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<p>PROJETOS MECÂNICOS</p><p>AULA 1</p><p>2º SEMESTRE 2021</p><p>PARAFUSO DE</p><p>POTÊNCIA</p><p>AULA 1/2</p><p>Definição</p><p>Parafusos de potência convertem seu movimento</p><p>rotativo em deslocamento linear sendo amplamente</p><p>empregados em macacos, portões residenciais,</p><p>prensas, fusos de máquinas-ferramentas e máquinas</p><p>com reversão de movimento.</p><p>a) Vantagens</p><p> Projeto simples;</p><p> Pode se obter altas relações de</p><p>velocidade;</p><p> Pode ser auto-frenante;</p><p> Possibilidade de construção com</p><p>elevada precisão.</p><p>a) Desvantagens</p><p> O elevado atrito de deslizamento</p><p>na rosca;</p><p> Baixo rendimento.</p><p>Exemplos e Aplicações</p><p>Modo de falha</p><p>Parafuso de Potência</p><p> Pela característica de mancal de deslizamento, a</p><p>falha pode ocorrer por escoamento, corrosão,</p><p>desgaste adesivo, abrasivo e corrosivo, desgaste</p><p>por fadiga superficial, desgaste por atrito,</p><p>fluência ou desgaste por contato e aderência.</p><p> Pela característica de eixos de transmissão,</p><p>devido ao tipos de elementos que podem ser</p><p>montado no eixo (engrenagens, rodas dentadas,</p><p>polias e mancais, as falhas possíveis são, tensões</p><p>de cisalhamentos torcionais e devido à</p><p>desalinhamentos provocados por cames,</p><p>mancais, podem provocar deformações elásticas</p><p>induzida por força.</p><p> Pela características de mancais de</p><p>rolamento, podem sofrer falha por fadiga</p><p>superficial, causando pites superficiais. Em</p><p>alguns casos de cargas estáticas podem</p><p>levar a falha por identação.</p><p>Tipos parafuso de</p><p>potência</p><p>Vídeos Demostrativos</p><p>https://youtu.be/4BB2D2-w7co</p><p>Morsa</p><p>https://youtu.be/4Jzd5h0p_rE</p><p>Macaco</p><p>Balancim Manual</p><p>https://youtu.be/Tgxbpjjz5ik</p><p>Fusos de Esferas Recirculantes</p><p>https://youtu.be/H8tEtu1CbqA</p><p>https://youtu.be/t_bseKGIYJM</p><p>Parafuso Esférico de Martelo</p><p>https://youtu.be/pOWWmG0vRyM</p><p>Parafuso de Mesa Coordenada</p><p>https://youtu.be/4BB2D2-w7co</p><p>https://youtu.be/4Jzd5h0p_rE</p><p>https://youtu.be/Tgxbpjjz5ik</p><p>https://youtu.be/H8tEtu1CbqA</p><p>https://youtu.be/t_bseKGIYJM</p><p>https://youtu.be/pOWWmG0vRyM</p><p>Materiais para parafuso</p><p>e porca</p><p>Para a construção de parafusos de potência devemos</p><p>utilizar aços que apresentem as seguintes características:</p><p>a) Resistência à tração;</p><p>b) Resistência à fadiga;</p><p>c) Resistência ao desgaste;</p><p>d) Boa usinabilidade;</p><p>e) Boa estabilidade ao tratamento térmico.</p><p>Os materiais mais utilizados:</p><p>Aço carbono: ABNT 1040, 1045, 1050.</p><p>Aços liga: ABNT 4130, 4140, 8620, 8640, 8650.</p><p>Aços inoxidáveis: AISI 303, 410</p><p>Para a porca os materiais deverão apresentar boas</p><p>características de deslizamentos. Os materiais mais utilizados</p><p>são: bronze fosforoso, ferro fundido cinzento e babbit.</p><p>Dimensionamento</p><p>Como a principal desvantagem do parafuso de potência é o desgaste da</p><p>rosca, então deveremos minimiza-lo pela:</p><p> Seleção adequada dos materiais do parafuso e da porca;</p><p> Melhorar a lubrificação;</p><p> Reduzir a pressão nos flancos da rosca;</p><p>Nestas condições, o dimensionamento quanto ao desgaste é</p><p>fundamental em todos os parafusos de potências, além dos específicos.</p><p>Verificação pelo Desgaste</p><p>Q (carga)</p><p>Verificação pela Resistência</p><p>Nas condições de trabalho, o parafuso está sujeito ao</p><p>estado duplo de tensões (tração ou compressão + torção).</p><p>A tensão máxima (σmax), é determinada por:</p><p>Verificação Estabilidade,</p><p>Equilíbrio e Rendimento</p><p>Usualmente se faz a verificação da estabilidade quando</p><p>sujeitos à compressão e calculamos pela Equação de Euler</p><p>quando o comprimento “C” do parafuso for maior que 7,5 x d1.</p><p>O Equilíbrio ou a auto retenção só é obtida quando:</p><p>µ ≥ cosβ.tgα , sendo:</p><p>O cálculo do Rendimento (η), é obtido a partir de:</p><p>Dimensionamento da porca</p><p>Potência Requerida para a</p><p>motorização do Parafuso</p><p>Exercício Resolvido</p><p>Exercício para ser resolvido em sala de aula</p><p>Calcular o parafuso de movimento com as seguintes características:</p><p>Parafuso: Carga Q= 250 kN, Fator de segurança FS=4, coeficiente de</p><p>atrito μ=0,13 com lubrificação regular. Comprimento de atuação do</p><p>parafuso Mov = 2 x L e t=15 segundos. Porca considerar: material bronze:</p><p>Tensão de compressão σc=16 N/mm2, Tensão de cisalhamento</p><p>δ=23N/mm2, porca integral ψ=2,0. Escolher dentre os materiais: SAE-</p><p>1050(σesc=360N/mm2), SAE-2340 (σesc=480N/mm2), SAE-</p><p>8640(σesc=630N/mm2) e SAE-4340 (σesc=740N/mm2), qual melhor se</p><p>aproxima mais à tensão máxima do parafuso.</p><p>Resolução</p><p>Carga Q= 250 kN, Fator de segurança FS=4, coeficiente de atrito μ=0,13 com</p><p>lubrificação regular. Comprimento de atuação do parafuso Mov = 2 x L e t=15</p><p>segundos. Tensão de compressão σc=16 N/mm2, Tensão de cisalhamento δ=23N/mm2,</p><p>porca integral ψ=2,0.</p><p>a) Para parafuso rosca trapezoidal</p><p>→</p><p>Parafuso escolhido: TR 85 x p=12 mm</p><p>d1= 72,5 mm; d2= 79 mm; d=85 mm</p><p>D1= 74 mm; D2= 79 mm ; D= 85,5 mm</p><p>T= 5,75 mm; t1= 6,25 mm; t2= 5,5 mm</p><p>p= 12 mm; t=22,392 mm</p><p>Resolução</p><p>b) Verificação pelo desgaste</p><p>→ → →</p><p>→ →</p><p>→→</p><p>→→</p><p>Adota-se: 2 entradas</p><p>(sempre para baixo)</p><p>(Aprovado)</p><p>Resolução</p><p>c) Verificação pela Resistência</p><p>Nas condições de trabalho, o parafuso está</p><p>sujeito ao estado duplo de tensões (tração ou</p><p>compressão + torção).</p><p>• Verificação por tração e compressão</p><p>→</p><p>→</p><p>• Verificação pela Torção</p><p> Definindo o momento</p><p>→</p><p>→ →</p><p>→ →</p><p>→</p><p>→</p><p>→</p><p>→ →</p><p>Resolução</p><p>d) Verificando Cisalhamento da Porca</p><p>y</p><p>x</p><p>h</p><p>→</p><p>→ →</p><p>→ →</p><p>Definindo a Geometria da Porca</p><p>→</p><p>• Verificando Cisalhamento • Verificando por desgaste</p><p>→</p><p>→</p><p>Resolução</p><p>e) Potência da Motorização</p><p>→</p><p>Onde:</p><p>P= potência requerida para o motor (W)</p><p>Mt= momento torçor do parafuso (Nmm)</p><p>np= rotação requerida pelo sistema (rpm)</p><p>Mov= comprimento estimado para a movimentação da porca (mm)</p><p>Av= avanço do parafuso (mm)</p><p>t= tempo estimado para o percurso (mov)(s)</p><p>Resolução</p><p>f) Verificando Auto retenção</p><p>g) Rendimento do sistema</p><p>Exercício</p><p>Ex.: 1 - Calcular o parafuso de movimento com</p><p>as seguintes características:</p><p>Parafuso: Carga – Q= 120 kN, Fator de</p><p>segurança FS=6, coeficiente de atrito μ=0,15</p><p>com lubrificação ruim. Comprimento de</p><p>atuação do parafuso C= 3 x L e t=15 segundos.</p><p>Porca considerar: material ferro fundido:</p><p>Tensão de compressão σc=8 N/mm2, Tensão de</p><p>cisalhamento δ=15N/mm2, porca bipartida</p><p>ψ=3,0. Escolher dentre os materiais: SAE-</p><p>1050(σesc=360N/mm2), SAE-2340</p><p>(σesc=480N/mm2), SAE-8640(σesc=630N/mm2) e</p><p>SAE-4340 (σesc=740N/mm2), qual melhor se</p><p>aproxima mais à tensão máxima do parafuso.</p><p>C</p><p>Resolução</p><p>Carga Q= 120 kN, Fator de segurança FS=6, coeficiente de atrito μ=0,15 com</p><p>lubrificação ruim. Comprimento de atuação do parafuso Mov = 3 x L e t=15 segundos.</p><p>Tensão de compressão σc=8 N/mm2, Tensão de cisalhamento δ=15N/mm2, porca bi-</p><p>partida ψ=3,0.</p><p>a) Para parafuso rosca trapezoidal</p><p>Parafuso escolhido: TR 70 x p=10 mm</p><p>d1= 59,5 mm; d2= 65 mm; d=70 mm</p><p>D1= 61 mm; D2= 65 mm ; D= 70,5 mm</p><p>T= 4,75 mm; t1= 5,25 mm; t2= 4,5 mm</p><p>p= 10 mm; t=18,66 mm</p><p>Exercício</p><p>C</p><p>Ex.: 2 - Ao analizar um projeto houve necessidade de se adaptar</p><p>uma parafuso de potência com um comprimento máximo da</p><p>porca de L=100 mm, construção integral (ψ=2,0) e um</p><p>diâmetro máximo externo do tarugo da porca ϕ60 mm e a</p><p>parede mínima para a porca é de 7,5 mm. Calcular qual é a</p><p>carga máxima que o parafuso pode suportar e qual é o</p><p>comprimento máximo livre do parafuso para que não haja</p><p>problema com flambagem. Considere: Coeficiente de atrito</p><p>μ=0,18 (com lubrificação ruim), Z=1 entrada. Determinar qual</p><p>será o comprimento máximo de atuação do parafuso e para</p><p>determinar a rotação considere um tempo máximo de t=30</p><p>segundos. Porca considerar: material bronze: Tensão de</p><p>compressão σc=16 N/mm2, Tensão de cisalhamento</p><p>δ=23N/mm2. O material disponível do parafuso é: SAE-1050</p><p>(σesc=360N/mm</p><p>2).</p><p>Qual será o fator de segurança adotando essematerial?</p><p>Resolução</p><p>Carga Q= ?, Fator de segurança FS=?, coeficiente de atrito μ=0,18 com lubrificação ruim.</p><p>Comprimento de atuação do parafuso L=100 mm e t=30 segundos. Tensão de compressão σc=16</p><p>N/mm2, Tensão de cisalhamento δ=23 N/mm2, porca integral ψ=2,0. Material: tarugo de ∅60 mm</p><p>com parede de 7,5 mm. SAE1050 (σesc=360N/mm2). Adotado Z=1 entrada</p><p>a) Para parafuso rosca trapezoidal</p>