APOSTILA PARAFUSOS

Parafusos de fixação

PARAFUSOS

TIPOS DE PARAFUSOS

TIPOS DE PARAFUSOS Cabeça quadrada

Cabeça sextavada Prisioneiro

Cabeça sextavada interna

Forma de “U”

TIPOS DE PARAFUSOS

Parafuso de travamento com cabeça quadrada

Cabeça sextavada interna

Cabeça com estirado interno

TIPOS DE PARAFUSOS

TIPOS DE PORCAS

Porcas de travamento

Forjamento e acabamento de porca

PADRONIZAÇÃO DE DIMENSÕES

Cabeça

Cabeça escareada arredondada

Cabeça cilíndrica abaulada

Cabeça escareada abaulada

PADRONIZAÇÃO DE ROSCAS

Rosca em V Rosca Whitworth (1841)

Rosca Sellers (1864)

PADRONIZAÇÃO DE ROSCAS

Rosca externa

Rosca interna

PADRONIZAÇÃO: NOMENCLATURA

Passo ( P ): distância entre um ponto do filete até o mesmo ponto do filete adjacente.

NOMENCLATURA DE PARAFUSOS Número de filetes por polegada: usado no Sistema Inglês

P =

1 no. filetes / pol.

NOMENCLATURA DE PARAFUSOS Avanço: é a distância medida axialmente que um parafuso avança em uma volta.

Avanço = Passo

Avanço = no entradas X Passo

ROSCAS PADRONIZADAS SÉRIE DE ROSCAS GROSSAS Uso geral;  Montagem e desmontagem freqüentes;  Materiais diferentes do aço. 

SÉRIE DE ROSCAS FINAS Ocorrência de choques e vibrações;  Indústria aeronáutica e automobilística;  Material: aço. 

ROSCAS PADRONIZADAS SÉRIE DE ROSCAS EXTRA-FINAS Ocorrência de vibração excessiva; espessura;  Materiais de pequena espessura;  Equipamentos aeronáuticos;  Material: aço liga, tratamento térmico. 

SÉRIE 8N

SÉRIE 12N

8 fios/polegada;  Alta tensão inicial;  Cabeçotes de cilindros;  Tubulação de alta pressão.





12 fios/polegada;  Vedação a alta pressão.

ROSCAS PADRONIZADAS

ROSCAS PADRONIZADAS

ROSCAS PADRONIZADAS Séries Especiais: 8N, 12N, 16N No. de fios / polegada independe do diâmetro Extra-fina: ↑ D ⇒ ↓ 8N, 12N :

∀ D ⇒

n o de fios polegada

⇒ ↑ P

P = constante

∠

hélice ↓

⇒ ↑

atrito com a rosca

DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS Considerando-se Considerando-se a elasticidade do parafuso e das partes unidas

DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS Considerando-se a elasticidade do parafuso e das partes unidas

DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS 1a Fase: Aperto do parafuso. Pressão interna do vaso não atua nessa fase.

Hipótese: regime elástico  Validade da Lei de Hooke. Aperto do parafuso: carga de tração

F

 

alongamento

DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS 1a Fase: Análise das partes unidas Aperto do do parafuso: parafuso: a mesma força que atua no parafuso atua também nas partes unidas, porém a deformação é de compressão. (alongamento “negativo”)

F

↑ F até atingir o valor F = i

Tensão inicial de aperto

DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS

DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS 2a Fase: Atuação da pressão interna no vaso.

Corresponde admitir que uma carga externa seja aplicada ao parafuso. Hipótese: Carga somente de tração no parafuso e na tampa, não havendo flexão.

Atuação de FEXT. no parafuso: parafuso: age no sentido sentido de alongar o parafuso ainda mais.

↑ ∆ F ⇒ ↑ ∆ δ

Dimensionamento de parafusos

2a Fase: FEXT ≠ 0


CARGA DE ABERTURA DA UNIÃO (FO): Au Aume ment ntoo da Fext causa alongamento do parafuso ao longo de OM, ao mesmo tempo que a deformação por compressão decresce ao longo de AC. A junção estará no limite de abertura quando a deformação das partes unidas torna-se zero (ponto C).

∆ OGA ≈ ∆ OCM

DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS F 0 F i

=

δ i

+ δ c δ i

 δ i + δ c    ou ainda F 0 = F i   δ i 

Parafusos e partes unidas = molas. Lei de Hooke: Parafusos: δ i

=

Partes unidas: F i K P

KP = Constante elástica do parafuso.

δ C

=

F i K C

KC = Constante elástica das partes unidas.

DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS

 K P + K C   K C    ou F i = F o    F 0 = F i   K C   K P + K C  F0: carga de abertura da união tendo Fi como carga inicial de aperto. Condição de projeto:

F 0

> > F EXT

ou F 0

F i

=

=

C . F EXT com C : 1,2 a 2,0

C . F EXT

 K .  K + K C

P

C

   


CÁLCULO DA CARGA TOTAL SOBRE O PARAFUSO

∆ δ =

∆ F K P

=

F EXT − ∆ F K C

 K P    ∆ F = F E .  K P + K C  F T F T

= F + ∆ F i

 K = F + F .  K + K P

i

E

P

C

   


ANÁLISE DAS CONSTANTES ELÁSTICAS


DETERMINAÇÃO DAS CONSTANTES ELÁSTICAS KP E K C Dentro do regime elástico vale a relação: σ

KP:

=

F A

= E .ε = E .

δ

L

K P =

⇒

F =

E . A L

.δ

= K .δ

E . A L

KP: Constante elástica de um parafuso que tem

comprimento inicial L, seção transversal A e material cujo módulo de elasticidade é E.


DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE ELÁSTICA KC K C =

E . AC L

Hipótese: AC = área projetada pela cabeça do parafuso. AC =

2 E

π . D

4

−

π . D

2

4

D = diâmetro nominal do parafuso ou do furo; DE = abertura da chave ;


DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE ELÁSTICA KC AC =

2 E

π . D

4

−

π . D

2

4

D = diâmetro diâmetro nominal do parafuso parafuso ou do furo; DE = abertura da chave;


DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE ELÁSTICA KC K C =

E . AC L

Se as partes unidas forem de materiais diferentes (ex. junta de cobre entre chapas de aço) a constante elástica da união será será calculada através de uma “mola” equivalente equivalente em série. 1 K C

=

1 K 1

+

1 K 2

+ ... +

1 K n

ANÁLISE DE FADIGA EM PARAFUSOS

σ média

σ max

=

σ var iável

+ σ min 2

=

σ max

− σ min 2

DIAGRAMA DE SODEBERG Tensão Variável, σv

C G n

1

N

Pontos de Falha

X X X P X B X X

M n/N Q O

∆ BED ≈ ∆ COT

E m e

D

V /N e r

1

N

T

=

=

σ m σ e σ m σ e

+

+

σ v σ n

Kf .σ v σ n

Tensão Estática,

A

σm

RELAÇÃO ENTRE O CONJUGADO DE ABERTO (T) E TENSÃO INICIAL (Fi) Dificuldade de modelagem analítica devido à grande quantidade de variáveis e circunstâncias envolvidas: A carga não é uniformemente distribuída entre todos os filetes do parafuso: tendência dos primeiros filetes suportarem a maior parte da carga. Eixo da rosca não é perpendicular à face de assentamento da

RELAÇÃO ENTRE (T) E (Fi)

EMPÍRICA

A superfície de apoio das peças unidas pode não ser plana; Furos podem não ser perpendiculares à superfície de apoio, tampouco paralelos ao eixo do parafuso; Furos desalinhados; desalinhados; Superfície de apoio da cabeça do parafuso pode não ser perpendicular ao eixo; Modo de aplicação da carga pode resultar em flexão do parafuso.

RELAÇÃO EMPÍRICA ENTRE (T) E (Fi)

T = C m . D.F i T: Torque [lbf.in]; Fi : Carga inicial de aperto [lbf]; Cm : Coeficiente experimental; D : Diâmetro nominal do parafuso [in]. Cm Montagem 0,20

Roscas UN sem lubrificação

0,18

Roscas UM com lubrificação

0 17

Roscas 8N com lubrificação

FORMAS DE APLICAÇÃO DO TORQUE DE APERTO (T) TORQUÍMETRO MANUAL

FORMAS DE APLICAÇÃO DO TORQUE DE APERTO (T) TORQUÍMETRO ELETRÔNICO

Versão Original

Luís Gonzaga Trabasso e Lindolfo Araújo Moreira Filho

APOSTILA PARAFUSOS

Recommend Documents