5 Exercicios de parafusos de potência _ Passei Direto2

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ME5510 e NM7510 
Elementos de Máquinas I 
Departamento de Engenharia Mecânica do Centro Universitário da FEI 
 Alberto Vieira Jr., Debora Lalo, Djalma de Souza, Renato Marques e William Maluf Exercícios 
 
 Respostas do exercício 4: parafuso Tr 24x5x1 classe de resistência 3.6. L=250mm. O fator de 
segurança à flambagem é 2,65. 
 
 Respostas parciais: P MPa. m=80 mm e F=20kN. Pelo esmagamento nos filetes determina-se,adm =10 
d2>21,22 mm. Então adota-se parafuso de geometria Tr 18x4x1: d=18mm, p=4 mm, d2 =16 mm, d3=13,5mm, 
 Z=1 entrada e =170,9 Calcula-se e determina-se 6,3°. Assim conclui-se que o sistema AS mm2. =4,55° =
é irreversível. Em 60 segundos o parafuso descreve 200 voltas (rotação correspondente à 200 rpm. Assim 
 em 15 segundos o parafuso descreve 50 voltas. Por conta do passo sabe-se que em 1 volta o parafuso 
 avança 5 mm. Em 50 voltas avança Por ser viga engastada, tem-se que L = 2,1xL. Pelo critério 200mm. eq
 da resistência mecânica: T Nmm; T =16000Nmm (r =80mm). Os cálculos determinam que 1=30666 e eq
 e>164,26MPa. Deve-se empregar aço com classe de resistência 3.6.  min=148,1 e  =124,44 (utiliza-se o 
critério de Johnson).  crit=82,47MPa. Fator de segurança >0,7. Note que existe um problema no comprimento 
 da porca porque não respeita o critério de flexão da porca (m<2,5xd). Pelo critério de cisalhamento, há falha 
no sistema. 
 
 
Respostas do exercício 5: 
a) Diagrama de esforços internos solicitantes 
D.E.I.S. b) Características dimensionais e funcionais 
 
 Parafuso Tr 65 x 10 x 5: =65mm; =10mm; d p
 d2=60mm; d3=54mm; Z=5 entradas; =2551,8 AS
 mm2 . Como temos contato não lubrificado entre 
bronze e aço: 9,11 . 
86,14
60
105t an
2









d
pz . Portanto o 
 sistema é reversível. O número de filetes em 
 contato é filetes
p
mx 8
10
80 
 . É adequado pois 
m>6 filetes. Aço 9.8: MPae 720 
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c) Critério de esmagamento nos filetes 
padm=13,8MPa (aço/bronze). 8,13
105,06085,02



 
Fp
Pdx
F
a d m . Então: k NF 05,104 
 
e)Critério de Cisalhamento 
 
5,0*720
1054
*28,2 


F Então: k NF 86,267 
 
d) Critério de resistência mecânica 
    FFTdFT  13,1586,149,11t an655,0t an5,0 121  e FTTT EA  401 
Na escora: m m
rr
rr
r
ie
ie
 eqv 1,8875100
75100
3
2
3
2
22
33
22
33
















 . j 
nd
T
A
F eA
s
















2
3
3
2
2,0
3 .Substituindo:  
2
720*3255,13
1,3019
2
2





 FeF .Então k NF 98,162 
 
 
e) Critério da flambagem elástica 
88,75
720
104202 232
min 








e
E . 48,9
54
8,0*16044
3





d
L eq
 . Utiliza-se o critério de 
Johnson: MPaef l 388,22 . k NF
eF
sA
F
f l
f l
s
1668
5,3
38,22
8,2551 


 
f) Máxima pressão suportada 
 A máxima força que o dispositivo pode aplicar é 122,5kN. Sabe-se que a área de atuação do gás 
corresponde a de uma circunferência de diâmetro 150 mm. Então: 
 
MPa
A
Fp 88,5
4
150
105,104
2
3





 
g) Força manual do binário para acionar o sistema 
NmFTA 4900105,1224040 
3  . A força para gerar tal binário deve ser: 
3104902613,42  mmA FebFTM . Então se calcula que: .2,4 k NFm  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Respostas do exercício 6: 
 a) Diagrama de esforços internos solicitantes: diagramas ilustrativos e fora de escala. 
 
 c) Critério de esmagamento dos filetes: 
Página 4-6:  = 11,9° (parafuso trapezoidal de aço/bucha de latão). Página 4-10: p adm=13,8 MPa (aço/bronze). 
a d mpmd
F



2
p arafu s o2

 . Então: mm 38,108,13
20
45002
2
2


 d
d
 
 DIN103 (página 4-27) d=16 mm; p=3 mm; d2 =10,5 mm; d3=8,5 mm; Z=2 (dado); AS =70,9 mm : Tr12x3x2entradas. 2
Ângulo de hélice: 















  3,10
5,10
32 t ant an 1
2
1


d
pZ
 (sistema é irreversível pois <). 
 d) Critério de resistência mecânica do corpo 
     Nmm 2,96419,113,10t an
2
5,104500t an
2
2
 p arafu so1  
d
FT 
Nmm450052,04500  EQVEE rFT  
Nmm 2,141411  EA TTT 
M Pa25,269
35,82,0
45003
9,70
4500
2,0
33
2
3
22
3
3
2
22 




















 e
eeA
s
p a r a f u s oe
eq nd
T
A
F
n



M Pa25,598
35,82,0
2,141413
9,70
0
2,0
33
2
3
22
3
3
2
22 
























 e
eeA
s
p a r a f u s oe
eq nd
T
A
F
n


 
De acordo com a DIN267: página 5- >598 MPa deve-se escolher um aço com classe de resistência 8.8 com o limite 12 e
 de escoamento sob tensão normal =640 MPa. e
 e) Critério de flambagem elástica: 
182,62
9,70
450082,62
12,94
10200)
54,78*2
12,941()
*2
1(
 de Hipótese12,94
5,8
20044 e 54,78
640
104002
2
23
2
2
2
2
2
2
3
232
min












f l
f lL I M
cr i t
ef l
f l
s
n
n
M PaE
Jo h n s o n
d
L e qE
nA
F













 
Critério de cisalhamento:
 
 b) Força axial F no parafuso: isolando a engrenagem 
 sabemos que atuam as forças F ( ) e a parcela vertical ( ) 
 das forças A e H. As forças A e H são simétricas e dadas no 
 enunciado então: 
 
   426,85sen189,22572 HAparafu so VVF 
NF 4500 p arafu s o  (compressão) 
 
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 Critério de cisalhamento: 
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nc
MPa640
35,8
4500*28,2 


 Então: nc5 
 
Respostas do exercício 7 
 Diagrama de esforços internos solicitantes: diagramas ilustrativos e fora de escala. 
 
 
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 Caso não houvesse lubrificação, o atrito seria maior. Portanto, T seria maior. Dessa forma, o torque para acionar o 1
 sistema seria maior. Então, o rendimento seria menor. Recomenda-se que para flambagem de Euler, o coeficiente 
 seja entre 3 e 6. 
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