<strong>de</strong>s diâmetros sujeitos a gran<strong>de</strong>s esforços.<br />
Ex.: Equipamentos ferroviários.<br />
Parafusos que sofrem gran<strong>de</strong>s esforços e choques.<br />
Ex.: Prensas e morsas.<br />
Parafusos que exercem gran<strong>de</strong> esforço num só sentido.<br />
Sentido <strong>de</strong> direção <strong>da</strong> rosca<br />
Depen<strong>de</strong>ndo <strong>da</strong> inclinação dos filetes em relação ao eixo do parafuso,<br />
as roscas ain<strong>da</strong> po<strong>de</strong>m ser direitas e esquer<strong>da</strong>s. Portanto, as roscas<br />
po<strong>de</strong>m ter dois sentidos: à direita ou à esquer<strong>da</strong>.<br />
Na rosca direita, o filete sobe <strong>da</strong> direita para a esquer<strong>da</strong>, conforme a<br />
figura.<br />
Na rosca esquer<strong>da</strong>, o filete sobe <strong>da</strong> esquer<strong>da</strong> para a direita, conforme<br />
a figura.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Nomenclatura <strong>da</strong> rosca<br />
In<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ntemente <strong>da</strong> sua aplicação, as roscas têm os mesmos elementos,<br />
variando apenas os formatos e dimensões.<br />
P = passo (em mm)<br />
d = diâmetro externo<br />
d1 = diâmetro interno<br />
d2 = diâmetro do flanco<br />
a = ângulo do filete<br />
f = fundo do filete<br />
Roscas triangulares<br />
i = ângulo <strong>da</strong> hélice<br />
c = crista<br />
D = diâmetro do fundo <strong>da</strong> porca<br />
D1 = diâmetro do furo <strong>da</strong> porca<br />
h1 = altura do filete <strong>da</strong> porca<br />
h = altura do filete do parafuso<br />
As roscas triangulares classificam-se, segundo o seu perfil, em três<br />
tipos:<br />
• rosca métrica<br />
• rosca whitworth<br />
• rosca americana<br />
Para nosso estudo, vamos <strong>de</strong>talhar apenas dois tipos: a métrica e a<br />
whitworth.<br />
Rosca métrica ISO normal e rosca métrica ISO fina NBR 9527.<br />
29<br />
Ângulo do perfil <strong>da</strong> rosca: a = 60º<br />
Diâmetro menor do parafuso (∅ do núcleo):<br />
d1 = d - 1,2268P<br />
Diâmetro efetivo do parafuso (∅ médio):<br />
d2 = D2 = d - 0,6495P<br />
Folga entre a raiz do filete <strong>da</strong> porca e a crista do filete do parafuso:<br />
f = 0,045P<br />
Diâmetro maior <strong>da</strong> porca: D = d + 2f<br />
Diâmetro menor <strong>da</strong> porca (furo): D1 = d - 1,0825P<br />
Diâmetro efetivo <strong>da</strong> porca (∅ médio): D2 = d2<br />
Altura do filete do parafuso: he = 0,61343P<br />
Raio <strong>de</strong> arredon<strong>da</strong>mento <strong>da</strong> raiz do filete do parafuso:<br />
rre = 0,14434P<br />
Raio <strong>de</strong> arredon<strong>da</strong>mento <strong>da</strong> raiz do filete <strong>da</strong> porca:<br />
rri = 0,063P<br />
A rosca métrica fina, num <strong>de</strong>terminado comprimento, possui maior<br />
número <strong>de</strong> filetes do que a rosca normal. Permite melhor fixação <strong>da</strong><br />
rosca, evitando afrouxamento do parafuso, em caso <strong>de</strong> vibração <strong>de</strong><br />
máquinas. Exemplo: em veículos.<br />
Rosca Whitworth normal - BSW e rosca Whitworth fina - BSF<br />
Fórmulas:<br />
A = 55º P= 1” / n o <strong>de</strong> fios<br />
hi = he = 0,6403P rri =rre = 0,1373P<br />
d=D d1 = d - 2he D2 = d2 = d - he
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
A fórmula para confecção <strong>da</strong>s roscas Whitworth normal e fina é a<br />
mesma. Apenas variam os números <strong>de</strong> filetes por polega<strong>da</strong>.<br />
Utilizando as fórmulas anteriores, você obterá os valores para ca<strong>da</strong><br />
elemento <strong>da</strong> rosca.<br />
Para facilitar a obtenção <strong>de</strong>sses valores, apresentamos a seguir as<br />
tabelas <strong>da</strong>s roscas métricas <strong>de</strong> perfil triangular normal e fina e Whitworth<br />
normal - BSW e Whitworth fina - BSF.<br />
Tabela <strong>de</strong> Roscas ver Anexo – 1, 2 e 3.<br />
Parafusos II<br />
Parafusos<br />
Parafusos são elementos <strong>de</strong> fixação, empregados na união não permanente<br />
<strong>de</strong> peças, isto é, as peças po<strong>de</strong>m ser monta<strong>da</strong>s e <strong>de</strong>smonta<strong>da</strong>s<br />
facilmente, bastando apertar e <strong>de</strong>sapertar os parafusos que as<br />
mantêm uni<strong>da</strong>s.<br />
Os parafusos se diferenciam pela forma <strong>da</strong> rosca, <strong>da</strong> cabeça, <strong>da</strong> haste<br />
e do tipo <strong>de</strong> acionamento.<br />
Observação<br />
O tipo <strong>de</strong> acionamento está relacionado com o tipo <strong>de</strong> cabeça do parafuso.<br />
Por exemplo, um parafuso <strong>de</strong> cabeça sextava<strong>da</strong> é acionado por<br />
chave <strong>de</strong> boca ou <strong>de</strong> estria.<br />
Em geral, o parafuso é composto <strong>de</strong> duas partes: cabeça e corpo.<br />
O corpo do parafuso po<strong>de</strong> ser cilíndrico ou cônico, totalmente roscado<br />
ou parcialmente roscado. A cabeça po<strong>de</strong> apresentar vários formatos;<br />
porém, há parafusos sem cabeça.<br />
Cilíndrico Cônico<br />
Prisioneiro<br />
30<br />
Há uma enorme varie<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> parafusos que po<strong>de</strong>m ser diferenciados<br />
pelo formato <strong>da</strong> cabeça, do corpo e <strong>da</strong> ponta. Essas diferenças, <strong>de</strong>termina<strong>da</strong>s<br />
pela função dos parafusos, permite classificá-los em quatro<br />
gran<strong>de</strong>s grupos: parafusos passantes, parafusos não-passantes, parafusos<br />
<strong>de</strong> pressão, parafusos prisioneiros.<br />
Parafusos passantes<br />
Esses parafusos atravessam, <strong>de</strong> lado a lado, as peças a serem uni<strong>da</strong>s,<br />
passando livremente nos furos.<br />
Depen<strong>de</strong>ndo do serviço, esses parafusos, além <strong>da</strong>s porcas, utilizam<br />
arruelas e contraporcas como acessórios.<br />
Os parafusos passantes apresentam-se com cabeça ou sem cabeça.<br />
Parafusos não-passantes<br />
São parafusos que não utilizam porcas. O papel <strong>de</strong> porca é <strong>de</strong>sempenhado<br />
pelo furo roscado, feito numa <strong>da</strong>s peças a ser uni<strong>da</strong>.<br />
Parafusos <strong>de</strong> pressão<br />
Esses parafusos são fixados por meio <strong>de</strong> pressão. A pressão é exerci<strong>da</strong><br />
pelas pontas dos parafusos contra a peça a ser fixa<strong>da</strong>.<br />
Os parafusos <strong>de</strong> pressão po<strong>de</strong>m apresentar cabeça ou não.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Parafusos prisioneiros<br />
São parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremi<strong>da</strong><strong>de</strong>s,<br />
sendo recomen<strong>da</strong>dos nas situações que exigem montagens e <strong>de</strong>smontagens<br />
freqüentes. Em tais situações, o uso <strong>de</strong> outros tipos <strong>de</strong> parafusos<br />
acaba <strong>da</strong>nificando a rosca dos furos.<br />
As roscas dos parafusos prisioneiros po<strong>de</strong>m ter passos diferentes ou<br />
sentidos opostos, isto é, um horário e o outro anti-horário.<br />
Para fixarmos o prisioneiro no furo <strong>da</strong> máquina, utilizamos uma ferramenta<br />
especial.<br />
Caso não haja esta ferramenta, improvisa-se um apoio com duas porcas<br />
trava<strong>da</strong>s numa <strong>da</strong>s extremi<strong>da</strong><strong>de</strong>s do prisioneiro.<br />
Após a fixação do prisioneiro pela outra extremi<strong>da</strong><strong>de</strong>, retiram-se as<br />
porcas.<br />
A segun<strong>da</strong> peça é aperta<strong>da</strong> mediante uma porca e arruela, aplica<strong>da</strong>s à<br />
extremi<strong>da</strong><strong>de</strong> livre do prisioneiro.<br />
O parafuso prisioneiro permanece no lugar quando as peças são <strong>de</strong>smonta<strong>da</strong>s.<br />
Vimos uma classificação <strong>de</strong> parafusos quanto à função que eles exercem.<br />
Veremos, a seguir, alguns tipos <strong>de</strong> parafusos.<br />
Segue Anexo – 4 síntese com características <strong>da</strong> cabeça, do corpo,<br />
<strong>da</strong>s pontas e com indicação dos dispositivos <strong>de</strong> atarraxamento.<br />
Segue Anexo - 5 com a ilustração dos tipos <strong>de</strong> parafusos em sua<br />
forma completa.<br />
Ao unir peças com parafusos, o profissional precisa levar em consi<strong>de</strong>ração<br />
quatro fatores <strong>de</strong> extrema importância:<br />
• Profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> do furo broqueado;<br />
• Profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> do furo roscado;<br />
• Comprimento útil <strong>de</strong> penetração do parafuso;<br />
• Diâmetro do furo passante.<br />
Esses quatro fatores se relacionam conforme mostram as figuras e a<br />
tabela a seguir.<br />
furo broqueado diâmetro do furo passante<br />
31<br />
furo roscado parafuso inserido no furo roscado<br />
∅ - diâmetro do furo broqueado<br />
d - diâmetro <strong>da</strong> rosca<br />
A - profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> do furo broqueado<br />
B - profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> parte rosca<strong>da</strong><br />
C - comprimento <strong>de</strong> penetração do parafuso<br />
d1 - diâmetro do furo passante<br />
Fatores a consi<strong>de</strong>rar ao unir peças com parafusos<br />
Material<br />
Profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> do<br />
furo broqueado<br />
A<br />
Profundi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
<strong>da</strong> parte rosca<strong>da</strong><br />
B<br />
Comprimento<br />
<strong>de</strong> penetração<br />
do parafuso<br />
C<br />
aço 2 d 1,5 d 1 d<br />
ferro<br />
fundido<br />
bronze,<br />
latão<br />
2,5 d 2 d 1,5 d<br />
2,5 d 2 d 1,5 d<br />
alumínio 3 d 2,5 d 2 d<br />
Diâmetro<br />
do furo<br />
passante<br />
d1<br />
1,06 d<br />
Exemplo<br />
Duas peças <strong>de</strong> alumínio <strong>de</strong>vem ser uni<strong>da</strong>s com um parafuso <strong>de</strong> 6mm <strong>de</strong><br />
diâmetro. Qual <strong>de</strong>ve ser a profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> do furo broqueado? Qual <strong>de</strong>ve<br />
ser a profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> do furo roscado? Quanto o parafuso <strong>de</strong>verá penetrar?<br />
Qual é o diâmetro do furo passante?<br />
Solução<br />
a) Procura-se na tabela o material a ser parafusado, ou seja, o alumínio.<br />
b) A seguir, busca-se na coluna profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> do furo broqueado<br />
a relação a ser usa<strong>da</strong> para o alumínio. Encontra-se o valor<br />
3d. Isso significa que a profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> do furo broqueado <strong>de</strong>verá<br />
ser três vezes o diâmetro do parafuso, ou seja: 3 x 6mm =<br />
18mm.<br />
c) Prosseguindo, busca-se na coluna profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> do furo roscado<br />
a relação a ser usa<strong>da</strong> para o alumínio. Encontra-se o valor<br />
2,5d. Logo, a profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> parte rosca<strong>da</strong> <strong>de</strong>verá ser: 2,5 x<br />
6mm = 15mm.<br />
d) Consultando a coluna comprimento <strong>de</strong> penetração do parafuso,<br />
encontra-se a relação 2d para o alumínio.<br />
Portanto: 2 x 6mm = 12mm. O valor 12mm <strong>de</strong>verá ser o comprimento<br />
<strong>de</strong> penetração do parafuso.<br />
e) Finalmente, <strong>de</strong>termina-se o diâmetro do furo passante por meio <strong>da</strong><br />
relação 1,06d. Portanto: 1,06 x 6mm = 6,36mm.<br />
Se a união por parafusos for feita entre materiais diferentes, os cálculos<br />
<strong>de</strong>verão ser efetuados em função do material que receberá a rosca.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Parafusos III<br />
Introdução<br />
Até agora você estudou classificação geral dos parafusos quanto à<br />
função que eles exercem e alguns fatores a serem consi<strong>de</strong>rados na<br />
união <strong>de</strong> peças.<br />
Você vai estu<strong>da</strong>r, <strong>de</strong> forma mais aprofun<strong>da</strong><strong>da</strong>, alguns tipos <strong>de</strong> parafusos<br />
bastante usados em mecânica.<br />
Parafuso <strong>de</strong> cabeça sextava<strong>da</strong><br />
Em <strong>de</strong>senho técnico, esse parafuso é representado <strong>da</strong> seguinte forma:<br />
d = diâmetro do parafuso;<br />
k = altura <strong>da</strong> cabeça (0,7 d);<br />
s = medi<strong>da</strong> entre as faces paralelas do sextavado (1,7 d);<br />
e = distância entre os vértices do sextavado (2 d);<br />
L = comprimento útil (medi<strong>da</strong>s padroniza<strong>da</strong>s);<br />
b = comprimento <strong>da</strong> rosca (medi<strong>da</strong>s padroniza<strong>da</strong>s);<br />
R = raio <strong>de</strong> arredon<strong>da</strong>mento <strong>da</strong> extremi<strong>da</strong><strong>de</strong> do corpo do parafuso.<br />
Observação<br />
As medi<strong>da</strong>s <strong>da</strong>s partes dos parafusos são proporcionais ao diâmetro do<br />
seu corpo.<br />
Aplicação<br />
Em geral, esse tipo <strong>de</strong> parafuso é utilizado em uniões em que se necessita<br />
<strong>de</strong> um forte aperto <strong>da</strong> chave <strong>de</strong> boca ou estria.<br />
Esse parafuso po<strong>de</strong> ser usado com ou sem rosca.<br />
32<br />
Quando usado sem rosca, o rosqueamento é feito na peça.<br />
Parafusos com sextavado interno<br />
• De cabeça cilíndrica com sextavado interno (Allen). Em <strong>de</strong>senho<br />
técnico, este tipo <strong>de</strong> parafuso é representado na seguinte forma:<br />
on<strong>de</strong>:<br />
A = d = altura <strong>da</strong> cabeça do parafuso;<br />
e = 1,5 d = diâmetro <strong>da</strong> cabeça;<br />
t = 0,6 d = profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> do encaixe <strong>da</strong> chave;<br />
s = 0,8 d = medi<strong>da</strong> do sextavado interno;<br />
d = diâmetro do parafuso.<br />
Aplicação<br />
Este tipo <strong>de</strong> parafuso é utilizado em uniões que exigem um bom aperto,<br />
em locais on<strong>de</strong> o manuseio <strong>de</strong> ferramentas é difícil <strong>de</strong>vido à falta <strong>de</strong><br />
espaço.<br />
Esses parafusos são fabricados em aço e tratados termicamente para<br />
aumentar sua resistência à torção.<br />
Geralmente, este tipo <strong>de</strong> parafuso é alojado em um furo cujas proporções<br />
estão indica<strong>da</strong>s na tabela <strong>da</strong> página seguinte.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
• Sem cabeça com sextavado interno. Em <strong>de</strong>senho técnico, esse<br />
tipo <strong>de</strong> parafuso é representado <strong>da</strong> seguinte forma.<br />
on<strong>de</strong>:<br />
d = diâmetro do parafuso;<br />
t = 0,5 d = profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> do encaixe <strong>da</strong> chave;<br />
s1 = 0,5 d = medi<strong>da</strong> do sextavado interno.<br />
Aplicação<br />
Em geral, esse tipo <strong>de</strong> parafuso é utilizado para travar elementos <strong>de</strong><br />
máquinas.<br />
Por ser um elemento utilizado para travar elementos <strong>de</strong> máquinas,<br />
esses parafusos são fabricados com diversos tipos <strong>de</strong> pontas, <strong>de</strong><br />
acordo com sua utilização. Veja seguir:<br />
As medi<strong>da</strong>s dos parafusos com sextavado interno com e sem cabeça e<br />
o alojamento <strong>da</strong> cabeça, são especifica<strong>da</strong>s na tabela, a seguir. Essa<br />
medi<strong>da</strong>s variam <strong>de</strong> acordo com o diâmetro (d).<br />
d mm A e A1 B1 d1 t s s1<br />
3/16” 4,76 4,76 8,0 6 8,5 5,0 3,0 5,32”<br />
1/4" 6,35 6,35 9,52 8 10 6,5 4,0 3/16” 1/8”<br />
5/16” 7,94 7,94 11,11 9 12 8,2 5,0 7/32” 5/32”<br />
3/8” 9,53 9,53 14,28 11 14,5 9,8 5,5 5/16” 5/16”<br />
7/16” 11,11 11,11 15,87 12 16,5 11,4 7,5 5/16” 7/32”<br />
1/2" 12,70 12,70 19,05 14 19,5 13 8,0 3/8” 1/4"<br />
5/8” 15,88 15,88 22,22 17 23 16,1 10 1/2" 5/16”<br />
3/4" 19,5 19,5 25,4 20 26 19,3 11 9/16” 3/8”<br />
7/8” 22,23 22,2 28,57 23 29 22,5 13 9/16” 1/2"<br />
1” 25.40 25,4 33,33 27 34 25,7 15 5/8” 9/16”<br />
33<br />
Parafusos <strong>de</strong> cabeça com fen<strong>da</strong><br />
De cabeça escarea<strong>da</strong> chata com fen<strong>da</strong>. Em <strong>de</strong>senho técnico, a representação<br />
é a seguinte:<br />
cabeça escarea<strong>da</strong> chata com fen<strong>da</strong><br />
on<strong>de</strong>:<br />
• diâmetro <strong>da</strong> cabeça do parafuso = 2 d;<br />
• largura <strong>da</strong> fen<strong>da</strong> = 0,18 d;<br />
• profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> fen<strong>da</strong> = 0,29 d;<br />
• medi<strong>da</strong> do ângulo do escareado = 90º.<br />
Aplicação<br />
São fabricados em aço, aço inoxidável, inox, cobre, latão, etc.<br />
Esse tipo <strong>de</strong> parafuso é muito empregado em montagens que não<br />
sofrem gran<strong>de</strong>s esforços e on<strong>de</strong> a cabeça do parafuso não po<strong>de</strong> exce<strong>de</strong>r<br />
a superfície <strong>da</strong> peça.<br />
• De cabeça redon<strong>da</strong> com fen<strong>da</strong><br />
Em <strong>de</strong>senhos técnico, a representação é feita como mostra a figura.<br />
cabeça redon<strong>da</strong> com fen<strong>da</strong><br />
on<strong>de</strong>:<br />
• diâmetro <strong>da</strong> cabeça do parafuso = 1,9 d<br />
• raio <strong>da</strong> circunferência <strong>da</strong> cabeça = d<br />
• largura <strong>da</strong> fen<strong>da</strong> = 0,18 d<br />
• profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> fen<strong>da</strong> = 0,36 d<br />
Aplicação<br />
Esse tipo <strong>de</strong> parafuso é também muito empregado em montagens que<br />
não sofrem gran<strong>de</strong>s esforços. Possibilita melhor acabamento na superfície.<br />
São fabricados em aço, cobre e ligas, como latão.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
De cabeça cilíndrica bolea<strong>da</strong> com fen<strong>da</strong><br />
Em <strong>de</strong>senho técnico, a representação é feita como mostra a figura.<br />
on<strong>de</strong>:<br />
•diâmetro <strong>da</strong> cabeça do parafuso = 1,7 d<br />
•raio <strong>da</strong> cabeça = 1,4 d<br />
•comprimento <strong>da</strong> parte cilíndrica <strong>da</strong> cabeça = 0,66 d<br />
•largura <strong>da</strong> fen<strong>da</strong> = 0,18 d<br />
•profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> fen<strong>da</strong> = 0,44 d<br />
Aplicação<br />
São utilizados na fixação <strong>de</strong> elementos nos quais existe a possibili<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
<strong>de</strong> se fazer um encaixe profundo para a cabeça do parafuso, e a necessi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
<strong>de</strong> um bom acabamento na superfície dos componentes.<br />
Trata-se <strong>de</strong> um parafuso cuja cabeça é mais resistente do que as<br />
outras <strong>de</strong> sua classe. São fabricados em aço, cobre e ligas, como<br />
latão.<br />
• De cabeça escarea<strong>da</strong> bolea<strong>da</strong> com fen<strong>da</strong><br />
cabeça escarea<strong>da</strong> bolea<strong>da</strong> com fen<strong>da</strong><br />
on<strong>de</strong>:<br />
• diâmetro <strong>da</strong> cabeça do parafuso = 2 d;<br />
• raio <strong>da</strong> cabeça do parafuso = 2 d;<br />
• largura <strong>da</strong> fen<strong>da</strong> = 0,18 d;<br />
profundi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> fen<strong>da</strong> 0,5 d.<br />
Aplicação<br />
São geralmente utilizados na união <strong>de</strong> elementos cujas espessuras<br />
sejam finas e quando é necessário que a cabeça do parafuso fique<br />
embuti<strong>da</strong> no elemento. Permitem um bom acabamento na superfície.<br />
São fabricados em aço, cobre e ligas como latão.<br />
Parafusos com rosca soberba para ma<strong>de</strong>ira<br />
São vários os tipos <strong>de</strong> parafusos para ma<strong>de</strong>ira. Apresentamos, em<br />
segui<strong>da</strong>, os diferentes tipos e os cálculos para dimensionamento dos<br />
<strong>de</strong>talhes <strong>da</strong> cabeça.<br />
34<br />
Tipos<br />
Aplicação<br />
cabeça chata com fen<strong>da</strong> cabeça quadra<strong>da</strong><br />
cabeça redon<strong>da</strong> cabeça sextava<strong>da</strong><br />
Esse tipo <strong>de</strong> parafuso também é utilizado com auxílio <strong>de</strong> buchas plásticas.<br />
O conjunto, parafuso-bucha é aplicado na fixação <strong>de</strong> elementos<br />
em bases <strong>de</strong> alvenaria.<br />
Quanto à escolha do tipo <strong>de</strong> cabeça a ser utilizado, leva-se em consi<strong>de</strong>ração<br />
a natureza <strong>da</strong> união a ser feita.<br />
São fabricados em aço e tratados superficialmente para evitar efeitos<br />
oxi<strong>da</strong>ntes <strong>de</strong> agentes naturais.<br />
Ver Anexo 6 Norma Din 931
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Cálculos <strong>de</strong> roscas<br />
Introdução<br />
Nem sempre os parafusos usados nas máquinas são padronizados<br />
(normalizados) e, muitas vezes, não se encontra o tipo <strong>de</strong> parafuso<br />
<strong>de</strong>sejado no comércio.<br />
Nesse caso, é necessário que a própria empresa faça os parafusos.<br />
Para isso é preciso pôr em prática alguns conhecimentos, como saber<br />
i<strong>de</strong>ntificar o tipo <strong>de</strong> rosca do parafuso e calcular suas dimensões.<br />
Consi<strong>de</strong>rando a importância <strong>de</strong>sse conhecimento, esta aula apresenta<br />
uma série <strong>de</strong> informações sobre cálculos <strong>de</strong> roscas triangulares <strong>de</strong><br />
parafusos comumente usados na fixação <strong>de</strong> componentes mecânicos.<br />
De forma prática, a aula se compõe <strong>de</strong> um conjunto <strong>de</strong> exemplos <strong>de</strong><br />
cálculos, seguidos <strong>de</strong> exercícios. Esses cálculos estão relacionados<br />
aos seguintes tipos <strong>de</strong> roscas: triangulares métrica normal, incluindo<br />
rosca métrica fina e rosca whitworth normal (BSW) e fina (BSF).<br />
Para você resolver os cálculos, é necessário seguir to<strong>da</strong>s as indicações<br />
apresenta<strong>da</strong>s nos formulários a seguir.<br />
Esses formulários já foram estu<strong>da</strong>dos. Entretanto, convém revê-los<br />
para facilitar a compreensão dos exemplos <strong>de</strong> cálculos apresentados e<br />
dos exercícios propostos a partir <strong>de</strong> ca<strong>da</strong> exemplo.<br />
Formulários<br />
Rosca métrica triangular (normal e fina)<br />
P = passo <strong>da</strong> rosca<br />
d = diâmetro maior do parafuso (normal)<br />
d1 = diâmetro menor do parafuso (∅ do núcleo)<br />
d2 = diâmetro efetivo do parafuso (∅ médio)<br />
a = ângulo do perfil <strong>da</strong> rosca<br />
f = folga entre a raiz do filete <strong>da</strong> porca e a crista do filete do parafuso<br />
D = diâmetro maior <strong>da</strong> porca<br />
D1 = diâmetro menor <strong>da</strong> porca<br />
D2 = diâmetro efetivo <strong>da</strong> porca<br />
he = altura do filete do parafuso<br />
rre = raio <strong>de</strong> arredon<strong>da</strong>mento <strong>da</strong> raiz do filete do parafuso<br />
rri = raio <strong>de</strong> arredon<strong>da</strong>mento <strong>da</strong> raiz do filete <strong>da</strong> porca<br />
Fórmula:<br />
• ângulo do perfil <strong>da</strong> rosca: a = 60º .<br />
• diâmetro menor do parafuso (∅ do núcleo): d1 = d - 1,2268P.<br />
• diâmetro efetivo do parafuso (∅ médio): d2<br />
= D2 = d - 0,6495P.<br />
• folga entre a raiz do filete <strong>da</strong> porca e a crista do filete do parafuso<br />
f = 0,045P.<br />
• diâmetro maior <strong>da</strong> porca: D = d + 2f .<br />
• diâmetro menor <strong>da</strong> porca (furo): D1 = d - 1,0825P.<br />
35<br />
• diâmetro efetivo <strong>da</strong> porca (∅ médio): D2 = d2.<br />
• altura do filete do parafuso: he = 0,61343P .<br />
• raio <strong>de</strong> arredon<strong>da</strong>mento <strong>da</strong> raiz do filete do parafuso:<br />
rre = 0,14434P.<br />
• raio <strong>de</strong> arredon<strong>da</strong>mento <strong>da</strong> raiz do filete <strong>da</strong> porca: rri = 0,063P.<br />
Rosca witworth (triangular normal e fina)<br />
Fórmulas:<br />
a = 55º<br />
P<br />
=<br />
hi =<br />
rri =<br />
d = D<br />
d1 = d - 2he<br />
1"<br />
n°<br />
<strong>de</strong> filetes<br />
he = 0,6403 . P<br />
rre = 0,1373 . P<br />
D2 = d2 = d - he<br />
Informações preliminares<br />
O primeiro procedimento para calcular roscas consiste na medição do<br />
passo <strong>da</strong> rosca.<br />
Para obter essa medi<strong>da</strong>, po<strong>de</strong>mos usar pente <strong>de</strong> rosca, escala ou<br />
paquímetro.<br />
Esses instrumentos são chamados verificadores <strong>de</strong> roscas e fornecem<br />
a medi<strong>da</strong> do passo em milímetro ou em filetes por polega<strong>da</strong> e, também,<br />
a medi<strong>da</strong> do ângulo dos filetes.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
As roscas <strong>de</strong> perfil triangular são fabrica<strong>da</strong>s segundo três sistemas<br />
normalizados: o sistema métrico ou internacional (ISO), o sistema<br />
inglês ou whitworth e o sistema americano.<br />
No sistema métrico, as medi<strong>da</strong>s <strong>da</strong>s roscas são <strong>de</strong>termina<strong>da</strong>s em<br />
milímetros. Os filetes têm forma triangular, ângulo <strong>de</strong> 60º, crista plana e<br />
raiz arredon<strong>da</strong><strong>da</strong>.<br />
No sistema whitworth, as medi<strong>da</strong>s são <strong>da</strong><strong>da</strong>s em polega<strong>da</strong>s. Nesse<br />
sistema, o filete tem a forma triangular, ângulo <strong>de</strong> 55º, crista e raiz<br />
arredon<strong>da</strong><strong>da</strong>s.<br />
O passo é <strong>de</strong>terminado dividindo-se uma polega<strong>da</strong> pelo número <strong>de</strong><br />
filetes contidos em uma polega<strong>da</strong>.<br />
No sistema americano, as medi<strong>da</strong>s são expressas em polega<strong>da</strong>s. O<br />
filete tem a forma triangular, ângulo <strong>de</strong> 60º, crista plana e raiz arredon<strong>da</strong><strong>da</strong>.<br />
36<br />
Nesse sistema, como no whitworth, o passo também é <strong>de</strong>terminado<br />
dividindo-se uma polega<strong>da</strong> pelo número <strong>de</strong> filetes contidos em uma<br />
polega<strong>da</strong>.<br />
Nos três sistemas, as roscas são fabrica<strong>da</strong>s em dois padrões: normal e<br />
fina.<br />
A rosca normal tem menor número <strong>de</strong> filetes por polega<strong>da</strong> que a rosca<br />
fina.<br />
No sistema whitworth, a rosca normal é caracteriza<strong>da</strong> pela sigla BSW<br />
(british stan<strong>da</strong>rd whitworth - padrão britânico para roscas normais).<br />
Nesse mesmo sistema, a rosca fina é caracteriza<strong>da</strong> pela sigla BSF<br />
(british stan<strong>da</strong>rd fine - padrão britânico para roscas finas).<br />
No sistema americano, a rosca normal é caracteriza<strong>da</strong> pela sigla NC<br />
(national coarse) e a rosca fina pela sigla NF (national fine).<br />
Cálculos <strong>de</strong> roscas triangulares – métrica normal<br />
Agora que você viu com <strong>de</strong>talhes os instrumentos <strong>de</strong> medir passo <strong>de</strong><br />
rosca e os sistemas <strong>de</strong> roscas, vamos fazer alguns exercícios práticos.<br />
Antes dos exercícios, é preciso que você saiba quais são os procedimentos<br />
para <strong>de</strong>terminar o passo <strong>da</strong> rosca ou o número <strong>de</strong> fios por<br />
polega<strong>da</strong>. Vamos usar o pente <strong>de</strong> rosca.<br />
• Verificar qual <strong>da</strong>s lâminas do pente <strong>da</strong> rosca se encaixa perfeitamente<br />
nos filetes <strong>da</strong> rosca. A lâmina que se encaixar vai indicar-lhe<br />
o passo <strong>da</strong> rosca ou o número <strong>de</strong> fios por polega<strong>da</strong>.<br />
• Vimos que, no lugar do pente <strong>de</strong> rosca, você po<strong>de</strong> usar uma escala<br />
e medir, por exemplo, 10 filetes <strong>da</strong> rosca. Você divi<strong>de</strong> a medi<strong>da</strong> encontra<strong>da</strong><br />
por 10 para encontrar o passo <strong>da</strong> rosca. Isto, se a rosca for<br />
do sistema métrico. Se ela for do sistema inglês, você <strong>de</strong>ve verificar<br />
quantos filetes cabem em uma polega<strong>da</strong> <strong>da</strong> escala. O resultado, portanto,<br />
será o número <strong>de</strong> fios por polega<strong>da</strong>.<br />
• Medir o diâmetro externo <strong>da</strong> rosca com paquímetro. Tendo a<br />
medi<strong>da</strong> do diâmetro e a medi<strong>da</strong> do passo, ou o número <strong>de</strong> fios por<br />
polega<strong>da</strong>, você vai consultar a tabela para obter as <strong>de</strong>mais medi<strong>da</strong>s<br />
<strong>da</strong> rosca. Também, em vez <strong>de</strong> consultar a tabela, você po<strong>de</strong> fazer<br />
os cálculos <strong>da</strong>s dimensões <strong>da</strong> rosca.<br />
Cálculo <strong>de</strong> dimensões <strong>de</strong> rosca<br />
Rosca métrica normal<br />
Exemplo<br />
Calcular o diâmetro menor <strong>de</strong> um parafuso (d1) para uma rosca <strong>de</strong><br />
diâmetro externo (d) <strong>de</strong> 10mm e passo (p) <strong>de</strong> 1,5mm.<br />
Cálculo: d1 = d - 1,2268 . P<br />
Substituindo os valores <strong>de</strong>ssa fórmula:<br />
d1 = 10 - 1,2268 . 1,5 = 10 - 1,840 → d1 = 8,16mm<br />
Portanto, o diâmetro menor <strong>da</strong> rosca é <strong>de</strong> 8,16mm.<br />
Exercícios 1<br />
Conforme foi feito no exemplo acima, calcule o diâmetro menor <strong>de</strong> uma<br />
rosca métrica normal, a saber:<br />
diâmetro externo: 6mm<br />
Passo: 1mm<br />
Fórmula: d1 = d - 1,2268 . P<br />
Exemplo<br />
Calcular o diâmetro efetivo <strong>de</strong> um parafuso (∅ médio) com rosca métrica<br />
normal, cujo diâmetro externo é <strong>de</strong> 12mm e o passo é <strong>de</strong> 1,75mm.<br />
Fórmula: d2 = d - 0,6495 . P<br />
Substituindo os valores <strong>de</strong>sta fórmula:<br />
d2 = 12 - 0,6495 . 1,75 = 12 - 1,1366 → d2 = 10,86mm<br />
Portanto, a medi<strong>da</strong> do diâmetro médio é <strong>de</strong> 10,86mm.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Exercício 2<br />
Com base no exemplo, calcule o diâmetro médio <strong>de</strong> um parafuso com<br />
rosca métrica normal, a saber:<br />
diâmetro externo: 8mm<br />
Passo: 1,25mm<br />
Fórmula: d2 = d - 0,6495 . P<br />
Exemplo:<br />
Calcular a folga (f) <strong>de</strong> uma rosca métrica normal <strong>de</strong> um parafuso cujo<br />
diâmetro maior (d) é <strong>de</strong> 14mm e o passo (p) é <strong>de</strong> 2mm.<br />
Fórmula: f = 0,045 . P<br />
Substituindo os valores: f = 0,045 . 2 = 0,09mm<br />
Portanto, a folga entre a raiz do filete <strong>da</strong> porca e a crista do filete do<br />
parafuso é <strong>de</strong> 0,09mm.<br />
Exercícios 3<br />
Calcule a folga (f) <strong>de</strong> uma rosca métrica normal <strong>de</strong> um parafuso cujo<br />
diâmetro maior (d) é <strong>de</strong> 10mm e o passo (p) é <strong>de</strong> 1,5mm.<br />
Fórmula: f = 0,045 . P<br />
Exemplo:<br />
Calcular o diâmetro maior <strong>de</strong> uma porca com rosca métrica normal,<br />
cujo diâmetro maior do parafuso é <strong>de</strong> 8mm e o passo é <strong>de</strong> 1,25mm.<br />
Fórmula: D = d + 2f<br />
Calcula-se, primeiro o valor <strong>de</strong> f cuja fórmula é f = 0,045 . P<br />
Portanto: f = 0,045 . 1,25 = 0,05625<br />
Substituindo os valores <strong>de</strong> f na fórmula:<br />
D = 8 + 2 . 0,056 = 8 + 0,112 = 8,11mm<br />
Portanto, o diâmetro maior <strong>da</strong> porca é <strong>de</strong> 8,11mm.<br />
Exercícios 4<br />
Calcular o diâmetro maior <strong>de</strong> uma porca com rosca métrica normal cujo<br />
diâmetro maior do parafuso é <strong>de</strong> 16mm e o passo é <strong>de</strong> 2mm.<br />
Fórmula: D = d + 2f<br />
Exemplo:<br />
Calcular o diâmetro menor <strong>de</strong> uma porca com rosca métrica normal<br />
cujo diâmetro maior do parafuso é <strong>de</strong> 6mm e o passo é <strong>de</strong> 1mm.<br />
Fórmula: D1 = d - 1,0825 . P<br />
Substituindo os valores:<br />
D1 = 6 - 1,0825 . 1 = 6 - 1,0825 D1 = 4,92mm<br />
Portanto, o diâmetro menor <strong>da</strong> porca é <strong>de</strong> 4,92mm.<br />
Exercícios 5<br />
Calcule o diâmetro menor <strong>de</strong> uma porca com rosca métrica normal cujo<br />
diâmetro maior do parafuso é <strong>de</strong> 18mm e o passo é <strong>de</strong> 2,5mm.<br />
Fórmula: D1 = d - 1,0825 . P<br />
Exemplo:<br />
Calcular a altura do filete <strong>de</strong> um parafuso com rosca métrica normal<br />
com diâmetro maior <strong>de</strong> 4mm e o passo <strong>de</strong> 0,7mm.<br />
Fórmula: he = 0,61343 . P<br />
Substituindo os valores: he = 0,61343 . 0,7 = 0,43mm<br />
Portanto, a altura do filete do parafuso é <strong>de</strong> 0,43mm.<br />
Exercício 6<br />
Calcule a altura do filete <strong>de</strong> um parafuso com rosca métrica normal<br />
com diâmetro maior <strong>de</strong> 20mm e o passo <strong>de</strong> 2,5mm.<br />
Fórmula: he = 0,61343 . P<br />
Cálculos <strong>de</strong> roscas triangulares<br />
Rosca métrica fina<br />
No caso <strong>de</strong> cálculo <strong>de</strong> roscas triangulares métricas finas, são usa<strong>da</strong>s<br />
as mesmas fórmulas <strong>da</strong>s roscas triangulares métricas normais. A única<br />
diferença é a medi<strong>da</strong> do passo.<br />
37<br />
Exemplo:<br />
Calcular o diâmetro menor <strong>de</strong> um parafuso (d1), sabendo que o diâmetro<br />
maior é <strong>de</strong> 10mm e o passo é <strong>de</strong> 0,75mm.<br />
Fórmula: d1 = d - 1,2268 . P<br />
Substituindo os valores: d1 = 10 - 1,2268 . P = 10 - 0,9201<br />
d1 = 9,08mm<br />
Portanto, o diâmetro menor do parafuso é <strong>de</strong> 9,08mm.<br />
Exercícios 7<br />
Calcule o diâmetro menor <strong>de</strong> um parafuso (d1), sabendo que o diâmetro<br />
maior é <strong>de</strong> 12mm e o passo é <strong>de</strong> 1mm.<br />
Fórmula: d1 = d - 1,2268 . P<br />
Exemplo:<br />
Calcular a altura do filete <strong>de</strong> um parafuso (he) com rosca métrica triangular<br />
fina com diâmetro maior <strong>de</strong> 8mm e passo <strong>de</strong> 1mm.<br />
Fórmula: he = 0,61343 . P<br />
Substituindo os valores: he = 0,61343 . 1 = 0,61mm<br />
Portanto, a altura do filete é <strong>de</strong> 0,61mm.<br />
É muito importante para o mecânico saber o cálculo do diâmetro <strong>da</strong><br />
broca que vai fazer um furo no qual a rosca será aberta por macho.<br />
No cálculo <strong>de</strong> diâmetro <strong>da</strong> broca para abrir rosca métrica triangular,<br />
normal ou fina, usa-se a seguinte fórmula:<br />
∅ broca = d - P<br />
Exemplo:<br />
Calcular diâmetro <strong>de</strong> broca para abrir o furo a ser roscado com rosca<br />
métrica, sabendo que o diâmetro maior do parafuso é <strong>de</strong> 10mm e o<br />
passo é <strong>de</strong> 1,5mm.<br />
Substituindo os valores na fórmula:<br />
∅ broca = 10 - 1,5 ∅ broca = 8,5mm<br />
Portanto, o diâmetro <strong>da</strong> broca <strong>de</strong>ve ser <strong>de</strong> 8,5mm.<br />
Exercício 8<br />
Calcular diâmetro <strong>de</strong> broca para abrir o furo a ser roscado com rosca<br />
métrica, sabendo que o diâmetro maior do parafuso é <strong>de</strong> 8mm e o<br />
passo é <strong>de</strong> 1mm.<br />
Fórmula: ∅ broca = d - P<br />
Cálculo <strong>de</strong> roscas triangulares<br />
Rosca whitworth normal (BSW) e fina (BSF)<br />
Exemplo:<br />
Calcular o passo em mm <strong>de</strong> um parafuso com rosca whitworth, sabendo-se<br />
que a rosca tem 32 fios por polega<strong>da</strong>.<br />
Fórmula: P = 25,4<br />
n°<br />
<strong>de</strong> fios<br />
Substituindo os valores:<br />
25,4<br />
P =<br />
P = 0,79mm<br />
32<br />
Portanto, o passo <strong>de</strong>ve ser <strong>de</strong> 0,79mm.<br />
Exercício 9<br />
Calcule o passo em mm <strong>de</strong> um parafuso com rosca whitworth, sabendo-se<br />
que a rosca tem 18 fios por polega<strong>da</strong>.<br />
25,4<br />
Fórmula: P =<br />
n°<br />
<strong>de</strong> fios
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Exemplo:<br />
Calcular a altura <strong>de</strong> filete (he) <strong>de</strong> uma rosca whitworth, sabendo-se que<br />
o passo é <strong>de</strong> 0,793mm.<br />
Fórmula: he = 0,6403 . P<br />
Substituindo os valores: he = 0,6403 . 0,793 = 0,51mm<br />
Portanto, a altura do filete é <strong>de</strong> 0,51mm.<br />
Exercício 10<br />
Calcule a altura <strong>de</strong> filete (he) <strong>de</strong> uma rosca whitworth, asbendo que a<br />
rosca tem 20 filetes por polega<strong>da</strong>.<br />
Fórmula: he = 0,6403 . P P =<br />
25,4<br />
n°<br />
<strong>de</strong> fios<br />
Exemplo:<br />
Calcular o raio <strong>de</strong> arredon<strong>da</strong>mento <strong>da</strong> raiz do filete do parafuso <strong>de</strong> uma<br />
rosca whitworth com 10 fios por polega<strong>da</strong>.<br />
Fórmula para calcular o passo:<br />
P =<br />
25,4<br />
n°<br />
<strong>de</strong> fios<br />
Substituindo os valores: P =<br />
25,4<br />
= 2,54mm<br />
10<br />
Fórmula para calcular o arredon<strong>da</strong>mento: rre = 0,1373 . P<br />
Substituindo os valores: rre = 0,1373 . 2,54 = 0,35mm<br />
Portanto, o raio <strong>de</strong> arredon<strong>da</strong>mento é <strong>de</strong> 0,35mm.<br />
Exercício 11<br />
Calcule o raio <strong>de</strong> arredon<strong>da</strong>mento <strong>da</strong> raiz do filete do parafuso <strong>de</strong> uma<br />
rosca whitworth com 12 fios por polega<strong>da</strong>.<br />
Fórmula para calcular o passo:<br />
P =<br />
25,4<br />
n°<br />
<strong>de</strong> fios<br />
Fórmula para calcular o arredon<strong>da</strong>mento: rre = 0,1373 . P<br />
Exemplo:<br />
Calcular o diâmetro menor <strong>de</strong> um parafuso com rosca whitworth, cujo<br />
diâmetro é <strong>de</strong> 1/2 polega<strong>da</strong> (12,7mm) e que tem 12 fios por polega<strong>da</strong>.<br />
Calcula-se o passo:<br />
P = 25,4 = 2,117mm<br />
12<br />
Calcula-se o he = 0,6403 . P = 0,6403 . 2,117 = 1,355mm<br />
Calcula-se o diâmetro menor do parafuso:<br />
d1 = d - 2he<br />
Substituindo os valores:<br />
d1 = 12,7 - 2 . 1,355 = 12,7 - 2,71 d1 = 9,99mm<br />
Portanto, o diâmetro menor do parafuso é <strong>de</strong> 9,99mm.<br />
Exercício 12<br />
Calcule o diâmetro menor do parafuso com rosca whitworth, cujo<br />
diâmetro é <strong>de</strong> 1/4" (6,35mm) e que tem 26 fios por polega<strong>da</strong>.<br />
Exemplo:<br />
Calcular o diâmetro efetivo do parafuso (∅ médio) com rosca whitworth,<br />
cujo diâmetro externo é <strong>de</strong> 5/16" (7,9375mm) e tem 18 fios por polega<strong>da</strong>.<br />
Calcula-se o passo: P =<br />
25,4 = 1,411mm<br />
18<br />
38<br />
Calcula-se o he = 0,6403 . 1,411 he = 0,903<br />
Calcula-se o ∅ médio: Fórmula: d2 = d - he<br />
Substituindo os valores: d2 = 7,9375 - 0,903 d2 = 7,03mm<br />
Portanto o ∅ médio do parafuso é <strong>de</strong> 7,03mm.<br />
Exercício 13<br />
Calcule o diâmetro efetivo <strong>de</strong> parafuso (∅ médio) com rosca whitworth,<br />
cujo diâmetro externo é <strong>de</strong> 1" (25,4mm) e que tem 8 fios por polega<strong>da</strong>.<br />
Porcas<br />
Introdução<br />
Porca é uma peça <strong>de</strong> forma prismática ou cilíndrica geralmente metálica,<br />
com um furo roscado no qual se encaixa um parafuso, ou uma<br />
barra rosca<strong>da</strong>. Em conjunto com um parafuso, a porca é um acessório<br />
amplamente utilizado na união <strong>de</strong> peças.<br />
A porca está sempre liga<strong>da</strong> a um parafuso. A parte externa tem vários<br />
formatos para aten<strong>de</strong>r a diversos tipos <strong>de</strong> aplicação. Assim, existem<br />
porcas que servem tanto como elementos <strong>de</strong> fixação como <strong>de</strong> transmissão.<br />
Material <strong>de</strong> fabricação<br />
As porcas são fabrica<strong>da</strong>s <strong>de</strong> diversos materiais: aço, bronze, latão,<br />
alumínio, plástico.<br />
Há casos especiais em que as porcas recebem banhos <strong>de</strong> galvanização,<br />
zincagem e bicromatização para protegê-las contra oxi<strong>da</strong>ção<br />
(ferrugem).<br />
Tipos <strong>de</strong> rosca<br />
O perfil <strong>da</strong> rosca varia <strong>de</strong> acordo com o tipo <strong>de</strong> aplicação que se <strong>de</strong>seja.<br />
As porcas usa<strong>da</strong>s para fixação geralmente têm roscas com perfil<br />
triangular.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
As porcas para transmissão <strong>de</strong> movimentos têm roscas com perfis<br />
quadrados, trapezoi<strong>da</strong>is, redondo e <strong>de</strong>nte <strong>de</strong> serra.<br />
Trapezoi<strong>da</strong>l<br />
É usado nos órgãos <strong>de</strong> comando<br />
<strong>da</strong>s máquinas operatrizes<br />
(para transmissão <strong>de</strong><br />
movimento suave e uniforme),<br />
nos fusos e nas prensas<br />
<strong>de</strong> estampar.<br />
Quadrado<br />
Tipo em <strong>de</strong>suso, mas ain<strong>da</strong><br />
aplicado em parafusos <strong>de</strong><br />
peças sujeitas a choques e<br />
gran<strong>de</strong>s esforços (morsas).<br />
Dente-<strong>de</strong>-serra<br />
É usado quando o parafuso<br />
exerce gran<strong>de</strong> esforço num<br />
só sentido, como nas morsas<br />
e nos macacos.<br />
Redondo<br />
É usado em parafusos <strong>de</strong><br />
gran<strong>de</strong>s diâmetros e que<br />
<strong>de</strong>vem suportar gran<strong>de</strong>s<br />
esforços.<br />
Tipos <strong>de</strong> porca<br />
Para aperto manual são mais usados os tipos <strong>de</strong> porca borboleta,<br />
recartilha<strong>da</strong> alta e recartilha<strong>da</strong> baixa.<br />
Veja, nas ilustrações a seguir, a aplicação <strong>da</strong> porca borboleta e <strong>da</strong><br />
porca recartilha<strong>da</strong> alta.<br />
39<br />
As porcas cega baixa e cega alta, além <strong>de</strong> propiciarem boa fixação,<br />
<strong>de</strong>ixam as peças uni<strong>da</strong>s com melhor aspecto.<br />
Veja a aplicação <strong>de</strong>sse tipo <strong>de</strong> porca.<br />
Para ajuste axial (eixos <strong>de</strong> máquinas), são usa<strong>da</strong>s as seguintes porcas,<br />
veja a aplicação <strong>de</strong>sses tipos <strong>de</strong> porca na figura ao lado:
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Certos tipos <strong>de</strong> porcas apresentam ranhuras próprias para uso <strong>de</strong><br />
cupilhas. Utilizamos cupilhas para evitar que a porca se solte com<br />
vibrações<br />
Veja como fica esse tipo <strong>de</strong> porca com o emprego <strong>da</strong> cupilha.<br />
Veja, a seguir, os tipos mais comuns <strong>de</strong> porcas.<br />
Observe a aplicação <strong>da</strong> porca sextava<strong>da</strong> chata.<br />
Para montagem <strong>de</strong> chapas em locais <strong>de</strong> difícil acesso, po<strong>de</strong>mos utilizar<br />
as porcas:<br />
40<br />
porca rápi<strong>da</strong> porca rápi<strong>da</strong> dobra<strong>da</strong><br />
Veja, a seguir, a aplicação <strong>de</strong>sses tipos <strong>de</strong> porca.<br />
Há ain<strong>da</strong> outros tipos <strong>de</strong> porca que serão tratados em momento oportuno.<br />
Material <strong>de</strong> Parafuso e Porca Segundo DIN-267<br />
A tabela que segue abaixo, <strong>de</strong>termina a classe <strong>de</strong> resistência <strong>de</strong> materiais<br />
para parafuso.<br />
Exemplo: Parafuso DIN 267 Classe 5.8<br />
5 . 8<br />
Ver tabela <strong>de</strong> materiais Anexo - 7<br />
Arruelas<br />
Introdução<br />
Estiramento do parafuso 8 x 10 = 80%<br />
Classe <strong>de</strong> resistência a tração 5 x 100 = 500 N/mm 2<br />
ou 50 kgf/mm 2<br />
A maioria dos conjuntos mecânicos apresenta elementos <strong>de</strong> fixação.<br />
On<strong>de</strong> quer que se usem esses elementos, seja em máquinas ou em<br />
veículos automotivos, existe o perigo <strong>de</strong> se produzir, em virtu<strong>de</strong> <strong>da</strong>s<br />
vibrações, um afrouxamento imprevisto no aperto do parafuso.<br />
Para evitar esse inconveniente utilizamos um elemento <strong>de</strong> máquina<br />
chamado arruela.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
As arruelas têm a função <strong>de</strong> distribuir igualmente a força <strong>de</strong> aperto<br />
entre a porca, o parafuso e as partes monta<strong>da</strong>s. Em algumas situações,<br />
também funcionam como elementos <strong>de</strong> trava.<br />
Os materiais mais utilizados na fabricação <strong>da</strong>s arruelas são açocarbono,<br />
cobre e latão.<br />
Tipos <strong>de</strong> arruela<br />
Existem vários tipos <strong>de</strong> arruela: lisa, <strong>de</strong> pressão, <strong>de</strong>nta<strong>da</strong>, serrilha<strong>da</strong>,<br />
ondula<strong>da</strong>, <strong>de</strong> travamento com orelha e arruela para perfilados.<br />
Para ca<strong>da</strong> tipo <strong>de</strong> trabalho, existe um tipo i<strong>de</strong>al <strong>de</strong> arruela.<br />
Arruela lisa<br />
Além <strong>de</strong> distribuir igualmente o aperto, a arruela lisa tem, também, a<br />
função <strong>de</strong> melhorar os aspectos do conjunto.<br />
A arruela lisa por não ter elemento <strong>de</strong> trava, é utiliza<strong>da</strong> em órgãos <strong>de</strong><br />
máquinas que sofrem pequenas vibrações<br />
Ver norma DIN para arruela lisa Anexo - 8<br />
Arruela <strong>de</strong> pressão<br />
A arruela <strong>de</strong> pressão é utiliza<strong>da</strong> na montagem <strong>de</strong> conjuntos mecânicos,<br />
submetidos a gran<strong>de</strong>s esforços e gran<strong>de</strong>s vibrações. A arruela <strong>de</strong><br />
pressão funciona, também, como elemento <strong>de</strong> trava, evitando o afrouxam<br />
ento do parafuso e <strong>da</strong> porca. É, ain<strong>da</strong>, muito emprega<strong>da</strong> em equipamentos<br />
que sofrem variação <strong>de</strong> temperatura (automóveis, prensas<br />
etc.).<br />
Arruela <strong>de</strong>nta<strong>da</strong><br />
Muito emprega<strong>da</strong> em equipamentos sujeitos a gran<strong>de</strong>s vibrações, mas<br />
com pequenos esforços, como, eletrodomésticos, painéis automotivos,<br />
equipamentos <strong>de</strong> refrigeração etc.<br />
O travamento se dá entre o conjunto parafuso/porca. Os <strong>de</strong>ntes inclinados<br />
<strong>da</strong>s arruelas formam uma mola quando são pressionados e se<br />
encravam na cabeça do parafuso.<br />
Arruela serrilha<strong>da</strong><br />
A arruela serrilha<strong>da</strong> tem, basicamente, as mesmas funções <strong>da</strong> arruela<br />
<strong>de</strong>nta<strong>da</strong>. Apenas suporta esforços um pouco maiores.<br />
41<br />
É usa<strong>da</strong> nos mesmos tipos <strong>de</strong> trabalho que a arruela <strong>de</strong>nta<strong>da</strong><br />
Arruela ondula<strong>da</strong><br />
A arruela ondula<strong>da</strong> não tem cantos vivos. É indica<strong>da</strong>, especialmente,<br />
para superfícies pinta<strong>da</strong>s, evitando <strong>da</strong>nificação do acabamento.<br />
É a<strong>de</strong>qua<strong>da</strong> para equipamentos que possuem acabamento externo<br />
constituído <strong>de</strong> chapas finas.<br />
Arruela <strong>de</strong> travamento com orelha<br />
Utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo <strong>da</strong><br />
peça. Em segui<strong>da</strong>, dobra-se uma aba <strong>da</strong> orelha envolvendo um dos<br />
lados chanfrado do conjunto porca/parafuso.<br />
Arruela para perfilados<br />
É uma arruela muito utiliza<strong>da</strong> em montagens que envolvem cantoneiras<br />
ou perfis em ângulo. Devido ao seu formato <strong>de</strong> fabricação, este tipo <strong>de</strong><br />
arruela compensa os ângulos e <strong>de</strong>ixa perfeitamente paralelas as superfícies<br />
a serem parafusa<strong>da</strong>s.<br />
Os tipos <strong>de</strong> arruelas mais usados são os vistos até aqui. Porém, existem<br />
outros tipos menos utilizados:<br />
arruela chanfra<strong>da</strong> arruela quadra<strong>da</strong>
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
arruela <strong>de</strong> furo quadrado arruela dupla <strong>de</strong> pressão<br />
arruela curva <strong>de</strong> pressão arruela com <strong>de</strong>ntes internos<br />
arruela com <strong>de</strong>ntes cônicos arruela com serrilhado interno<br />
Anéis elásticos<br />
Introdução<br />
arruela com serrilhado cônico<br />
O anel elástico é um elemento usado em eixos ou furos, tendo como<br />
principais funções:<br />
• Evitar <strong>de</strong>slocamento axial <strong>de</strong> peças ou componentes.<br />
• Posicionar ou limitar o curso <strong>de</strong> uma peça ou conjunto <strong>de</strong>slizante<br />
sobre o eixo.<br />
Observação:<br />
Deslocamento axial é o movimento no sentido longitudinal do eixo.<br />
Esse elemento <strong>de</strong> máquina é conhecido também como anel <strong>de</strong> retenção,<br />
<strong>de</strong> trava ou <strong>de</strong> segurança.<br />
42<br />
Material <strong>de</strong> fabricação e forma<br />
Fabricado <strong>de</strong> aço-mola, tem a forma <strong>de</strong> anel incompleto, que se aloja<br />
em um canal circular construído conforme normalização.<br />
Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 1 000 mm. Trabalha<br />
externamente • Norma DIN 471.<br />
Aplicação: para furos com diâmetro entre 9,5 e 1 000 mm. Trabalha<br />
internamente • Norma DIN 472.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Tendo em vista facilitar a escolha e seleção dos anéis em função dos<br />
tipos <strong>de</strong> trabalho ou operação, existem tabelas padroniza<strong>da</strong>s <strong>de</strong> anéis,<br />
como as que seguem.<br />
Ver tabela <strong>de</strong> Anéis Elásticos Anexos 9 e 10<br />
Aplicação: para eixos com diâmetro entre 8 e 24 mm. Trabalha externamente<br />
• Norma DIN 6799.<br />
Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 390 mm para rolamentos.<br />
Anéis <strong>de</strong> secção circular • Aplicação: para pequenos esforços axiais.<br />
43<br />
Na utilização dos anéis, alguns pontos importantes <strong>de</strong>vem ser observados:<br />
• A dureza do anel <strong>de</strong>ve ser a<strong>de</strong>qua<strong>da</strong> aos elementos que trabalham<br />
com ele.<br />
• Se o anel apresentar alguma falha, po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>vido a <strong>de</strong>feitos <strong>de</strong><br />
fabricação ou condições <strong>de</strong> operação.<br />
• As condições <strong>de</strong> operação são caracteriza<strong>da</strong>s por meio <strong>de</strong> vibrações,<br />
impacto, flexão, alta temperatura ou atrito excessivo.<br />
• Um <strong>projeto</strong> po<strong>de</strong> estar errado: previa, por exemplo, esforços<br />
estáticos, mas as condições <strong>de</strong> trabalho geraram esforços dinâmicos,<br />
fazendo com que o anel apresentasse problemas que dificultaram<br />
seu alojamento.<br />
• A igual<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> pressão em volta <strong>da</strong> canaleta assegura a<strong>de</strong>rência<br />
e resistência. O anel nunca <strong>de</strong>ve estar solto, mas alojado no fundo<br />
<strong>da</strong> canaleta, com certa pressão.<br />
• A superfície do anel <strong>de</strong>ve estar livre <strong>de</strong> rebarbas, fissuras e oxi<strong>da</strong>ções.<br />
• Em aplicações sujeitas à corrosão, os anéis <strong>de</strong>vem receber tratamento<br />
anticorrosivo a<strong>de</strong>quado.<br />
• Dimensionamento correto do anel e do alojamento.<br />
• Em casos <strong>de</strong> anéis <strong>de</strong> secção circular, utilizá-los apenas uma vez.<br />
• Utilizar ferramentas a<strong>de</strong>qua<strong>da</strong>s para evitar que o anel fique torto<br />
ou receba esforços exagerados.<br />
• Montar o anel com a abertura apontando para esforços menores,<br />
quando possível.<br />
• Nunca substituir um anel normalizado por um “equivalente”, feito<br />
<strong>de</strong> chapa ou arame sem critérios.<br />
Para que esses anéis não sejam montados <strong>de</strong> forma incorreta, é necessário<br />
o uso <strong>de</strong> ferramentas a<strong>de</strong>qua<strong>da</strong>s, no caso, alicates.<br />
Vejamos alguns tipos <strong>de</strong> alicate:
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Ver Anexos 9 e 10 <strong>de</strong> Anéis Elásticos segundo Norma DIN<br />
Chavetas<br />
Introdução<br />
Agora você já tem uma noção dos elementos <strong>de</strong> máquinas mais usados<br />
para fixar peças: rebites, pinos, cavilhas, contrapinos ou cupilhas,<br />
parafusos, porcas, arruelas e anéis elásticos.<br />
Para completar o estudo feito, vamos abor<strong>da</strong>r, mais um elemento <strong>de</strong><br />
fixação: chavetas.<br />
É um elemento mecânico fabricado em aço. Sua forma, em geral, é<br />
retangular ou semicircular. A chaveta se interpõe numa cavi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> um<br />
eixo e <strong>de</strong> uma peça.<br />
A chaveta tem por finali<strong>da</strong><strong>de</strong> ligar dois elementos mecânicos.<br />
Classificação<br />
As chavetas se classificam em:<br />
• chavetas <strong>de</strong> cunha;<br />
• chavetas paralelas;<br />
• chavetas <strong>de</strong> disco.<br />
44<br />
Chavetas <strong>de</strong> cunha<br />
As chavetas têm esse nome porque são pareci<strong>da</strong>s com uma cunha.<br />
Uma <strong>de</strong> suas faces é inclina<strong>da</strong>, para facilitar a união <strong>de</strong> peças.<br />
As chavetas <strong>de</strong> cunha classificam-se em dois grupos:<br />
• chavetas longitudinais;<br />
• chavetas transversais.<br />
Chavetas longitudinais<br />
São coloca<strong>da</strong>s na extensão do eixo para unir rol<strong>da</strong>nas, ro<strong>da</strong>s, volantes<br />
etc. Po<strong>de</strong>m ser com ou sem cabeça e são <strong>de</strong> montagem e <strong>de</strong>smontagem<br />
fácil.<br />
Sua inclinação é <strong>de</strong> 1:100 e suas medi<strong>da</strong>s principais são <strong>de</strong>fini<strong>da</strong>s<br />
quanto a:<br />
• altura (h);<br />
• comprimento (L);<br />
• largura (b).<br />
As chavetas longitudinais po<strong>de</strong>m ser <strong>de</strong> diversos tipos: encaixa<strong>da</strong>,<br />
meia-cana, plana, embuti<strong>da</strong> e tangencial. Veremos as características<br />
<strong>de</strong> ca<strong>da</strong> <strong>de</strong>sses tipos.<br />
Chavetas encaixa<strong>da</strong>s<br />
São muito usa<strong>da</strong>s. Sua forma correspon<strong>de</strong> à do tipo mais simples <strong>de</strong><br />
chaveta <strong>de</strong> cunha. Para possibilitar seu emprego, o rasgo do eixo é<br />
sempre mais comprido que a chaveta.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Chaveta meia-cana<br />
Sua base é côncava (com o mesmo raio do eixo). Sua inclinação é <strong>de</strong><br />
1:100, com ou sem cabeça.<br />
Não é necessário rasgo na árvore, pois a chaveta transmite o movimento<br />
por efeito do atrito. Desta forma, quando o esforço no elemento<br />
conduzido for muito gran<strong>de</strong>, a chaveta <strong>de</strong>sliza sobre a árvore.<br />
Chaveta plana<br />
Sua forma é similar à <strong>da</strong> chaveta encaixa<strong>da</strong>, porém, para sua montagem<br />
não se abre rasgo no eixo. É feito um rebaixo plano.<br />
Chavetas embuti<strong>da</strong>s<br />
Essas chavetas têm os extremos arredon<strong>da</strong>dos, conforme se observa<br />
na vista superior ao lado. O rasgo para seu alojamento no eixo possui o<br />
mesmo comprimento <strong>da</strong> chaveta. As chavetas embuti<strong>da</strong>s nunca têm<br />
cabeça.<br />
Chavetas tangenciais<br />
São forma<strong>da</strong>s por um par <strong>de</strong> cunhas, colocado em ca<strong>da</strong> rasgo. São<br />
sempre utiliza<strong>da</strong>s duas chavetas, e os rasgos são posicionados a 120º.<br />
Transmitem fortes cargas e são utiliza<strong>da</strong>s, sobretudo, quando o eixo<br />
está submetido a mu<strong>da</strong>nça <strong>de</strong> carga ou golpes.<br />
45<br />
Chavetas transversais<br />
São aplica<strong>da</strong>s em união <strong>de</strong> peças que transmitem movimentos rotativos<br />
e retilíneos alternativos.<br />
Quando as chavetas transversais são emprega<strong>da</strong>s em uniões permanentes,<br />
sua inclinação varia entre 1:25 e 1:50. Se a união se submete a<br />
montagem e <strong>de</strong>smontagem freqüentes, a inclinação po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong> 1:6 a<br />
1:15.<br />
simples (inclinação em um lado) dupla (inclinação nos dois lados)<br />
Chavetas paralelas ou lingüetas<br />
Essas chavetas têm as faces paralelas, portanto, não têm inclinação.<br />
A transmissão do movimento é feita pelo ajuste <strong>de</strong> suas faces laterais<br />
às laterais do rasgo <strong>da</strong> chaveta. Fica uma pequena folga entre o ponto<br />
mais alto <strong>da</strong> chaveta e o fundo do rasgo do elemento conduzido.<br />
As chavetas paralelas não possuem cabeça. Quanto à forma <strong>de</strong> seus<br />
extremos, eles po<strong>de</strong>m ser retos ou arredon<strong>da</strong>dos. Po<strong>de</strong>m, ain<strong>da</strong>, ter<br />
parafusos para fixarem a chaveta ao eixo.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Chaveta <strong>de</strong> disco ou meia-lua (tipo woodruff)<br />
É uma variante <strong>da</strong> chaveta paralela. Recebe esse nome porque sua<br />
forma correspon<strong>de</strong> a um segmento circular.<br />
É comumente emprega<strong>da</strong> em eixos cônicos por facilitar a montagem e<br />
se a<strong>da</strong>ptar à conici<strong>da</strong><strong>de</strong> do fundo do rasgo do elemento externo.<br />
Tolerâncias para chavetas<br />
O ajuste <strong>da</strong> chaveta <strong>de</strong>ve ser feito em função <strong>da</strong>s características do<br />
trabalho.<br />
A figura mostra os três tipos mais comuns <strong>de</strong> ajustes e tolerâncias para<br />
chavetas e rasgos.<br />
ajuste forçado <strong>de</strong>slizante justo<br />
(montagens fixas) (montagens justas)<br />
<strong>de</strong>slizante livre<br />
(peças móveis)<br />
46<br />
Exemplos <strong>de</strong> montagem com chavetas<br />
Ver Anexo 11 e 12 segundo Norma DIN<br />
Mancais<br />
O mancal po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>finido como suporte ou guia em que se apoia o<br />
eixo.<br />
No ponto <strong>de</strong> contato entre a superfície do eixo e a superfície do mancal,<br />
ocorre atrito. Depen<strong>de</strong>ndo <strong>da</strong> solicitação <strong>de</strong> esforços, os mancais<br />
po<strong>de</strong>m ser <strong>de</strong> <strong>de</strong>slizamento ou <strong>de</strong> rolamento.<br />
Mancais <strong>de</strong> <strong>de</strong>slizamento<br />
parte inferior <strong>de</strong> um carro <strong>de</strong> boi<br />
Geralmente, os mancais <strong>de</strong> <strong>de</strong>slizamento são constituídos <strong>de</strong> uma<br />
bucha fixa<strong>da</strong> num suporte. Esses mancais são usados em máquinas<br />
pesa<strong>da</strong>s ou em equipamentos <strong>de</strong> baixa rotação, porque a baixa veloci<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
evita superaquecimento dos componentes expostos ao atrito.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
O uso <strong>de</strong> buchas e <strong>de</strong> lubrificantes permite reduzir esse atrito e<br />
melhorar a rotação do eixo.<br />
As buchas são, em geral, corpos cilíndricos ocos que envolvem os<br />
eixos, permitindo-lhes uma melhor rotação. São feitas <strong>de</strong> materiais<br />
macios, como o bronze e ligas <strong>de</strong> metais leves.<br />
Bucha<br />
Muitos aparelhos possuem buchas em seus mecanismos como, por<br />
exemplo o liqüidificador, o espremedor <strong>de</strong> frutas e o ventilador.<br />
As buchas são elementos <strong>de</strong> máquinas <strong>de</strong> forma cilíndrica ou cônica.<br />
Servem para apoiar eixos e guiar brocas e alargadores. Nos casos em<br />
que o eixo <strong>de</strong>sliza <strong>de</strong>ntro <strong>da</strong> bucha, <strong>de</strong>ve haver lubrificação.<br />
Po<strong>de</strong>m ser fabrica<strong>da</strong>s <strong>de</strong> metal antifricção ou <strong>de</strong> materiais plásticos.<br />
Normalmente, a bucha <strong>de</strong>ve ser fabrica<strong>da</strong> com material menos duro<br />
que o material do eixo.<br />
Observação<br />
Metal antifricção é uma liga <strong>de</strong> cobre, zinco, estanho, chumbo e antimônio.<br />
É conhecido também por metal patente ou metal branco<br />
Classificação<br />
As buchas po<strong>de</strong>m ser classifica<strong>da</strong>s quanto ao tipo <strong>de</strong> solicitação. Nesse<br />
sentido, elas po<strong>de</strong>m ser <strong>de</strong> fricção radial para esforços radiais, <strong>de</strong><br />
fricção axial para esforços axiais e cônicas para esforços nos dois<br />
sentidos.<br />
47<br />
Buchas <strong>de</strong> fricção radial<br />
Essas buchas po<strong>de</strong>m ter várias formas. As mais comuns são feitas <strong>de</strong><br />
um corpo cilíndrico furado, sendo que o furo possibilita a entra<strong>da</strong> <strong>de</strong><br />
lubrificantes.<br />
Essas buchas são usa<strong>da</strong>s em peças para cargas pequenas e em<br />
lugares on<strong>de</strong> a manutenção seja fácil.<br />
Em alguns casos, essas buchas são cilíndricas na parte interior e<br />
cônicas na parte externa. Os extremos são roscados e têm três rasgos<br />
longitudinais, o que permite o reajuste <strong>da</strong>s buchas nas peças.<br />
Bucha <strong>de</strong> fricção axial<br />
Essa bucha é usa<strong>da</strong> para suportar o esforço <strong>de</strong> um eixo em posição<br />
vertical.<br />
Bucha cônica<br />
Esse tipo <strong>de</strong> bucha é usado para suportar um eixo do qual se exigem<br />
esforços radiais e axiais. Quase sempre essas buchas requerem um<br />
dispositivo <strong>de</strong> fixação e, por isso, são pouco emprega<strong>da</strong>s.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Bucha-guia para furação e alargamento<br />
Nos dispositivos para furação, a bucha-guia orienta e possibilita autoposicionamento<br />
<strong>da</strong> ferramenta em ação na peça. Dessa forma, obtémse<br />
a posição correta <strong>da</strong>s superfícies usina<strong>da</strong>s.<br />
As buchas-guia são elementos <strong>de</strong> precisão, sujeitas a <strong>de</strong>sgaste por<br />
atrito. Por isso, elas são feitas em aço duro, com superfícies bem lisas,<br />
<strong>de</strong> preferência retifica<strong>da</strong>s.<br />
guias fixas ajuste H7-n6<br />
As buchas pequenas com até 20 mm <strong>de</strong> diâmetro são feitas em açocarbono,<br />
temperado ou nitretado. As maiores são feitas em aço cementado.<br />
A distância entre a bucha-guia e a peça baseia-se em dois parâmetros:<br />
Quando o cavaco <strong>de</strong>ve passar pelo interior <strong>da</strong> bucha-guia, a distância<br />
será <strong>de</strong> 0,2mm.<br />
Quando o cavaco <strong>de</strong>ve sair por baixo <strong>da</strong> bucha-guia, a distância será<br />
igual ou maior que 0,5 mm, multiplicado pelo diâmetro do furo <strong>da</strong> bucha.<br />
48<br />
A principal finali<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> bucha-guia é a <strong>de</strong> manter um eixo comum<br />
(coaxili<strong>da</strong><strong>de</strong>) entre ela e o furo. Para isso, as buchas-guia <strong>de</strong>vem ser<br />
<strong>de</strong> tipos variados.<br />
Quando a distância (h) entre a peça e a base <strong>de</strong> sustentação <strong>da</strong> buchaguia<br />
é gran<strong>de</strong>, usam-se buchas-guia longas com as seguintes características:<br />
• Ajuste: h7 - n6;<br />
• Distância (e) com saí<strong>da</strong> por baixo do cavaco.<br />
• Bucha com bor<strong>da</strong> para limitação <strong>da</strong> <strong>de</strong>sci<strong>da</strong>.<br />
• Diâmetro (d) conforme a ferramenta rotativa.<br />
• Diâmetro (D) maior que a ferramenta rotativa.<br />
buchas-guias longas H7-n6<br />
Quando dois furos são próximos um do outro, usam-se duas buchasguia<br />
com bor<strong>da</strong> e travamento entre si. Ou, então, usa-se uma buchaguia<br />
<strong>de</strong> diâmetro que comporte os furos com travamento lateral por<br />
pino.<br />
buchas-guias para furos próximos<br />
Se for necessário trocar a bucha-guia durante o processo <strong>de</strong> usinagem,<br />
usam-se buchas-guia do tipo removível com ajuste H7 - j6, cabeça recartilha<strong>da</strong><br />
e travamento lateral por parafuso <strong>de</strong> fen<strong>da</strong>.<br />
buchas-guias removíveis H7-j6<br />
Segue a ilustração <strong>de</strong> uma bucha-guia com três usos, mais sofistica<strong>da</strong><br />
tecnologicamente. Ela serve para manter um eixo comum (coaxili<strong>da</strong><strong>de</strong>)<br />
para centralizar a peça e para fixá-la no dispositivo.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
bucha-guia rosca<strong>da</strong> <strong>de</strong> fixação<br />
Há gran<strong>de</strong> varie<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> tipos <strong>de</strong> buchas-guia. De acordo com o <strong>projeto</strong><br />
<strong>de</strong> dispositivos, <strong>de</strong>fine-se o tipo <strong>de</strong> bucha-guia a ser usado.<br />
Mancais <strong>de</strong> rolamento<br />
Quando necessitar <strong>de</strong> mancal com maior veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> e menos atrito, o<br />
mancal <strong>de</strong> rolamento é o mais a<strong>de</strong>quado.<br />
Os rolamentos são classificados em função dos seus elementos rolantes.<br />
Veja os principais tipos, a seguir.<br />
rolamento <strong>de</strong> esfera rolamento <strong>de</strong> rolo rolamento <strong>de</strong> agulha<br />
Os eixos <strong>da</strong>s máquinas, geralmente, funcionam assentados em apoios.<br />
Quando um eixo gira <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> um furo produz-se, entre a superfície do<br />
eixo e a superfície do furo, um fenômeno chamado atrito <strong>de</strong> escorregamento.<br />
Quando é necessário reduzir ain<strong>da</strong> mais o atrito <strong>de</strong> escorregamento,<br />
utilizamos um outro elemento <strong>de</strong> máquina, chamado rolamento.<br />
Os rolamentos limitam, ao máximo, as per<strong>da</strong>s <strong>de</strong> energia em conseqüência<br />
do atrito.<br />
São geralmente constituídos <strong>de</strong> dois anéis concêntricos, entre os quais<br />
são colocados elementos rolantes como esferas, roletes e agulhas.<br />
Os rolamentos <strong>de</strong> esfera compõem-se <strong>de</strong>:<br />
49<br />
O anel externo é fixado no mancal, enquanto que o anel interno é<br />
fixado diretamente ao eixo.<br />
As dimensões e características dos rolamentos são indica<strong>da</strong>s nas<br />
diferentes normas técnicas e nos catálogos <strong>de</strong> fabricantes.<br />
Ao examinar um catálogo <strong>de</strong> rolamentos, ou uma norma específica,<br />
você encontrará informações sobre as seguintes características:<br />
Características dos rolamentos:<br />
D: diâmetro externo;<br />
d: diâmetro interno;<br />
R: raio <strong>de</strong> arredon<strong>da</strong>mento;<br />
L: largura.<br />
Em geral, a normalização dos rolamentos é feita a partir do diâmetro<br />
interno d, isto é, a partir do diâmetro do eixo em que o rolamento é<br />
utilizado.<br />
Para ca<strong>da</strong> diâmetro são <strong>de</strong>fini<strong>da</strong>s três séries <strong>de</strong> rolamentos: leve,<br />
média e pesa<strong>da</strong>.<br />
As séries leves são usa<strong>da</strong>s para cargas pequenas. Para cargas maiores,<br />
são usa<strong>da</strong>s as séries média ou pesa<strong>da</strong>. Os valores do diâmetro D<br />
e <strong>da</strong> largura L aumentam progressivamente em função dos aumentos<br />
<strong>da</strong>s cargas.<br />
Os rolamentos classificam-se <strong>de</strong> acordo com as forças que eles suportam.<br />
Po<strong>de</strong>m ser radiais, axiais e mistos.<br />
Radiais - não suportam cargas axiais e impe<strong>de</strong>m o <strong>de</strong>slocamento no<br />
sentido transversal ao eixo
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Axiais - não po<strong>de</strong>m ser submetidos a cargas radiais. Impe<strong>de</strong>m o <strong>de</strong>slocamento<br />
no sentido axial, isto é, longitudinal ao eixo.<br />
Mistas - suportam tanto carga radial como axial.<br />
Impe<strong>de</strong>m o <strong>de</strong>slocamento tanto no sentido transversal quanto no axial.<br />
Conforme a solicitação, apresentam uma infini<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> tipos para aplicação<br />
específica como: máquinas agrícolas, motores elétricos, máquinas,<br />
ferramentas, compressores, construção naval etc.<br />
Quanto aos elementos rolantes, os rolamentos po<strong>de</strong>m ser:<br />
De esferas - os corpos rolantes são esferas. Apropriados para rotações<br />
mais eleva<strong>da</strong>s.<br />
De rolos - os corpos rolantes são formados <strong>de</strong> cilindros, rolos cônicos<br />
ou barriletes. Esses rolamentos suportam cargas maiores e <strong>de</strong>vem ser<br />
usados em veloci<strong>da</strong><strong>de</strong>s menores.<br />
De agulhas - os corpos rolantes são <strong>de</strong> pequeno diâmetro e gran<strong>de</strong><br />
comprimento. São recomen<strong>da</strong>dos para mecanismos oscilantes, on<strong>de</strong> a<br />
carga não é constante e o espaço radial é limitado.<br />
50<br />
Vantagens e <strong>de</strong>svantagens dos rolamentos<br />
Vantagens Desvantagens<br />
Menor atrito e aquecimento.<br />
Maior sensibili<strong>da</strong><strong>de</strong> aos choques.<br />
Baixa exigência <strong>de</strong> lubrificação.<br />
Maiores custos <strong>de</strong> fabricação.<br />
Intercambiali<strong>da</strong><strong>de</strong> interna- Tolerância pequena para carcaça e<br />
cional.<br />
alojamento do eixo.<br />
Não há <strong>de</strong>sgaste do eixo.<br />
Não suporta cargas tão eleva<strong>da</strong>s<br />
como os mancais <strong>de</strong> <strong>de</strong>slizamento.<br />
Pequeno aumento <strong>da</strong> folga<br />
durante a vi<strong>da</strong> útil.<br />
Ocupa maior espaço radial.<br />
Tipos e seleção<br />
Os rolamentos são selecionados conforme:<br />
as medi<strong>da</strong>s do eixo;<br />
diâmetro interno (d);<br />
diâmetro externo (D);<br />
a largura (L);<br />
tipo <strong>de</strong> solicitação;<br />
tipo <strong>de</strong> carga;<br />
no <strong>de</strong> rotação.<br />
Com essas informações, consulta-se o catálogo do fabricante para<br />
i<strong>de</strong>ntificar o rolamento <strong>de</strong>sejado.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Rolamentos<br />
Tipos e finali<strong>da</strong><strong>de</strong>s<br />
Os rolamentos po<strong>de</strong>m ser <strong>de</strong> diversos tipos: fixo <strong>de</strong> uma carreira <strong>de</strong><br />
esferas, <strong>de</strong> contato angular <strong>de</strong> uma carreira <strong>de</strong> esferas, autocompensador<br />
<strong>de</strong> esferas, <strong>de</strong> rolo cilíndrico, autocompensador <strong>de</strong> uma carreira<br />
<strong>de</strong> rolos, autocompensador <strong>de</strong> duas carreiras <strong>de</strong> rolos, <strong>de</strong> rolos cônicos,<br />
axial <strong>de</strong> esfera, axial autocompensador <strong>de</strong> rolos, <strong>de</strong> agulha e com<br />
proteção.<br />
Rolamento fixo <strong>de</strong> uma carreira <strong>de</strong> esferas<br />
É o mais comum dos rolamentos. Suporta cargas radiais e pequenas<br />
cargas axiais e é apropriado para rotações mais eleva<strong>da</strong>s.<br />
Sua capaci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> ajustagem angular é limita<strong>da</strong>. É necessário um<br />
perfeito alinhamento entre o eixo e os furos <strong>da</strong> caixa.<br />
Rolamento <strong>de</strong> contato angular <strong>de</strong> uma carreira<br />
<strong>de</strong> esferas<br />
Admite cargas axiais somente em um sentido e <strong>de</strong>ve sempre ser montado<br />
contra outro rolamento que possa receber a carga axial no sentido<br />
contrário.<br />
51<br />
Rolamento autocompensador <strong>de</strong> esferas<br />
É um rolamento <strong>de</strong> duas carreiras <strong>de</strong> esferas com pista esférica no<br />
anel externo, o que lhe confere a proprie<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> ajustagem angular, ou<br />
seja, <strong>de</strong> compensar possíveis <strong>de</strong>salinhamentos ou flexões do eixo.<br />
Rolamento <strong>de</strong> rolo cilíndrico<br />
É apropriado para cargas radiais eleva<strong>da</strong>s. Seus componentes são<br />
separáveis, o que facilita a montagem e <strong>de</strong>smontagem.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Rolamento autocompensador <strong>de</strong> uma carreira <strong>de</strong><br />
rolos<br />
Seu emprego é particularmente indicado para construções em que se<br />
exige uma gran<strong>de</strong> capaci<strong>da</strong><strong>de</strong> para suportar carga radial e a compensação<br />
<strong>de</strong> falhas <strong>de</strong> alinhamento.<br />
Rolamento autocompensador <strong>de</strong> duas carreiras<br />
<strong>de</strong> rolos<br />
É um rolamento a<strong>de</strong>quado aos mais pesados serviços. Os rolos são <strong>de</strong><br />
gran<strong>de</strong> diâmetro e comprimento.<br />
Devido ao alto grau <strong>de</strong> oscilação entre rolos e pistas, existe uma distribuição<br />
uniforme <strong>da</strong> carga.<br />
Rolamento <strong>de</strong> rolos cônicos<br />
Além <strong>de</strong> cargas radiais, os rolamentos <strong>de</strong> rolos cônicos também suportam<br />
cargas axiais em um sentido.<br />
Os anéis são separáveis. O anel interno e o externo po<strong>de</strong>m ser montados<br />
separa<strong>da</strong>mente. Como só admitem cargas axiais em um sentido,<br />
torna-se necessário montar os anéis aos pares, um contra o outro.<br />
52<br />
Rolamento axial <strong>de</strong> esfera<br />
Ambos os tipos <strong>de</strong> rolamento axial <strong>de</strong> esfera (escora simples e escora<br />
dupla) admitem eleva<strong>da</strong>s cargas axiais, porém, não po<strong>de</strong>m ser<br />
submetidos a cargas radiais. Para que as esferas sejam guia<strong>da</strong>s firmemente<br />
em suas pistas, é necessária a atuação permanente <strong>de</strong> uma<br />
carga axial mínima.<br />
escora simples<br />
escora dupla
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Rolamento axial autocompensador <strong>de</strong> rolos<br />
Possui gran<strong>de</strong> capaci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> carga axial <strong>de</strong>vido à disposição inclina<strong>da</strong><br />
dos rolos. Também po<strong>de</strong> suportar consi<strong>de</strong>ráveis cargas radiais.<br />
A pista esférica do anel <strong>da</strong> caixa confere ao rolamento a proprie<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
<strong>de</strong> alinhamento angular, compensando possíveis <strong>de</strong>salinhamentos ou<br />
flexões do eixo.<br />
Rolamento <strong>de</strong> agulha<br />
Possui uma seção transversal muito fina em comparação com os rolamentos<br />
<strong>de</strong> rolos comuns.<br />
É utilizado especialmente quando o espaço radial é limitado.<br />
Rolamentos com proteção<br />
São assim chamados os rolamentos que, em função <strong>da</strong>s características<br />
<strong>de</strong> trabalho, precisam ser protegidos ou ve<strong>da</strong>dos.<br />
A ve<strong>da</strong>ção é feita por blin<strong>da</strong>gem (placa). Existem vários tipos.<br />
Os principais tipos <strong>de</strong> placas são:<br />
53<br />
Execução Z 1 placa<br />
<strong>de</strong> proteção<br />
Execução RS1 1<br />
placa <strong>de</strong> ve<strong>da</strong>ção<br />
Execução 2Z2<br />
placas <strong>de</strong> proteção<br />
Execução 2RS1 2<br />
placas <strong>de</strong> ve<strong>da</strong>ção<br />
As <strong>de</strong>signações Z e RS são coloca<strong>da</strong>s à direita do número que i<strong>de</strong>ntifica<br />
os rolamentos. Quando acompanhados do número 2 indicam proteção<br />
<strong>de</strong> ambos os lados.<br />
Cui<strong>da</strong>dos com os rolamentos<br />
Na troca <strong>de</strong> rolamentos, <strong>de</strong>ve-se tomar muito cui<strong>da</strong>do, verificando sua<br />
procedência e seu código correto.<br />
Antes <strong>da</strong> instalação é preciso verificar cui<strong>da</strong>dosamente os catálogos<br />
dos fabricantes e <strong>da</strong>s máquinas, seguindo as especificações recomen<strong>da</strong><strong>da</strong>s.<br />
Na montagem, entre outros, <strong>de</strong>vem ser tomados os seguintes cui<strong>da</strong>dos:<br />
• verificar se as dimensões do eixo e cubo estão corretas;<br />
• usar o lubrificante recomen<strong>da</strong>do pelo fabricante;<br />
• remover rebarbas;<br />
• no caso <strong>de</strong> reaproveitamento do rolamento, <strong>de</strong>ve-se lavá-lo e<br />
lubrificá-lo imediatamente para evitar oxi<strong>da</strong>ção;<br />
• não usar estopa nas operações <strong>de</strong> limpeza;<br />
• trabalhar em ambiente livre <strong>de</strong> pó e umi<strong>da</strong><strong>de</strong>.<br />
Defeitos comuns dos rolamentos<br />
Os <strong>de</strong>feitos comuns ocorrem por:<br />
• <strong>de</strong>sgaste;<br />
• fadiga;<br />
• falhas mecânicas.<br />
Desgaste<br />
O <strong>de</strong>sgaste po<strong>de</strong> ser causado por:<br />
• <strong>de</strong>ficiência <strong>de</strong> lubrificação;<br />
• presença <strong>de</strong> partículas abrasivas;<br />
• oxi<strong>da</strong>ção (ferrugem);<br />
• <strong>de</strong>sgaste por patinação (girar em falso);<br />
• <strong>de</strong>sgaste por brinelamento.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Fadiga<br />
fase inicial(armazenamento)<br />
fase avança<strong>da</strong> (antes do trabalho)<br />
fase final(após o trabalho<br />
A origem <strong>da</strong> fadiga está no <strong>de</strong>slocamento <strong>da</strong> peça, ao girar em falso. A<br />
peça se <strong>de</strong>scasca, principalmente nos casos <strong>de</strong> carga excessiva.<br />
Descascamento parcial revela fadiga por <strong>de</strong>salinhamento, ovalização<br />
ou por conificação do alojamento.<br />
Falhas mecânicas<br />
O brinelamento é caracterizado por <strong>de</strong>pressões correspon<strong>de</strong>ntes aos<br />
roletes ou esferas nas pistas do rolamento.<br />
Resulta <strong>de</strong> aplicação <strong>da</strong> pré-carga, sem girar o rolamento, ou <strong>da</strong> prensagem<br />
do rolamento com excesso <strong>de</strong> interferência.<br />
Goivagem é <strong>de</strong>feito semelhante ao anterior, mas provocado por<br />
partículas estranhas que ficam prensa<strong>da</strong>s pelo rolete ou esfera nas<br />
pistas.<br />
54<br />
Sulcamento é provocado pela bati<strong>da</strong> <strong>de</strong> uma ferramenta qualquer<br />
sobre a pista rolante.<br />
Queima por corrente elétrica é geralmente provoca<strong>da</strong> pela passagem<br />
<strong>da</strong> corrente elétrica durante a sol<strong>da</strong>gem. As pequenas áreas<br />
queima<strong>da</strong>s evoluem rapi<strong>da</strong>mente com o uso do rolamento e provocam<br />
o <strong>de</strong>slocamento <strong>da</strong> pista rolante.<br />
As rachaduras e fraturas resultam, geralmente, <strong>de</strong> aperto excessivo<br />
do anel ou cone sobre o eixo. Po<strong>de</strong>m, também, aparecer como<br />
resultado do girar do anel sobre o eixo, acompanhado <strong>de</strong> sobrecarga.<br />
O engripamento po<strong>de</strong> ocorrer <strong>de</strong>vido a lubrificante muito espesso ou<br />
viscoso. Po<strong>de</strong> acontecer, também, por eliminação <strong>de</strong> folga nos roletes<br />
ou esferas por aperto excessivo.<br />
Para evitar para<strong>da</strong>s longas na produção, <strong>de</strong>vido a problemas <strong>de</strong> rolamentos,<br />
é necessário ter certeza <strong>de</strong> que alguns <strong>de</strong>sses rolamentos<br />
estejam disponíveis para troca. Para isso, é aconselhável conhecer<br />
com antecedência que rolamentos são utilizados nas máquinas e as<br />
ferramentas especiais para sua montagem e <strong>de</strong>smontagem.<br />
Os rolamentos são cobertos por um protetor contra oxi<strong>da</strong>ção, antes <strong>de</strong><br />
embalados. De preferência, <strong>de</strong>vem ser guar<strong>da</strong>dos em local on<strong>de</strong> a<br />
temperatura ambiente seja constante (21ºC). Rolamentos com placa <strong>de</strong><br />
proteção não <strong>de</strong>verão ser guar<strong>da</strong>dos por mais <strong>de</strong> 2 anos. Confira se os<br />
rolamentos estão em sua embalagem original, limpos, protegidos com<br />
óleo ou graxa e com papel parafinado.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Lubrificantes<br />
Com graxa<br />
A lubrificação <strong>de</strong>ve seguir as especificações do fabricante <strong>da</strong> máquina<br />
ou equipamento. Na troca <strong>de</strong> graxa, é preciso limpar a engraxa<strong>de</strong>ira<br />
antes <strong>de</strong> colocar graxa nova. As tampas <strong>de</strong>vem ser retira<strong>da</strong>s para<br />
limpeza. Se as caixas dos rolamentos tiverem engraxa<strong>de</strong>iras, <strong>de</strong>ve-se<br />
retirar to<strong>da</strong> a graxa e lavar todos os componentes.<br />
Com óleo<br />
Olhar o nível do óleo e completá-lo quando for necessário. Verificar se<br />
o respiro está limpo. Sempre que for trocar o óleo, o óleo velho <strong>de</strong>ve<br />
ser completamente drenado e todo o conjunto lavado com o óleo novo.<br />
Na lubrificação em banho, geralmente se faz a troca a ca<strong>da</strong> ano quando<br />
a temperatura atinge, no máximo, 50ºC e sem contaminação; acima<br />
<strong>de</strong> 100ºC, quatro vezes ao ano; acima <strong>de</strong> 120ºC, uma vez por mês;<br />
acima <strong>de</strong> 130ºC, uma vez por semana, ou a critério do fabricante.<br />
Representações <strong>de</strong> rolamentos nos <strong>de</strong>senhos técnicos<br />
Os rolamentos po<strong>de</strong>m ser apresentados <strong>de</strong> duas maneiras nos <strong>de</strong>senhos<br />
técnicos: simplifica<strong>da</strong> e simbólica.<br />
Observe, com atenção, ca<strong>da</strong> tipo <strong>de</strong> representação.<br />
Tipos <strong>de</strong> rolamento Representação<br />
Rolamento fixo<br />
com uma carreir <strong>de</strong><br />
esferas.<br />
Rolamento <strong>de</strong> rolo<br />
com uma carreira<br />
<strong>de</strong> rolos.<br />
55<br />
Rolamento <strong>de</strong><br />
contato angular<br />
com uma carreira<br />
<strong>de</strong> esferas.<br />
Rolamento autocompensador<br />
<strong>de</strong><br />
esferas.<br />
Rolamento autocompensador<br />
<strong>de</strong><br />
rolos.<br />
Rolamento <strong>de</strong> rolos<br />
cônicos.<br />
Rolamento axial<br />
simples.<br />
Observe novamente as representações simbólicas dos rolamentos e<br />
repare que a mesma representação simbólica po<strong>de</strong> ser indicativa <strong>de</strong><br />
tipos diferentes <strong>de</strong> rolamentos.<br />
Quando for necessário, a vista frontal do rolamento também po<strong>de</strong> ser<br />
<strong>de</strong>senha<strong>da</strong> em representação simplifica<strong>da</strong> ou simbólica.<br />
vista frontal representação simplifica<strong>da</strong><br />
vista frontal representação simbólica
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Elementos Elásticos<br />
Molas<br />
Vejamos agora vários tipos <strong>de</strong> elementos elásticos, tais como as molas.<br />
Molas helicoi<strong>da</strong>is<br />
A mola helicoi<strong>da</strong>l é a mais usa<strong>da</strong> em mecânica. Em geral, ela é feita <strong>de</strong><br />
barra <strong>de</strong> aço enrola<strong>da</strong> em forma <strong>de</strong> hélice cilíndrica ou cônica. A barra<br />
<strong>de</strong> aço po<strong>de</strong> ter seção retangular, circular, quadra<strong>da</strong>, etc. Em geral, a<br />
mola helicoi<strong>da</strong>l é enrola<strong>da</strong> à direita. Quando a mola helicoi<strong>da</strong>l for<br />
enrola<strong>da</strong> à esquer<strong>da</strong>, o sentido <strong>da</strong> hélice <strong>de</strong>ve ser indicado no <strong>de</strong>senho.<br />
mola<br />
helicoi<strong>da</strong>l à direita mola helicoi<strong>da</strong>l à esquer<strong>da</strong><br />
As molas helicoi<strong>da</strong>is po<strong>de</strong>m funcionar por compressão, por tração ou<br />
por torção.<br />
A mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> compressão é forma<strong>da</strong> por espirais. Quando<br />
esta mola é comprimi<strong>da</strong> por alguma força, o espaço entre as espiras<br />
diminui, tornando menor o comprimento <strong>da</strong> mola.<br />
mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> compressão mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> compressão<br />
em repouso comprimi<strong>da</strong><br />
A mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> tração possui ganchos nas extremi<strong>da</strong><strong>de</strong>s,<br />
além <strong>da</strong>s espiras. Os ganchos são também chamados <strong>de</strong> olhais.<br />
Para a mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> tração <strong>de</strong>sempenhar sua função, <strong>de</strong>ve ser<br />
estica<strong>da</strong>, aumentando seu comprimento. Em estado <strong>de</strong> repouso, ela<br />
volta ao seu comprimento normal.<br />
56<br />
A mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> tração é aplica<strong>da</strong> em várias situações. Veja um<br />
exemplo:<br />
molas em estado <strong>de</strong> repouso molas estica<strong>da</strong>s<br />
A mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> torção tem dois braços <strong>de</strong> alavancas, além <strong>da</strong>s<br />
espiras.<br />
Veja um exemplo <strong>de</strong> mola <strong>de</strong> torção na figura à esquer<strong>da</strong>, e, à direita, a<br />
aplicação <strong>da</strong> mola num pregador <strong>de</strong> roupas.<br />
Agora veja exemplos <strong>de</strong> molas helicoi<strong>da</strong>is cônicas e suas aplicações<br />
em utensílios diversos.<br />
Note que a mola que fixa as hastes do alicate é bicônica.<br />
Algumas molas padroniza<strong>da</strong>s são produzi<strong>da</strong>s por fabricantes específicos<br />
e encontram-se nos estoques dos almoxarifados. Outras são executa<strong>da</strong>s<br />
<strong>de</strong> acordo com as especificações do <strong>projeto</strong>, segundo medi<strong>da</strong>s<br />
proporcionais padroniza<strong>da</strong>s.<br />
A seleção <strong>de</strong> uma mola <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>da</strong>s respectivas formas e solicitações<br />
mecânicas.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Características <strong>da</strong>s molas helicoi<strong>da</strong>is<br />
Analise as características <strong>da</strong> mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> compressão cilíndrica.<br />
De: diâmetro externo;<br />
Di: diâmetro interno;<br />
H: comprimento <strong>da</strong> mola;<br />
d: diâmetro <strong>da</strong> seção do arame;<br />
p: passo <strong>da</strong> mola;<br />
nº: número <strong>de</strong> espiras <strong>da</strong> mola.<br />
Passo – é a distância entre os centros <strong>de</strong> duas espiras consecutivas. A<br />
distância entre as espiras é medi<strong>da</strong> paralelamente ao eixo <strong>da</strong> mola.<br />
As molas <strong>de</strong> compressão são enrola<strong>da</strong>s com as espiras separa<strong>da</strong>s <strong>de</strong><br />
forma que possam ser comprimi<strong>da</strong>s.<br />
O próximo <strong>de</strong>senho apresenta uma mola <strong>de</strong> compressão cota<strong>da</strong>. Resolva<br />
os exercícios, aplicando o que você apren<strong>de</strong>u.<br />
Verificando o entendimento<br />
Analise o <strong>de</strong>senho técnico <strong>da</strong> mola e escreva as cotas pedi<strong>da</strong>s.<br />
a) De:___________<br />
b) Di:___________<br />
c) H:____________<br />
d) d:____________<br />
e) p:____________<br />
f) nº: ___________<br />
Analise agora as características <strong>da</strong> mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> tração:<br />
De (diâmetro externo);<br />
Di (diâmetro interno);<br />
d (diâmetro <strong>da</strong> seção do arame);<br />
p (passo);<br />
nº(número <strong>de</strong> espiras <strong>da</strong> mola).<br />
57<br />
Como você vê, as características <strong>da</strong> mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> tração são quase<br />
as mesmas <strong>da</strong> mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> compressão. A única diferença é em<br />
relação ao comprimento. Na mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> tração, H representa o<br />
comprimento total <strong>da</strong> mola, isto é, a soma do comprimento do corpo <strong>da</strong><br />
mola mais o comprimento dos ganchos.<br />
A mola <strong>de</strong> tração é enrola<strong>da</strong> com as espiras em contato uma com a<br />
outra, <strong>de</strong> forma a po<strong>de</strong>r ser estendi<strong>da</strong>.<br />
As extremi<strong>da</strong><strong>de</strong>s normalmente terminam em dois ganchos <strong>de</strong> forma<br />
circular.<br />
Resolva o próximo exercício para fixar bem as características <strong>da</strong> mola<br />
<strong>de</strong> tração.<br />
Verificando o entendimento<br />
Analise o <strong>de</strong>senho técnico <strong>da</strong> mola <strong>de</strong> tração e escreva sobre as linhas<br />
<strong>de</strong> cota, as cotas indica<strong>da</strong>s a seguir:<br />
a) De: 20 mm<br />
b) Di: 15 mm<br />
c) p: 2,5 mm<br />
d) H: 65 mm<br />
e) h: 30 mm<br />
f) nº <strong>de</strong> espiras: 11<br />
g) d: 2,5 mm<br />
Você já sabe que a mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> compressão po<strong>de</strong> ter a forma <strong>de</strong><br />
um tronco <strong>de</strong> cone.<br />
Então veja as características <strong>de</strong> dois tipos <strong>de</strong> molas cônicas: a primeira<br />
tem seção circular e a segun<strong>da</strong> tem seção retangular.<br />
Mola cônica <strong>de</strong> seção circular:<br />
H: comprimento;<br />
Dm: diâmetro maior <strong>da</strong> mola;<br />
dm: diâmetro menor <strong>da</strong> mola;<br />
p: passo;<br />
nº: número <strong>de</strong> espiras;<br />
d: diâmetro <strong>da</strong> seção do arame;
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Compare as características anteriores com as características <strong>da</strong> mola<br />
cônica <strong>de</strong> seção retangular.<br />
Mola cônica <strong>de</strong> seção retangular:<br />
H: comprimento <strong>da</strong> mola;<br />
Dm: diâmetro maior <strong>da</strong> mola;<br />
dm: diâmetro menor <strong>da</strong> mola;<br />
p: passo;<br />
nº: número <strong>de</strong> espiras;<br />
e: espessura <strong>da</strong> seção <strong>da</strong> lâmina;<br />
A: largura <strong>da</strong> seção <strong>da</strong> lâmina.<br />
Em lugar do diâmetro do arame (d) <strong>da</strong> mola circular, a mola <strong>de</strong> seção<br />
retangular apresenta outras características:<br />
e – espessura <strong>da</strong> seção <strong>da</strong> lâmina e<br />
A – largura <strong>da</strong> seção <strong>da</strong> lâmina<br />
Interprete a cotagem <strong>de</strong> uma mola cônica, resolvendo o próximo exercício.<br />
Verificando o entendimento<br />
Analise o <strong>de</strong>senho e respon<strong>da</strong> às questões.<br />
a) Qual a forma <strong>da</strong> seção <strong>da</strong> mola representa<strong>da</strong>?<br />
58<br />
_______________________________________________________<br />
b) Qual é a medi<strong>da</strong> do passo <strong>da</strong> mola?<br />
_______________________________________________________<br />
c) Qual é a largura <strong>da</strong> seção <strong>da</strong> lâmina?<br />
_______________________________________________________<br />
Analise as características <strong>da</strong> mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> torção.<br />
Mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> torção:<br />
De: Diâmetro externo <strong>da</strong> mola;<br />
Di: Diâmetro interno <strong>da</strong> mola;<br />
H: comprimento <strong>da</strong> mola;<br />
d: diâmetro <strong>da</strong> seção do arame;<br />
p: passo;<br />
nº: número <strong>de</strong> espiras;<br />
r: comprimento do braço <strong>de</strong> alavanca;<br />
a: ângulo entre as pontas <strong>da</strong> mola.<br />
As novas características que aparecem nesse tipo <strong>de</strong> mola são: r, que<br />
representa o comprimento do braço <strong>da</strong> alavanca, e a, que representa a<br />
abertura do ângulo formado pelos dois braços <strong>da</strong> alavanca.<br />
Note que as forças que atuam sobre a mola <strong>de</strong> torção são perpendiculares<br />
ao seu eixo, enquanto que nas molas <strong>de</strong> torção e <strong>de</strong> compressão<br />
a força segue a mesma direção do eixo.<br />
Você já dispõe dos conhecimentos necessários para ler e interpretar a<br />
cotagem <strong>de</strong> uma mola <strong>de</strong> torção.<br />
Então, resolva o próximo exercício.
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Verificando o entendimento<br />
Analise o <strong>de</strong>senho técnico <strong>da</strong> mola <strong>de</strong> torção e escreva as cotas indica<strong>da</strong>s.<br />
a) diâmetro externo <strong>da</strong> mola: 16 mm;<br />
b) diâmetro interno <strong>da</strong> mola: 12 mm;<br />
c) comprimento <strong>da</strong> mola: 18 mm;<br />
d) diâmetro <strong>da</strong> seção do arame: 2 mm;<br />
e) passo: 2 mm;<br />
f) número <strong>de</strong> espiras: 6;<br />
g) comprimento do braço <strong>de</strong> alavanca: 15 mm;<br />
h) ângulo entre pontas <strong>da</strong> mola: 90º.<br />
Molas planas<br />
As molas planas são feitas <strong>de</strong> material plano ou em fita.<br />
As molas planas po<strong>de</strong>m ser simples, prato, feixe <strong>de</strong> molas e espiral.<br />
mola plana simples mola prato<br />
feixe <strong>de</strong> molas mola espiral<br />
Observe a ilustração <strong>da</strong> mola plana simples.<br />
Esse tipo <strong>de</strong> mola é empregado somente para algumas cargas. Em<br />
geral, essa mola é fixa numa extremi<strong>da</strong><strong>de</strong> e livre na outra. Quando<br />
sofre a ação <strong>de</strong> uma força, a mola é flexiona<strong>da</strong> em direção oposta.<br />
Veja agora a mola prato. Essa mola tem a forma <strong>de</strong> um tronco <strong>de</strong> cone<br />
com pare<strong>de</strong>s <strong>de</strong> seção retangular.<br />
59<br />
Em geral, as molas prato funcionam associa<strong>da</strong>s entre si, empilha<strong>da</strong>s,<br />
formando colunas. O arranjo <strong>da</strong>s molas nas colunas <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>da</strong> necessi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
que se tem em vista.<br />
Veja a seguir dois exemplos <strong>de</strong> colunas <strong>de</strong> molas prato.<br />
molas prato acopla<strong>da</strong>s molas prato acopla<strong>da</strong>s<br />
no mesmo sentido em sentido alternado<br />
As características <strong>da</strong>s molas prato são:<br />
De: diâmetro externo <strong>da</strong> mola;<br />
Di: diâmetro interno <strong>da</strong> mola;<br />
H: comprimento <strong>da</strong> mola;<br />
h: comprimento do tronco interno <strong>da</strong> mola;<br />
e: espessura <strong>da</strong> mola.<br />
Observe atentamente o <strong>de</strong>senho cotado <strong>da</strong> mola prato e resolva o<br />
exercício.<br />
Verificando o entendimento<br />
Escreva as cotas solicita<strong>da</strong>s.<br />
a) De:__________<br />
b) Di:___________<br />
c) H:____________<br />
d) h:____________<br />
e) e:____________
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
O feixe <strong>de</strong> molas é feito <strong>de</strong> diversas peças planas <strong>de</strong> comprimento<br />
variável, mol<strong>da</strong><strong>da</strong>s <strong>de</strong> maneira que fiquem retas sob a ação <strong>de</strong> uma<br />
força.<br />
Finalmente, conheça um pouco mais sobre a mola espiral.<br />
A mola espiral tem a forma <strong>de</strong> espiral ou caracol. Em geral ela é feita<br />
<strong>de</strong> barra ou <strong>de</strong> lâmina com seção retangular.<br />
A mola espiral é enrola<strong>da</strong> <strong>de</strong> tal forma que to<strong>da</strong>s as espiras ficam<br />
concêntricas e coplanares.<br />
Esse tipo <strong>de</strong> mola é muito usado em relógios e brinquedos.<br />
Para interpretar a cotagem <strong>da</strong> mola espiral, você precisa conhecer<br />
suas características. É o que você vai apren<strong>de</strong>r a seguir.<br />
De: diâmetro externo <strong>da</strong> mola<br />
L: largura <strong>da</strong> seção <strong>da</strong> lâmina;<br />
e: espessura <strong>da</strong> seção <strong>da</strong> lâmina;<br />
nº: número <strong>de</strong> espiras.<br />
Verificando o entendimento<br />
Interprete a cotagem <strong>de</strong> uma mola espiral.<br />
Dê os nomes <strong>da</strong>s características correspon<strong>de</strong>ntes às cotas indica<strong>da</strong>s:<br />
a) 1 : ___________<br />
b) 3 : ___________<br />
c) 6 : ___________<br />
d) 49 : __________<br />
60<br />
Representação <strong>de</strong> molas em <strong>de</strong>senho técnico<br />
A representação <strong>da</strong>s molas, nos <strong>de</strong>senhos técnicos, é normaliza<strong>da</strong><br />
pela ABNT.<br />
São três as formas <strong>de</strong> representação adota<strong>da</strong>s:<br />
• normal;<br />
• em corte;<br />
• simplifica<strong>da</strong>.<br />
Os quadros a seguir mostram os três tipos <strong>de</strong> representação <strong>da</strong>s principais<br />
molas estu<strong>da</strong><strong>da</strong>s nestas aulas.<br />
Examine os quadros com muita atenção. Observe bem os <strong>de</strong>talhes <strong>de</strong><br />
ca<strong>da</strong> representação.<br />
Note que nas representações normais as espiras são <strong>de</strong>senha<strong>da</strong>s do<br />
modo como são vistas pelo observador.<br />
Já nas representações simplifica<strong>da</strong>s as espiras são representa<strong>da</strong>s<br />
esquematicamente, por meio <strong>de</strong> linhas.<br />
Resolva o exercício proposto a seguir.<br />
Verificando o entendimento<br />
Analise o quadro <strong>da</strong> página seguinte e respon<strong>da</strong> as questões.<br />
a)Que tipo <strong>de</strong> mola está representado neste <strong>de</strong>senho?<br />
_______________________________________________________<br />
b)Que tipo <strong>de</strong> representação convencional foi adotado?<br />
_______________________________________________________<br />
Você <strong>de</strong>ve ter notado que, nesse <strong>de</strong>senho, a mola funciona enrola<strong>da</strong><br />
em volta <strong>de</strong> um pino com porca sextava<strong>da</strong>. A mola está sofrendo a<br />
ação <strong>de</strong> uma força F, que reduz o seu comprimento.<br />
Trata-se, portanto, <strong>de</strong> uma mola helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> compressão, <strong>de</strong> seção<br />
circular (a), e está <strong>de</strong>senha<strong>da</strong> em representação normal, em corte (b).
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Material <strong>de</strong> fabricação<br />
As molas po<strong>de</strong>m ser feitas com os seguintes materiais: aço, latão,<br />
cobre, bronze, borracha, ma<strong>de</strong>ira, plastiprene, etc.<br />
As molas <strong>de</strong> borracha e <strong>de</strong> arames <strong>de</strong> aço com pequenos diâmetros,<br />
solicitados a tração, apresentam a vantagem <strong>de</strong> constituírem elementos<br />
com menor peso e volume em relação à energia armazena<strong>da</strong>.<br />
Para conservar certas proprie<strong>da</strong><strong>de</strong>s <strong>da</strong>s molas - elásticas, magnéticas;<br />
resistência ao calor e à corrosão - <strong>de</strong>ve-se usar aços-liga e bronze<br />
especiais ou revestimentos <strong>de</strong> proteção. Os aços molas <strong>de</strong>vem apresentar<br />
as seguintes características: alto limite <strong>de</strong> elastici<strong>da</strong><strong>de</strong>, gran<strong>de</strong><br />
resistência, alto limite <strong>de</strong> fadiga.<br />
Quando as solicitações são leves, usam-se aços-carbono - ABNT 1070<br />
ou ABNT 1095.<br />
Além <strong>de</strong> 8mm <strong>de</strong> diâmetro, não são aconselháveis os aços-carbono,<br />
pois a têmpera não chega até o núcleo.<br />
As molas <strong>de</strong>stina<strong>da</strong>s a trabalhos em ambientes corrosivos com gran<strong>de</strong><br />
variação <strong>de</strong> temperaturas são feitas <strong>de</strong> metal monel (33% CU - 67% Ni)<br />
ou aço inoxidável.<br />
Os aços-liga apresentam a vantagem <strong>de</strong> se a<strong>de</strong>quarem melhor a qualquer<br />
temperatura, sendo particularmente úteis no caso <strong>de</strong> molas <strong>de</strong><br />
gran<strong>de</strong>s dimensões.<br />
61<br />
Aplicação<br />
Para selecionar o tipo <strong>de</strong> mola, é preciso levar em conta certos fatores,<br />
como por exemplo, espaço ocupado, peso e durabili<strong>da</strong><strong>de</strong>. Há casos em<br />
que se <strong>de</strong>ve consi<strong>de</strong>rar a observação <strong>da</strong>s proprie<strong>da</strong><strong>de</strong>s elásticas, atritos<br />
internos ou externo adicional (amortecimento, relações especiais entre<br />
força aplica<strong>da</strong> e <strong>de</strong>formação).<br />
Na construção <strong>de</strong> máquinas empregam-se, principalmente, molas<br />
helicoi<strong>da</strong>is <strong>de</strong> arame <strong>de</strong> aço. São <strong>de</strong> baixo preço, <strong>de</strong> dimensionamento<br />
e montagem fáceis e po<strong>de</strong>m ser aplica<strong>da</strong>s em forças <strong>de</strong> tração e <strong>de</strong><br />
compressão.<br />
As molas <strong>de</strong> borracha são utiliza<strong>da</strong>s em fun<strong>da</strong>ções, especialmente<br />
como amortecedores <strong>de</strong> vibrações e ruídos e em suspensão <strong>de</strong> veículos.<br />
As molas <strong>de</strong> lâmina (feixe <strong>de</strong> molas) e <strong>de</strong> barra <strong>de</strong> torção requerem<br />
espaços <strong>de</strong> pequena altura (veículos).<br />
As molas espirais (<strong>de</strong> relógios) e <strong>de</strong> prato po<strong>de</strong>m ser monta<strong>da</strong>s em<br />
espaços estreitos.<br />
As molas <strong>de</strong> lâmina, <strong>de</strong> prato, helicoi<strong>da</strong>l <strong>de</strong> prato e <strong>de</strong> borracha dispen<strong>de</strong>m<br />
pouca quanti<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> energia por atrito.<br />
mola prato ou Belleville
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 1<br />
62
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 2<br />
63
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 3<br />
64
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 4<br />
65
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 5<br />
66
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 6<br />
Parafusos <strong>de</strong> Cabeça Sextava<strong>da</strong> <strong>de</strong> Rosca Métrica DIN-931<br />
Ver nos esclarecimentos a correlação com as recomen<strong>da</strong>ções I S O<br />
30<br />
o<br />
c<br />
r<br />
do<br />
s<br />
x z1<br />
k<br />
L<br />
Designação <strong>de</strong> um parafuso <strong>de</strong> cabeça sextava<strong>da</strong> <strong>de</strong> rosca d = M8<br />
comprimento L = 50mm e classe <strong>de</strong> resistência 8,8 :<br />
PARAFUSO DE CABEÇA SEXTAVADA M8 X 50 DIN 931 - 8,8<br />
d M 1,6 (M 1,7) M2 (M 2,3) M2,5 (M2,6) M 3,0 M 3,5) M 4 M 5 M 6 (M 7) M8 M10 M12<br />
1 9 9 10 11 11 11 12 13 14 16 18 20 22 26 30<br />
b 2 - - - - - - - - - 22 24 26 28 32 36<br />
3 - - - - - - - - - - - - - 45 49<br />
c - - - - - - - - 0,1 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,4<br />
d o max 2 2,1 2,6 2,9 3,1 3,2 3,6 4,1 4,7 5,7 6,8 7,8 9,2 11,2 14,2<br />
d m 3,48 3,82 4,38 4,95 5,51 5,51 6,08 6,64 7,74 8,87 11,05 12,12 14,38 18,90 21,10<br />
mín<br />
.<br />
m<br />
g<br />
- - - - - - - - - - - - - - 20,88<br />
k 1,1 1,2 1,4 1,6 1,7 1,8 2 2,4 2,8 3,5 4 5 5,5 7 8<br />
rmin 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,25 0,25 0,4 0,4 0,6<br />
s 3,2 3,5 4 4,5 5 5 5,5 6 7 8 10 11 13 17 18<br />
L 4 ) Peso ( 7,85 kg/dm 3 ) kg / 1000<br />
12 0,240 0,280 0,400<br />
(14)<br />
16<br />
(18)<br />
0,272<br />
0,304<br />
0,315<br />
0,350<br />
0,450<br />
0,500<br />
0,610<br />
0,675<br />
0,740<br />
0,770<br />
0,845<br />
0,920<br />
0,790<br />
0,870<br />
0,970<br />
Os parafusos acima <strong>da</strong> linha cheia têm<br />
rosca até próximo <strong>da</strong> cabeça e <strong>de</strong>vem<br />
ser <strong>de</strong>signados pela norma DIN 933<br />
20 0,805 0,995 1,03 1,29<br />
(22) 1,07 1,11 1,40 2,03 2,82<br />
25 1,17 1,24 1,57 2,25 3,12<br />
(28) 1,74 2,48 3,41<br />
30 3,61 5,64 8,06 12,1<br />
35 4,04 6,42 9,13 13,6 18,2<br />
40 4,53 7,20 10,2 15,1 20,7 35,0<br />
45 5,03 7,98 11,3 16,6 22,2 38,0 53,6<br />
50 5,52 8,76 12,3 18,1 24,2 41,1 58,1<br />
55 6,02 9,54 13,4 19,5 25,8 43,8 62,6<br />
60 6,51 10,3 14,4 21,0 27,8 46,9 67,0<br />
65 7,01 11,1 15,5 22,5 29,8 50,0 70,3<br />
70 7,50 11,9 16,5 24,0 31,8 53,1 74,7<br />
75 12,7 17,6 25,5 33,7 56,2 79,1<br />
80 13,5 18,6 27,0 35,7 62,3 83,6<br />
(85) 19,7 28,5 37,7 65,4 88,0<br />
90 20,8 30,0 39,6 68,5 92,4<br />
(95) 31,5 41,6 71,6 96,9<br />
100 33,1 43,6 77,7 100<br />
110 47,5 83,9 109<br />
120 90,0 118<br />
130 96,2 127<br />
140 102 136<br />
150 108 145<br />
160 153<br />
170 162<br />
180 171<br />
• Medi<strong>da</strong>s não previstas pela ISO/R 272 - 1962 e que <strong>de</strong>vem ser evita<strong>da</strong>s.<br />
67<br />
b<br />
d<br />
e<br />
s
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 6 - Continuação<br />
Continuação <strong>da</strong> tabela DIN-931<br />
d (M 14) (M 16) (M18) M 20 M 22) M 24 (M 27) M 30 M 33) M 36 M 39) M 42 (M45) M 48 (M 52)<br />
1) 34 38 42 46 50 54 60 66 72 78 84 90 96 102 -<br />
b 2) 40 44 48 52 56 60 66 72 78 84 90 96 102 108 116<br />
3) 53 57 61 65 69 73 79 85 91 97 103 109 115 121 129<br />
c 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 -<br />
do max 16,2 18,2 20,2 22,4 24,4 26,4 30,4 33,4 36,4 39,4 42,4 45,6 48,6 52,6 56,6<br />
d m 24,49 26,75 30,14 33,53 35,72 39,98 45,63 51,28 55,80 61,31 66,96 72,61 78,26 83,91 89,56<br />
mín mg 23,91 26,17 29,16 32,95 35,03 39,55 45,20 50,85 55,37 60,69 66,44 72,09 77,74 83,39 89,04<br />
k 9 10 12 13 14 15 17 19 21 23 25 26 28 30 33<br />
rmin 0,6 0,6 0,6 0,8 0,8 0,8 1 1 1 1 1 1,2 1,2 1,6 1,6<br />
s 22 24 27 30 32 36 41 46 50 55 60 65 70 75 80<br />
L 4 ) Peso ( 7,85 kg/dm 3 ) kg / 1000<br />
50 82,2<br />
55 88,3 115<br />
Os parafusos sobre a linha escalona<strong>da</strong><br />
60 94,3 123 161<br />
tem a rosca aproxima<strong>da</strong>mente até a<br />
65 100 131 171 219<br />
cabeça e são pedi<strong>da</strong>s seg. DIN 933.<br />
70 106 139 181 231 281<br />
75 112 147 191 243 296 364<br />
80 118 155 201 255 311 382 511<br />
(85) 124 163 210 267 326 410 534<br />
90 128 171 220 279 341 428 557 712<br />
(95) 134 179 230 291 356 446 580 739<br />
100 140 186 240 303 370 464 603 767 951<br />
110 152 202 260 327 400 500 650 823 1020 1250 1510<br />
120 165 218 280 351 430 535 695 880 1090 1330 1590 1900 2260<br />
130 175 230 295 365 450 560 720 920 1150 1400 1650 1980 2350 2780<br />
140 187 246 315 389 480 595 765 975 1220 1480 1740 2090 2480 2920<br />
150 199 262 335 423 510 630 810 1030 1290 1560 1830 2200 2600 3010 3450<br />
160 211 278 355 447 540 665 855 1090 1350 1640 1930 2310 2730 3160 3770<br />
170 223 294 375 470 570 700 900 1140 1410 1720 2020 2420 2850 3300 3930<br />
180 235 310 395 495 600 735 945 1200 1480 1900 2120 2520 2980 3440 4100<br />
190 247 326 415 520 630 770 990 1250 1540 1980 2210 2630 3100 3580 4270<br />
200 260 342 435 545 660 805 1030 1310 1610 2060 2310 2740 3220 3720 4430<br />
220 590 720 870 1130 1420 1750 2220 2500 2960 3470 4010 4760<br />
240 1530 1880 2380 2700 3180 3820 4290 5110<br />
260 1640 2020 2540 2900 3400 4030 4570 5450<br />
Evitar os possíveis tamanhos entre parênteses.<br />
Usualmente se fabricam estes parafusos com as classe <strong>de</strong> resistência 5.6 e 8.8, nos tamanhos marcados por indicações<br />
<strong>de</strong> peso. Tamanhos cuja indicação <strong>de</strong> peso esta <strong>de</strong>staca<strong>da</strong> por impressão em negrito, se realizam geralmente como comercial a<br />
base <strong>de</strong> sua freqüência .<br />
Condições técnicas <strong>de</strong> fabricação segundo DIN 267<br />
Classe <strong>de</strong> resistência (material) : 5.6<br />
5.8 só até M4 segundo DIN 267<br />
8.8 só até M39 folha 3<br />
10.9<br />
Execução: m segundo DIN 267<br />
a partir <strong>de</strong> M12 também mg (a escolha do fabricante)<br />
folha 2<br />
Com essa proteção <strong>de</strong> superfície, se completará a <strong>de</strong>signação segundo DIN 267 fl.9.<br />
Se há <strong>de</strong> ser prescrita excepcionalmente uma <strong>da</strong>s formas B, K, Ko, L, S, Sb, Sk, Sz e To admissíveis seg. DIN 962 a<br />
partir <strong>de</strong> M12, se indicará este expressamente no pedido. Exemplos <strong>de</strong> <strong>de</strong>signação veja DIN 962.<br />
Se hão <strong>de</strong> fabricar parafusos até M14 com arruelas <strong>de</strong> pressão se indicará este expressamente no pedido. Exemplos <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>signação veja DIN 6900.<br />
Parafusos torneados po<strong>de</strong>m ser fabricados <strong>de</strong> acordo também sem saliência na superfície.<br />
1) Para comprimentos até 125mm.<br />
2) Para comprimentos <strong>de</strong> mais <strong>de</strong> 125 até 200mm.<br />
3) Para comprimentos <strong>de</strong> mais <strong>de</strong> 200mm.<br />
4) Se evitarão os possíveis comprimentos intermediários. Comprimentos <strong>de</strong> mais <strong>de</strong> 260mm se escalonarão <strong>de</strong> 20 em<br />
20mm.<br />
68
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 7<br />
Classe <strong>de</strong> Material DIN - 267<br />
Classe <strong>de</strong> DIN 267 parte 3 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 6.8 6.9<br />
Resistência DIN ISSO 898 parte 1 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 -- 6.8 --<br />
Mínima Resistência DIN 267 parte 3 340 400 400 500 500 600 600 600<br />
a tração [N/mm 2 ] DIN ISSO 898 parte 1 330 400 420 500 520 -- 600 --<br />
Limite mínimo <strong>de</strong> DIN 267 parte 3 200 240 320 300 400 360 480 540<br />
escoamento<br />
[N/mm 2 ]<br />
DIN ISSO 898 parte 1 190 240 340 300 420 -- 480 --<br />
Classe <strong>de</strong> DIN 267 parte 3 8.8 -- 10.9 12.9 14.9<br />
Resistência DIN ISSO 898 parte 1 8.8 9.8 10.9 12.9 --<br />
≤ M16 > M16 ≤ M16<br />
Mínima Resistência DIN 267 parte 3 800 -- 1000 1200 1400<br />
a tração [N/mm 2 ] DIN ISSO 898 parte 1 8088 830 900 1040 1220 --<br />
Limite mínimo <strong>de</strong> DIN 267 parte 3 640 -- 900 1080 1260<br />
escoamento<br />
[N/mm 2 ]<br />
DIN ISSO 898 parte 1 640 660 700 940 1100 --<br />
69
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 8<br />
Tabela <strong>de</strong> Arruela Lisa<br />
70
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 9<br />
71
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 10<br />
72
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 11<br />
73
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 12<br />
74
Tecnologia <strong>de</strong> Projeto I – 1 o Ciclo <strong>de</strong> Mecânica<br />
Anexo 13<br />
75