Elementos de Máquinas 2009

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ELEMENTOS
DE MÁQUINAS
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ELEMENTOS
DE MÁQUINAS
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Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro
Eduardo Eugenio Gouvêa Vieira
Presidente
Diretoria-Geral do Sistema FIRJAN
Augusto Cesar Franco de Alencar
Diretor
Diretoria Regional do SENAI-RJ
Roterdam Pinto Salomão
Diretor
Diretoria de Educação
Andréa Marinho de Souza Franco
Diretora
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ELEMENTOS
DE MÁQUINAS
Rio de Janeiro
2008
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Produção Editorial
Coordenação
Revisão Técnica
Revisão Editorial
Colaboração
Projeto Gráfico e Editoração
Vera Regina Costa Abreu
Alda Maria da Glória Lessa Bastos
Ézio Zerbone
Lilia Zanetti Freire
Antonio Carlos Cezar de Carvalho
Artae Design & Criação
Elementos de Máquinas
1ª. ed. 2003; 2ª. ed. 2008.
SENAI – Rio de Janeiro
Diretoria de Educação
SENAI - Rio de Janeiro
GEP - Gerência de Educação Profissional
Rua Mariz e Barros, 678 - Tijuca
20270-903 - Rio de Janeiro - RJ
Tel: (21) 2587-1323
Fax: (21) 2254-2884
 http://www.rj.senai.org.br
Ficha Técnica
Gerência de Educação Profissional
Gerência de Produto
Luis Roberto Arruda
Darci Pereira Garios
Edição revista da apostila Mecânica de Elementos de Máquinas do convênio
SENAI-RJ/MICHELIN, 2001
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Sumário
1
APRESENTAÇÃO ............................................................................13
UMA PALAVRA INICIAL................................................................15
ELEMENTOS DE FIXAÇÃO ..........................................................19
Elementos de fixação ............................................................................................... 21
Influência da natureza da ligação .................................................................. 21
Influência da forma das peças a unir ............................................................. 23
Influência dos esforços a transmitir ............................................................... 25
Influência do meio de ligação utilizado ......................................................... 26
Roscas ............................................................................................................. 27
Parafusos ........................................................................................................ 30
Estojos ............................................................................................................. 39
Chumbadores ................................................................................................. 40
Porcas ............................................................................................................. 40
Arruelas ........................................................................................................... 43
Anéis elásticos ................................................................................................ 45
Pinos ............................................................................................................... 45
Chavetas ......................................................................................................... 47
Rebites ............................................................................................................ 52
Soldagem ........................................................................................................ 54
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Molas ............................................................................................................... 61
Vamos praticar ? ........................................................................................................ 70
MANCAIS DE DESLIZAMENTO E DE ROLAMENTO .......... 79
Guias ............................................................................................................................. 81
Descrição ........................................................................................................ 81
Condições de funcionamento ........................................................................ 82
Classificação das guias ................................................................................. 83
Guias de deslizamento ................................................................................... 85
Mancais de deslizamento .............................................................................. 90
Mancais de rolamento .................................................................................. 113
Vamos praticar ? ..................................................................................................... 138
ACOPLAMENTOS ........................................................................ 145
Acoplamentos ......................................................................................................... 147
Definição ....................................................................................................... 147
Ligações entre árvores colineares ............................................................... 148
Acoplamentos rígidos ................................................................................... 148
Acoplamentos flexíveis ................................................................................. 149
Ligações entre árvores concorrentes .......................................................... 150
Ligações entre árvores cujas linhas de centro são paralelas .................... 152
Vamos praticar ? ..................................................................................................... 153
TRANSMISSÕES ........................................................................... 155
Correiras e polias ................................................................................................... 157
Correias planas ............................................................................................ 159
Correias trapezoidais ................................................................................... 163
Correias dentadas ........................................................................................ 166
Transmissão por cabos ................................................................................ 168
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Condições de funcionamento da polia ........................................................ 171
Construção da polia ..................................................................................... 172
Tipos de polia ............................................................................................... 173
Estudo cinemático ........................................................................................ 176
Correntes ................................................................................................................ 180
Tipos de correntes ........................................................................................ 182
Normalização de correntes .......................................................................... 186
Engrenagem de corrente ............................................................................. 186
Condições de funcionamento ...................................................................... 187
Estudo cinemático ........................................................................................ 188
Engrenagem ............................................................................................................. 190
Geometria do dente ......................................................................................192
Ângulo de pressão ....................................................................................... 192
Grau de engrenamento ................................................................................ 193
Interferência de dentes evolventes .............................................................. 194
Engrenagem cilíndrica de dentes retos ....................................................... 194
Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais ............................................. 198
Engrenagens cônicas ................................................................................... 204
Parafuso sem-fim e engrenagem helicoidal ............................................... 209
Vamos praticar? ...................................................................................................... 219
ATIVIDADES COMPLEMENTARES ........................................... 2295
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Prezado aluno,
Quando você resolveu fazer um curso em nossa instituição, talvez não soubesse que, desse momento
em diante, estaria fazendo parte do maior sistema de educação profissional do país: o SENAI. Há
mais de sessenta anos, estamos construindo uma história de educação voltada para o desenvolvimento
tecnológico da indústria brasileira e da formação profissional de jovens e adultos.
Devido às mudanças ocorridas no modelo produtivo, o trabalhador não pode continuar com uma
visão restrita dos postos de trabalho. Hoje, o mercado exigirá de você, além do domínio do conteúdo
técnico de sua profissão, competências que lhe permitam decidir com autonomia, proatividade,
capacidade de análise, solução de problemas, avaliação de resultados e propostas de mudanças no
processo do trabalho. Você deverá estar preparado para o exercício de papéis flexíveis e polivalentes,
assim como para a cooperação e a interação, o trabalho em equipe e o comprometimento com os
resultados.
Soma-se, ainda, que a produção constante de novos conhecimentos e tecnologias exigirá de você a
atualização contínua de seus conhecimentos profissionais, evidenciando a necessidade de uma formação
consistente que lhe proporcione maior adaptabilidade e instrumentos essenciais à auto-aprendizagem.
Essa nova dinâmica do mercado de trabalho vem requerendo que os sistemas de educação se
organizem de forma flexível e ágil, motivos esses que levaram o SENAI a criar uma estrutura
educacional, com o propósito de atender às novas necessidades da indústria, estabelecendo uma
formação flexível e modularizada.
Essa formação flexível tornará possível a você, aluno do sistema, voltar e dar continuidade à sua
educação, criando seu próprio percurso. Além de toda a infra-estrutura necessária ao seu
desenvolvimento, você poderá contar com o apoio técnico-pedagógico da equipe de educação dessa
escola do SENAI para orientá-lo em seu trajeto.
Mais do que formar um profissional, estamos buscando formar cidadãos.
Seja bem-vindo!
Andréa Marinho de Souza Franco
Diretora de Educação
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SENAI-RJ – 1313131313
Elementos de Máquinas – Apresentação
Apresentação
A dinâmica social dos tempos de globalização exige dos profissionais atualização constante. Mesmo
as áreas tecnológicas de ponta ficam obsoletas em ciclos cada vez mais curtos, trazendo desafios
renovados a cada dia, e tendo como conseqüência para a educação a necessidade de encontrar novas e
rápidas respostas.
Nesse cenário, impõe-se a educação continuada, exigindo que os profissionais busquem atualização
constante durante toda a sua vida – e os docentes e alunos do SENAI-RJ incluem-se nessas novas
demandas sociais.
É preciso, pois, promover, tanto para os docentes como para os alunos da educação profissional, as
condições que propiciem o desenvolvimento de novas formas de ensinar e aprender, favorecendo o
trabalho de equipe, a pesquisa, a iniciativa e a criatividade, entre outros aspectos, ampliando suas
possibilidades de atuar com autonomia, de forma competente .
Este material trata, sem esgotar o assunto, dos elementos da máquina e visa instrumentalizar o
profissional com os conceitos, as características de utilização e a simbologia mais pertinentes da área
em questão.
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Elementos de Máquinas – Uma Palavra Inicial
SENAI-RJ – 1515151515
Uma palavra inicial
Meio ambiente...
Saúde e segurança no trabalho...
O que é que nós temos a ver com isso?
Antes de iniciarmos o estudo deste material, há dois pontos que merecem destaque: a relação entre
o processo produtivo e o meio ambiente; e a questão da saúde e segurança no trabalho.
As indústrias e os negócios são a base da economia moderna. Produzem os bens e serviços
necessários, e dão acesso a emprego e renda; mas, para atender a essas necessidades, precisam usar
recursos e matérias-primas. Os impactos no meio ambiente muito freqüentemente decorrem do tipo de
indústria existente no local, do que ela produz e, principalmente, de como produz.
É preciso entender que todas as atividades humanas transformam o ambiente. Estamos sempre
retirando materiais da natureza, transformando-os e depois jogando o que “sobra” de volta ao ambiente
natural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessários para produzir bens, altera-se o equilíbrio
dos ecossistemas e arrisca-se ao esgotamento de diversos recursos naturais que não são renováveis ou,
quando o são, têm sua renovação prejudicada pela velocidade da extração, superior à capacidade da
natureza para se recompor. É necessário fazer planos de curto e longo prazo, para diminuir os impactos
que o processo produtivo causa na natureza. Além disso, as indústrias precisam se preocupar com a
recomposição da paisagem e ter em mente a saúde dos seus trabalhadores e da população que vive ao
redor dessas indústrias.
Com o crescimento da industrialização e a sua concentração em determinadas áreas, o problema da
poluição aumentou e se intensificou. A questão da poluição do ar e da água é bastante complexa, pois
as emissões poluentes se espalham de um ponto fixo para uma grande região, dependendo dos ventos,
do curso da água e das demais condições ambientais, tornando difícil localizar, com precisão, a origem
do problema. No entanto, é importante repetir que, quando as indústrias depositam no solo os resíduos,
quando lançam efluentes sem tratamento em rios, lagoas e demais corpos hídricos, causam danos ao
meio ambiente.
O uso indiscriminado dos recursos naturais e a contínua acumulação de lixo mostram a falha básica
de nosso sistema produtivo: ele opera em linha reta. Extraem-se as matérias-primas através de processos
de produção desperdiçadores e que produzem subprodutos tóxicos. Fabricam-se produtos de utilidade
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Elementos de Máquinas – Uma Palavra Inicial
1616161616 – SENAI-RJ
limitada que, finalmente, viram lixo, o qual se acumula nos aterros. Produzir, consumir e dispensar bens
desta forma, obviamente, não é sustentável.
Enquanto os resíduos naturais (que não podem, propriamente, ser chamados de “lixo”) são absorvidos
e reaproveitados pela natureza, a maioria dos resíduos deixados pelas indústrias não tem aproveitamento
para qualquer espécie de organismo vivo e, para alguns, pode até ser fatal. O meio ambiente pode
absorver resíduos, redistribuí-los e transformá-los. Mas, da mesma forma que a Terra possui uma
capacidade limitada de produzir recursos renováveis, sua capacidade de receber resíduos também é
restrita, e a de receber resíduos tóxicos praticamente não existe.
Ganha força, atualmente, a idéia de que as empresas devem ter procedimentos éticos que considerem
a preservação do ambiente como umaparte de sua missão. Isto quer dizer que se devem adotar práticas
que incluam tal preocupação, introduzindo processos que reduzam o uso de matérias-primas e energia,
diminuam os resíduos e impeçam a poluição.
Cada indústria tem suas próprias características. Mas já sabemos que a conservação de recursos é
importante. Deve haver crescente preocupação com a qualidade, durabilidade, possibilidade de conserto
e vida útil dos produtos.
As empresas precisam não só continuar reduzindo a poluição, como também buscar novas formas
de economizar energia, melhorar os efluentes, reduzir a poluição, o lixo, o uso de matérias-primas.
Reciclar e conservar energia são atitudes essenciais no mundo contemporâneo.
É difícil ter uma visão única que seja útil para todas as empresas. Cada uma enfrenta desafios diferentes
e pode se beneficiar de sua própria visão de futuro. Ao olhar para o futuro, nós (o público, as empresas, as
cidades e as nações) podemos decidir quais alternativas são mais desejáveis e trabalhar com elas.
Infelizmente, tanto os indivíduos quanto as instituições só mudarão as suas práticas quando acreditarem
que seu novo comportamento lhes trará benefícios – sejam estes financeiros, para sua reputação ou
para sua segurança.
A mudança nos hábitos não é uma coisa que possa ser imposta. Deve ser uma escolha de pessoas
bem-informadas a favor de bens e serviços sustentáveis. A tarefa é criar condições que melhorem a
capacidade de as pessoas escolherem, usarem e disporem de bens e serviços de forma sustentável.
Além dos impactos causados na natureza, diversos são os malefícios à saúde humana provocados
pela poluição do ar, dos rios e mares, assim como são inerentes aos processos produtivos alguns riscos
à saúde e segurança do trabalhador. Atualmente, acidente do trabalho é uma questão que preocupa os
empregadores, empregados e governantes, e as conseqüências acabam afetando a todos.
De um lado, é necessário que os trabalhadores adotem um comportamento seguro no trabalho,
usando os equipamentos de proteção individual e coletiva, de outro, cabe aos empregadores prover a
empresa com esses equipamentos, orientar quanto ao seu uso, fiscalizar as condições da cadeia produtiva
e a adequação dos equipamentos de proteção.
A redução do número de acidentes só será possível à medida que cada um – trabalhador, patrão e
governo – assuma, em todas as situações, atitudes preventivas, capazes de resguardar a segurança de
todos.
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Elementos de Máquinas – Uma Palavra Inicial
SENAI-RJ – 1717171717
Deve-se considerar, também, que cada indústria possui um sistema produtivo próprio, e, portanto, é
necessário analisá-lo em sua especificidade, para determinar seu impacto sobre o meio ambiente, sobre
a saúde e os riscos que o sistema oferece à segurança dos trabalhadores, propondo alternativas que
possam levar à melhoria de condições de vida para todos.
Da conscientização, partimos para a ação: cresce, cada vez mais, o número de países, empresas e
indivíduos que, já estando conscientizados acerca dessas questões, vêm desenvolvendo ações que
contribuem para proteger o meio ambiente e cuidar da nossa saúde. Mas, isso ainda não é suficiente...
faz-se preciso ampliar tais ações, e a educação é um valioso recurso que pode e deve ser usado em tal
direção. Assim, iniciamos este material conversando com você sobre o meio ambiente, saúde e segurança
no trabalho, lembrando que, no seu exercício profissional diário, você deve agir de forma harmoniosa
com o ambiente, zelando também pela segurança e saúde de todos no trabalho.
Tente responder à pergunta que inicia este texto: meio ambiente, a saúde e a segurança no trabalho
– o que é que eu tenho a ver com isso? Depois, é partir para a ação. Cada um de nós é responsável.
Vamos fazer a nossa parte?
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Elementos de fixação
1
Nesta Seção...
Influência da natureza da ligação
Influência da forma das peças a unir
Influência dos esforços a transmitir
Influência do meio de ligação utilizado
Roscas
Parafusos
Estojos
Chumbadores
Porcas
Arruelas
Anéis elásticos
Pinos
Chavetas
Rebites
Soldagem
Molas
Vamos praticar?
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 2121212121
Elementos de fixação
Todo mecanismo comporta um certo número de peças montadas umas sobre as outras. Algumas
dentre elas são fixas, outras são móveis.
As necessidades de fabricação, de montagem, de transporte, de reparação, obrigam igualmente o
projetista a prever em várias peças órgãos fixos ou móveis.
As montagens utilizadas em construções mecânicas são várias e dependem do efeito de inúmeros
fatores: natureza da ligação a estabelecer, formas das peças a unir, meio utilizado para unir as peças,
sentido e grandeza dos esforços a transmitir etc.
Influência da natureza da ligação
Podem-se classificar as diferentes montagens em três categorias, segundo a natureza da ligação.
Montagens de ligação rígidas
São montagens nas quais as peças montadas são inteiramente rígidas, inteiramente solidárias uma
à outra, sem que haja possibilidade de movimento relativo (figura a seguir).
C D E
fixo fixo
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
2222222222 – SENAI-RJ
Montagens de ligação semi-rígida
Estas montagens permitem um certo movimento relativo de duas peças. Este movimento pode ser
de translação (montagem deslizante) ou de rotação (montagem rotativa).
Para os dois casos, deve-se facilitar o movimento possível (deslizante ou rotativo) e impedir qualquer
outro movimento (imobilizar em rotação no primeiro caso e em translação no segundo caso).
Montagens de ligação elástica
São montagens onde as peças montadas são reunidas por uma ligação flexível: mola, tampão de
borracha etc. (figura a seguir).
A peça móvel, cujo movimento pode ser de rotação ou de translação, retorna por mola desde que a
força motriz cesse.
Observação
Todas estas montagens podem ser permanentes ou desmontáveis. A ligação
pode ser direta ou efetuar-se por intermédio de órgãos de ligação:
parafusos, porcas etc.
C CA B BAD
deslizante fixo fixo rotativo
fixamóvel
D B C A
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 2323232323
Influência da forma das peças a unir
A classificação da montagem também pode se dar de acordo com a forma das peças a se unir.
Superfície plana
A superfície plana torna fácil a usinagem por fresagem ou aplainamento. As montagens obtidas
podem ser de ligação rígida ou semi-rígida, permanentes ou desmontáveis. O movimento possível pode
ser de rotação ou de translação (observe a figura).
Superfície cilíndrica
Tratando-se de superfície cilíndrica, a usinagem, através do torno, é de fácil execução. O ajuste é
sensível e de grande precisão. As duas peças serão bem centradas uma em relação a outra (observe
a figura).
Superfície cônica
Para se ajustarem, árvore e furo deverão ter a mesma conicidade, o que é de difícil obtenção. A
montagem cônica é, conseqüentemente, mais difícil que a montagem cilíndrica (observe a figura).
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
2424242424 – SENAI-RJ
Em compensação, se as duas peças estão bem ajustadas, a centragem é perfeita. No mais, as duas
peças, apertadas uma contra a outra, possibilitarão uma ligação por aderência.
Enfim, a montagem obtida é quase sempre por ligação rígida.
Superfície esférica
No que diz respeito à superfície esférica, sua execução, montagem e ajuste são difíceis, sendo seu
emprego bastante raro(observe a figura a seguir).
Superfície prismática
A montagem de um prisma sobre outro de mesma forma e de mesma secção assegura a imobilização
em rotação (observe a figura a seguir).
Esta é, conseqüentemente, uma montagem deslizante, e a união de um dispositivo de bloqueio em
translação realiza uma ligação completa. A usinagem, porém, é bastante longa e o ajuste, difícil.
A B
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 2525252525
Superfície helicoidal
O atarrachamento direto de uma peça roscada sobre um furo roscado realiza uma montagem por
superfícies helicoidais.
A usinagem é fácil, mas o ajuste é em geral imperfeito e a centragem, ruim (observe a figura a
seguir).
Influência dos esforços a transmitir
A escolha das montagens pode ser feita em função das características dos esforços suportados,
direção, sentido e intensidade das forças.
Direção e sentido dos esforços
O conhecimento desses elementos permite a determinação da natureza da deformação
suportada pelas peças, como tensão, compressão, cisalhamento, flexão, torção, enfim solicitações
compostas.
A
B
A
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
2626262626 – SENAI-RJ
Intensidade das forças
O conhecimento da natureza da deformação e da grandeza das solicitações permite o cálculo da
seção do órgão a montar, a escolha da disposição das peças a montar em vista a reduzir o aperto ou
suprimir certas solicitações perigosas ( cisalhamento dos parafusos, por exemplo).
Influência do meio de ligação utilizado
Apesar da diversidade dos meios utilizados, uma pequena classificação é apresentada somente em
duas categorias, segundo o princípio utilizado.
Ligação por obstáculo
Um elemento de montagem C, alojado em conjunto às duas peças a reunir A e B, se opõe ao
movimento relativo, totalmente ou parcialmente.
A ligação é dita “positiva”, caso ela exija a desmontagem ou a destruição do elemento de montagem
para separar as duas peças montadas. Exemplo: rebitagem a frio.
Ligação por aderência
Para fazer deslizar uma sobre a outra, duas peças A e B sob a atuação de uma força normal P ,
é necessário exercer uma força F, pelo menos igual a P.f (sendo f o coeficiente de atrito entre A e
B). Inversamente, se F é inferior ao produto P.f, as duas peças aderem uma à outra. Esta propriedade
é utilizada para assegurar a ligação entre as duas peças A e B (figura a seguir).
B
A C
F
F
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 2727272727
Como esta ligação não é positiva, corre-se o risco de deslizamento se o esforço de aderência P
diminui ou se o esforço lateral F aumenta e ultrapassa o valor P.f. O que não é inconveniente, pois
evita o risco de ruptura das peças.
Este meio de ligação é bastante utilizado em construções mecânicas, podendo a aderência ser
obtida por sistemas parafuso-porca, por parafuso etc., sobre superfícies planas, cilíndricas, cônicas,
etc., conforme figuras a seguir.
Roscas
Uma rosca é uma superfície cilíndrica sobre a qual se entalham ranhuras helicoidais que fazem
aparecer as saliências chamadas filetes.
A superfície cilíndrica sobre a qual se forma uma rosca pode ser uma haste cilíndrica ou um furo
cilíndrico (observe a figura a seguir).
Uma haste cilíndrica roscada é chamada de parafuso e um furo roscado é chamado de porca.
F F
F
P
P
P
A
B B
A
AA
A BBB
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
2828282828 – SENAI-RJ
Características de uma rosca
Uma rosca é definida pelos seguintes elementos:
• Diâmetro nominal – é o diâmetro do cilindro inicial que dá origem ao parafuso (d).
• Passo – é a distância entre o centro de dois filetes consecutivos.
• Número de entradas – quando é necessário um passo maior que o normal para um diâmetro
relativamente pequeno, faz-se passar duas roscas idênticas e de passo bem grande, defasadas em 180°,
por uma mesma haste cilíndrica (figuras anteriores).
• Forma do perfil – os filetes de rosca podem ser encontrados em cinco formatos diferentes:
d
d
passo
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 2929292929
• Sentido de aperto da rosca – uma rosca pode ser apertada girando o parafuso para o lado direito
ou para o lado esquerdo, em função de sua aplicação.
30o
P
P
45o 10o
80o
P
P
30o
P
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
3030303030 – SENAI-RJ
Roscas ISO (international standard organization)
Antigamente as roscas não tinham uma forma de construção definida e cada país tinha sua própria
normalização, definindo dimensões como: altura do filete, ângulo do filete, passos etc.
Isto dificultava a intercambialidade entre as peças em construções mecânicas de países diferentes.
Para satisfazer a esta necessidade de intercambialidade foi criada na década de 1950, pela
Organização Internacional de Normalização, uma norma internacional que rege a forma de construção
dos diversos tipos de roscas.
Esta normalização foi adotada pelo Brasil, na década de 1960, bem como pela maioria dos outros
países. Isto permite a intercambialidade entre peças de construção mecânica em esfera mundial.
Parafusos
Um parafuso é uma haste roscada com uma cabeça cuja forma permite o aperto do mesmo.
Segundo o modo de atuação, distinguem-se os parafusos de montagem, que garantem a ligação
rígida de duas peças. Estamos tratando aqui do parafuso de pressão, que assegura o bloqueio de uma
peça móvel após regulagem.
Segundo a natureza dos materiais das peças a fixar, distinguem-se os parafusos de metais e os
parafusos de madeira. Há um certo número de parafusos que são normalizados, mas há um grande
número de parafusos que não o são (os especiais), comumente utilizados.
Parafusos de montagem
Consideremos uma peça A que deseja-se tornar solidária a uma peça maciça B através de parafusos.
Para este fim, os parafusos atravessam livremente a peça A e se aparafusam na peça B. A
primeira apresenta, assim, um furo liso, a segunda, sum furo roscado.
Quando se dá o aperto do parafuso, a peça A é apertada entre a cabeça do parafuso e a peça B,
resultando daí a ligação por aderência entre as peças A e B.
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 3131313131
O furo da peça A será passante e com uma folga de 0,25 a 0,5mm em relação ao diâmetro nominal
do parafuso, já que este será centrado pela própria rosca quando aparafusado na peça B.
O aperto do parafuso se dá com uma deformação elástica do mesmo, não se fazendo necessário
um aperto enérgico, mas moderado a fim de que o limite elástico não seja ultrapassado.
Por outro lado, em caso de choques ou de vibração, evita-se o desaperto dos parafusos com um
dispositivo apropriado, o qual veremos mais adiante.
Parafusos normalizados
Os parafusos são identificados segundo a forma de suas cabeças.
• Parafusos de cabeça sextavada (H), exemplo na figura anterior.
• Parafusos de cabeça cilíndrica (C), podendo ser ainda com cabeça cilíndrica abaulada (CB),
conforme figuras a seguir.
• Parafusos de cabeça escareada (F/90), também podendo ter ainda a cabeça escareada e abaulada
(FB/90) (figura a seguir).
• Parafusos com sextavado interno, podendo apresentar a cabeça cilíndrica (CHc), ou a cabeça
escareada (FHc/90). Observe as figuras.
• Parafusos de cabeça quadrada (Q). Confira um exemplo na figura que segue.
90o 20oc
dd
bi
uk
b 1
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l
l
a
d
PR
OI
BI
DA
 R
EP
RO
DU
ÇÃ
O
Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação3232323232 – SENAI-RJ
Designação dos parafusos de montagem
Para designar um parafuso (veja figura), basta indicar os seguintes elementos:
• O tipo do parafuso, H, CHc, F/90 etc.
• O tipo de rosca e seu diâmetro nominal, M8, M10, M15 etc.
• O comprimento útil do parafuso.
Se a rosca do parafuso for de passo fino, deve-se indicar o mesmo ao lado da indicação da rosca
(figura a seguir).
Se o sentido da rosca for à esquerda, deve-se indicar com a inclusão das letras Re, ao lado da
indicação da rosca (figura a seguir).
tipo de rosca
tipo de parafuso
∅ nominal da rosca
comprimento útil
CHc M8 × 30{ { {
L
tipo de rosca
tipo de parafuso
∅ nominal da rosca
comprimento útil
CHc M8 × 1 × 30{ { {
L
passo da rosca (fina)
tipo de rosca
tipo de parafuso
∅ nominal da rosca
comprimento útil
CHc M8Re × 30{ {
L
indicação rosca esquerda
{
PR
OI
BI
DA
 R
EP
RO
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ÇÃ
O
Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 3333333333
Abaixo seguem alguns exemplos de como ler a designação de parafusos.
Parafusos especiais
Há ainda um grande número de parafusos que são utilizados com uma freqüência bem menor na
indústria mecânica, e por isso são denominados parafusos especiais, tais como: parafuso de cabeça com
fenda estrelada e parafuso com fenda cruzada, conforme figuras a seguir.
Parafusos de pressão
Neste caso é mais freqüente o parafuso ser aparafusado na peça A (figuras a seguir) e sua
extremidade apóia-se sobre a peça B, daí a ligação por aderência entre B e a parte inferior de A.
Observe que o parafuso é solicitado por um esforço de compressão e não de tração.
• H M10 x 50 – parafuso de cabeça sextavada, rosca métrica ISO de diâmetro
nominal 10mm e comprimento útil de 50mm.
• CHc M6 x 40 – parafuso de cabeça cilíndrica com sextavado interno, rosca métrica
ISO de diâmetro nominal 6mm e comprimento útil de 40mm.
• FHc/90 M12 x 100 – parafuso de cabeça escareada com sextavado interno, rosca
métrica ISO de diâmetro nominal 12mm e comprimento útil de 100mm.
• F/90 M4 x 30 – parafuso de cabeça escareada com fenda, rosca métrica ISO de
diâmetro nominal 4mm e comprimento útil de 40mm.
• C M5 x 40 – parafuso de cabeça cilíndrica com fenda, rosca métrica ISO de
diâmetro nominal 5mm e comprimento útil 40mm.
A
B
A
B
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
3434343434 – SENAI-RJ
Algumas vezes a extremidade do parafuso penetra na peça a fixar; há neste caso aderência e
travamento.
Em outros casos, há a penetração sem o aperto da peça B, ocorrendo somente a imobilidade em
rotação da peça B.
Normalização dos parafusos de pressão
Esta é feita de forma idêntica aos parafusos de montagem, diferenciando-se apenas na simbologia
que diz respeito à extremidade do parafuso, sendo a forma da cabeça dos parafusos de pressão similar
às formas de cabeça dos parafusos de montagem, com diferença apenas em suas dimensões, conforme
figuras a seguir.
B
A
B
PR
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DA
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 3535353535
• Parafuso de cabeça hexagonal reduzida (Hm)
• Parafuso de cabeça quadrada ordinária (QP)
• Parafuso de cabeça quadrada reduzida (Qm)
• Parafuso de cabeça cilíndrica estreita (Cm)
• Parafuso sem cabeça com fenda (sem simb.)
• Parafuso sem cabeça com sextavado interno (Hc)
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
3636363636 – SENAI-RJ
A classificação das extremidades se dá conforme a sua forma usinada.
• Ponta plana, com chanfro, como nos parafusos de montagem. Há o risco de esmagamento dos
filetes da extremidade (figura a seguir).
• Ponta cônica que penetra em um furo da mesma forma, fazendo travamento e pressão (figura a
seguir).
• Ponta com furo de centro, que se aplica sobre uma circunferência, com forte pressão. Corre-se
o risco de deteriorar a peça apertada. Extremidade freqüentemente temperada (figura a seguir).
• Ponta cilíndrica, parte não roscada de diâmetro inferior ao corpo do parafuso, usado para apoiar
ou para penetração. Pode ser curta ou longa (figuras a seguir).
Abaixo seguem alguns exemplos da discriminação dos parafusos de pressão:
• QP M8 x 30 ponta cônica – parafuso de cabeça quadrada ordinária, rosca ISO de diâmetro
nominal 8mm, comprimento útil 30mm e ponta cônica.
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 3737373737
• Hm M10 x 60 ponta plana – parafuso de cabeça sextavada reduzida, rosca ISO de diâmetro
nominal 10mm, comprimento útil 60mm e ponta plana (também encontrado sem indicação do tipo de
ponta).
• Hc M6 x 25 ponta cilíndrica longa – parafuso sem cabeça com sextavado interno, rosca ISO de
diâmetro nominal 6mm, comprimento útil 25mm e ponta cilíndrica longa.
• Cm M5 x 20 ponta com furo de centro – parafuso de cabeça cilíndrica estreita, rosca ISO de
diâmetro nominal 5mm, comprimento útil 20mm e ponta com furo de centro.
• Qm M8 x 15 ponta cilíndrica curta – parafuso de cabeça quadrada reduzida, rosca métrica ISO
de diâmetro nominal 8mm, comprimento útil 15mm e ponta cilíndrica curta.
• M12 x 30 – parafuso sem cabeça com fenda, rosca ISO de diâmetro nominal 12mm, comprimento
útil 30mm e ponta plana.
Parafusos para construções mecânicas
Tomemos duas peças A e B que se deseja tornar solidárias uma à outra (figura a seguir).
Neste caso o corpo do parafuso atravessa livremente as duas peças que, aparafusadas pela porca,
se encontram fixadas entre a cabeça do parafuso e a porca. O que resulta, entre A e B, numa força de
aderência que será suficiente para a ligação das duas peças.
Neste tipo de construção há o empecilho de, no momento do aperto, o corpo do parafuso girar
em conjunto com a porca.
Para se obter um aperto enérgico, é necessário um dispositivo que se oponha a esta rotação.
Para isso a cabeça dos parafusos deve ter:
a) Uma forma prismática (hexagonal ou quadrada), permitindo a imobilização em rotação através
de uma forma apropriada do seu alojamento: ressalto (figura anterior), furo quadrado e ranhura em
T (figuras a seguir).
B
A d
d1
5 l
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
3838383838 – SENAI-RJ
b) Uma “unha” colocada sob a cabeça, desde que haja uma forma de revolução (cilíndrica, esférica,
ou cônica). A unha é forjada bruta desde que o corpo do parafuso também o seja (figuras a seguir).
Ou ainda pode ser usinada e prensada em um furo feito sob a cabeça do parafuso, desde que o
corpo do parafuso seja usinado (figuras a seguir).
A unha se aloja em um furo com um rasgo, feito sobre uma das peças a fixar (observe a última figura).
A imobilização em rotação dos parafusos de cabeça cilíndrica pode igualmente ser obtida pelo apoio
de uma parte usinada da cabeça contra um ressalto, ou ainda, através de unha (figuras a seguir).
60o
B
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 3939393939
Normalização dos parafusos para construção mecânica
Estes parafusos são normalizados de maneira semelhante aos tipos descritos anteriormente:
• Parafusos de cabeça hexagonal, símbolo H.
• Parafusos de cabeça quadrada, símbolo Q.
• Parafusos de cabeça cilíndrica, símbolo CE e símbolo C.
• Parafusos de cabeça redonda, símbolo RE e símbolo RET.
• Parafusos de cabeça escareada, símbolo F/90E, símbolo F/90ET.
• símbolo FB/90E e símbolo FB/90ET.
Estojos
Quando uma peça A deve ser fixada a uma peça maciça B que não pode ser atravessada por um
parafuso de construção mecânica, utiliza-se o estojo, soldado ou aparafusado em B (figuras a seguir).
Em seguida a peça A é fixada à B pela porcaque é aparafusada no estojo.
Os estojos devem ser aparafusados até ficarem travados pela peça B, a fim de que não haja o
desaperto do estojo quando da retirada da porca.
Para distinguir as duas extremidades, os comprimentos roscados são geralmente diferentes, a
extremidade livre é terminada em uma ponta esférica e a extremidade aparafusada em uma ponta e
chanfrada (figura anterior).
Em casos de desmontagens freqüentes, pode-se utilizar os estojos de extremidade articulável.
B
A
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
4040404040 – SENAI-RJ
Após desmontada a porca, o estojo bascula, o que permite a desmontagem da peça, sem que seja
necessária a retirada por completo da porca.
Chumbadores
São utilizados para fixar uma máquina sobre uma fundação maciça. O corpo e a cabeça são imersos
no concreto, e suas formas são feitas com intuito de que se consiga uma boa fixação após a secagem do
cimento. São exemplos de formas: chumbador “rabo de peixe” e chumbador de olhal (figuras a seguir).
Sendo assim, os chumbadores não são desmontáveis.
Porcas
As porcas são elementos de fixação que são aparafusadas e se apóiam sobre uma das peças a
fixar. A superfície de apoio é geralmente plana, podendo ser eventualmente esférica.
A forma exterior da porca é feita de maneira a permitir o encaixe de uma chave de aperto (forma
prismática, forma circular com ranhura etc.).
B
B
A
A
B
A
C
D
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 4141414141
Porcas normalizadas
Para todos os parafusos aplicados a metais, o normal é utilizar a porca hexagonal H com as
mesmas dimensões que a cabeça do parafuso H e com altura igual a 0,8d.
Pode-se utilizar ainda uma porca com a altura maior (Hh), caso o esforço solicitante seja muito grande.
Ou ainda uma porca cuja altura seja menor (Hm), comumente utilizada como contra-porca.
A porca hexagonal pode ter também uma base aumentando a superfície de contato.
Ou ainda pode ter rasgos, para ser travada por pinos.
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
4242424242 – SENAI-RJ
E por fim há ainda a porca hexagonal cega, destinada a proteger a extremidade do parafuso
Além da forma hexagonal, existem também as porcas com formas:
cilíndrica com fenda (c)
porca recartilhada
quadrada (Q)
porca borboleta (o)
porca de quatro braçosporca cruzada
Porcas especiais
São inúmeras as porcas especiais. A seguir veremos apenas três exemplos desses tipos de porcas:
porcas cilíndricas (duas primeiras figuras) e porcas entalhadas (última figura).
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 4343434343
Arruelas
Uma arruela é um disco plano que se interpõe entre a porca e a peça a fixar, visando aumentar
a superfície de apoio e reduzir a pressão de contato.
Por outro lado, o uso de uma arruela evita o atrito entre a porca e a superfície da peça; a
rotação efetua-se entre a porca e a arruela.
As arruelas podem executar outras funções, como: batentes, frenagem de porcas etc.
As arruelas planas podem ter quatro diâmetros para um mesmo parafuso usado (figura a seguir).
Por outro lado, existem as arruelas fendadas que permitem uma desmontagem lateral, sem que para
isso seja necessário retirar a porca (figura a seguir).
Z M MU
L
LL
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
4444444444 – SENAI-RJ
As arruelas pivotantes desempenham a mesma função das arruelas fendadas.
Arruelas elásticas
Seu objetivo é evitar o desaperto do parafuso em relação à porca sob o efeito dos choques e
vibrações. As mais utilizadas são:
Arruela de pressão
Esta é uma mola com somente uma espira e secção quadrada. Tem corte oblíquo, feito nas arestas,
de forma a se encaixarem quando apertada (figura a seguir).
Arruela com serrilhado
São arruelas que possuem pequenas lingüetas que se rebaixam elasticamente quando há o aperto da
porca. O serrilhado pode ser externo, interno ou duplo, e a arruela é plana ou cônica (figuras a seguir).
Arruelas cônicas
São arruelas elásticas de forma cônica, podem ser lisas ou estriadas, conforme figuras a seguir.
w
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 4545454545
Anéis elásticos
Seu objetivo é fazer a imobilização em translação de peças fixas ou rotativas.
Os anéis elásticos podem ser montados alojados em um rasgo na árvore, anel elástico externo; ou no
interior do furo da peça rotativa, anel elástico interno (figuras a seguir).
Pinos
Um pino é um tarugo de metal destinado a tornar duas peças solidárias uma à outra, em rotação ou
em translação, atravessando-as. Ele realiza, portanto, uma ligação por obstáculo (figura a seguir).
O pino deve se manter no alojamento e suportar o esforço transmitido de A para B, porém, sendo
sua seção frágil, ele não pode suportar um esforço excessivo.
A
A A B
C
A
AB
C
A B
PR
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DA
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
4646464646 – SENAI-RJ
Pinos normalizados
Pino cônico (I)
É aquele que, introduzido em um furo do mesmo formato (conicidade 2%), se mantém no lugar por
aperto (figura anterior).
Contrapino (V)
Trata-se de pino feito de um arame semicircular curvado sobre si próprio, formando um olhal em
uma das extremidades (figura a seguir).
Pinos especiais
Pinos ranhurados
São pinos cilíndricos com três ranhuras longitudinais obtidas pelo entalhamento do metal (figura a
seguir). Introduzido em um furo cilíndrico, este pino se mantém no lugar por deformação elástica.
Após a montagem do pino em um furo cilíndrico, as pontas são afastadas
para mantê-lo no lugar.
seção
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 4747474747
Estes pinos podem ter inúmeras variações: ranhura em uma ou nas duas extremidades, ou ainda
uma ranhura central, como mostram as figuras a seguir.
 Pinos elásticos
Estes são obtidos pela calandragem de uma chapa metálica de grande resistência, tendo um chanfro
em uma das extremidades para facilitar a montagem (figura a seguir).
Esses pinos são alojados em um furo cilíndrico, de diâmetro ligeiramente inferior, e se mantêm no
lugar por deformação elástica, sendo de baixo custo e bastante resistentes ao cisalhamento.
Chavetas
Uma chaveta é uma pequena peça em forma de cunha, forçada entre dois órgãos com o objetivo de
torná-los solidários um ao outro (figura a seguir).
A
B
A
B C
A B C
F
F1
F2
F3
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
4848484848 – SENAI-RJ
De acordo com a função, elas são classificadas como: chavetas transversais, colocadas
perpendicularmente ao eixo das peças montadas, e transpassando-as (figura anterior); chavetas longitudinais,
colocadas paralelamente ao eixo central das peças, e forçada entre elas; e chavetas tangenciais, colocadas
perpendicularmente ao eixo central das peças e forçada entre elas (figuras a seguir).
Chavetas transversais
Como mostra a ilustração da chaveta (primeira figura apresentada neste tópico), as duas peças a
montar A e B são encaixadas uma na outra
Utilizando a montagem cônica ou cilíndrica, a chaveta atravessa as duas peças, fixa-se apoiada em
uma peça e força a outra em um sentido contrário ao de desmontagem. Esta é uma ligação por obstáculo,
e a chaveta suporta um esforço de cisalhamento se a montagem transmite um esforço axial ou radial.
Chavetas longitudinais
As chavetas longitudinais têm por objetivo assegurar a ligação em rotação derodas, polias, volantes
etc., com as árvores sobre as quais estão montadas, determinando assim a transmissão de um movimento
radial (segunda figura apresentada).
Este é um enchavetamento livre, no qual as peças montadas são solidárias somente em rotação. Elas
podem deslizar uma sobre a outra, ou também solidárias em translação por outro meio.
Enchavetamento forçado
Utilizam-se as chavetas inclinadas, onde a face superior apresenta uma inclinação de 1% em relação
à face inferior.
Chavetas inclinadas normalizadas
Chaveta com cabeça (figura a seguir)
A chaveta é forçada em seu alojamento através de sua cabeça.
F1
F2
F2
F1
F1
F
A B
C
C
A
B
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 4949494949
O intervalo existente entre a cabeça e a peça B permite a desmontagem da chaveta
Para a transmissão de pequenos esforços, pode-se utilizar uma chaveta com cabeça de dimensões
reduzidas, que se aloja em um rebaixamento feito na árvore (figura a seguir).
Chavetas sem cabeça (figura a seguir)
Suas extremidades são arredondadas. A chaveta é prensada em um rasgo na árvore. A roda deslizará
sobre a árvore e o furo da roda é forçado sobre a chaveta.
Essa chaveta permite uma ligação maior das peças a montar, mas apresenta o inconveniente de
descentrar ligeiramente a árvore em relação ao furo da roda (figura a seguir).
A B
C
A
A corte AA
A B
C
A
A corte AA
A B
d1
d2
o1
o2
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
5050505050 – SENAI-RJ
Enchavetamento livre
Utilizam-se as chavetas paralelas, ou seja, sua face superior é paralela à face inferior.
O fundo do rasgo na árvore é paralelo ao eixo central, assim como o rasgo do furo da roda.
Este tipo de enchavetamento é feito somente para ligações em rotação, por obstáculo, e a chaveta é
submetida a um esforço de cisalhamento, ao qual sua forte seção resiste bem.
A transmissão da rotação se efetua através das faces laterais da chaveta, que são ajustadas lateralmente
com os rasgos. Porém, é recomendável que haja uma folga grande entre a chaveta e o rasgo da roda,
para facilitar a montagem.
Chavetas paralelas normalizadas
Chavetas ordinárias (duas primeiras figuras a seguir)
Podem ser de extremidades arredondadas ou planas. No primeiro caso o rasgo da árvore é feito com
uma fresa de topo (terceira figura a seguir), e a chaveta é prensada neste rasgo.
No segundo caso, o rasgo da árvore é usinado com uma fresa circular (figura a seguir), e a chaveta
desliza sobre o rasgo.
A BC BA
D D
a
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 5151515151
Chavetas fixadas por parafusos (figura a seguir)
São chavetas de extremidades arredondadas, fixadas na árvore por parafusos. Há ainda, no centro,
um furo roscado com o mesmo diâmetro do parafuso (Seção AA) para a desmontagem.
Chaveta meia-lua (figura a seguir)
É um segmento de círculo alojado em um rasgo fresado na árvore.
É de fácil montagem e desmontagem, tratando-se de chaveta simples e econômica, mas de uso
limitado a transmissões de baixos esforços.
Enchavetamento tangencial
A chaveta utilizada neste caso é cilíndrica, e após sua execução é feita uma fresagem oblíqua (figura
a seguir). A árvore é igualmente usinada e a roda tem um furo cilíndrico ortogonal ao furo central, e de
mesmo diâmetro que a chaveta.
A chaveta é forçada e posicionada entre a árvore e a roda, fazendo assim uma ligação completa
entre as duas peças, ou seja, por obstáculo e por aderência.
A chaveta tem sua extremidade roscada, o que permite a fixação através de uma porca.
Seção AA
curso
A
A
elipse
seção A
AA
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
5252525252 – SENAI-RJ
Rebites
Um rebite é uma haste cilíndrica com uma cabeça, cuja extremidade é comprimida, após sua
colocação, formando uma segunda cabeça. Temos, assim, a rebitagem.
Neste caso os rebites não podem ser desmontados. Para facilitar a rebitagem, o metal deverá ser
bastante maleável: utiliza-se comumente o aço doce, o aço extra-doce, o cobre, o latão, o alumínio e o
duralumínio.
Diferentes tipos de rebites
As formas mais comuns de rebites são descritas abaixo.
Rebites com cabeça redonda ( R )
São os mais usados, mas existem ainda os rebites de cabeça redonda com dimensões ampliadas
(Ra), com um anel sob a cabeça (Rb), e com dimensões reduzidas (Rm).
Rebites de cabeça escareada, plana ou abaulada
Neste rebites, o ângulo pode ser 90º, 60º ou 120º (F/90, F/60, F/120).
d
1
5
d
s contra
batedor
RbR
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 5353535353
Rebites de cabeça cilíndrica plana (Css)
Estes são aplicados para pequenos diâmetros.
Rebites de cabeça abaulada (G)
Estes rebites são pouco utilizados.
A rebitagem pode assumir a mesma forma que as cabeças, ou então ser diferente desta.
Todos os rebites vistos anteriormente podem ter igualmente um furo em seu corpo, o que facilita a
formação da rebitagem.
0
,5
d
C
G
PR
OI
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DA
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
5454545454 – SENAI-RJ
Encontram-se também no comércio inúmeros outros tipos de rebites, assim como os rebites ocos,
facilmente rebitados a frio ou ainda os rebites que permitem a formação de rebitagem em uma face
inacessível (figuras a seguir).
Os rebites são comumente utilizados para montagem de vigas em estruturas metálicas e de chapas
em calderaria.
Soldagem
A soldagem consiste na ligação direta entre duas peças, seja por fusão local e interpenetração dos
elementos ligados, seja por meio de um metal ou liga que faça a união entre as duas peças.
Soldabilidade
A facilidade de soldar depende de inúmeros fatores, tais como os descritos a seguir.
Condições físicas
Estão relacionados à temperatura de fusão, dilatação e condutibilidade térmica e elétrica dos materiais
a soldar.
Condições químicas
Dizem respeito à existência ou não de camada de óxido refratário, oxidação maior ou menor segundo
a temperatura de soldagem etc.
Condições metalúrgicas
Referem-se ao recozimento dos materiais à temperatura de soldagem etc.
local
inacessível
rebite POP
rebite LGC
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 5555555555
Classificação
A soldagem pode ser classificada segundo critérios a seguir descritos.
Quanto à natureza da solda
A solda pode ser homogênea ou heterogênea
Quanto à procedência da soldagem
A solda pode ser realizada por pressão, por fusão etc.
Quanto ao modo de aquecimento
A solda pode ser aquecida à chama, a arco, por resistência etc.
Materiais soldáveis
A seguir, estão listados os materiais soldáveis e suas características.
Materiais ferrosos
A soldabilidade é tanto melhor quanto menor o teor de carbono. A presença de enxofre e de fósforo
deve ser evitada.
Cobre e suas ligas
Soldar o cobre é difícil devido à sua grande condutividade térmica, à presença de óxidos livres sobre
o cobre e à oxidação rápida do cobre a altas temperaturas. É possível soldar somente o cobre isento de
oxigênio, latão e bronze.
Alumínio e suas ligas
Esta é uma soldagem difícil devido à camada de alumina que recobre o metal, a qual é necessário eliminar.
Processos de soldagem
Os processos de soldagem utilizados são inúmeros e bastante complexos. Veremos adiante algumas
noções rápidas destes processos.
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
5656565656 – SENAI-RJ
Soldagem por pressãoAs peças a montar, de aço doce, são aquecidas e em seguida pressionadas uma contra a outra, por
choque ou por pressão. Trata-se de procedimento lento e pouco utilizado.
Soldagem por passagem de corrente elétrica
Soldagem por pontos
As chapas a montar são pressionadas uma contra a outra entre dois eletrodos cilíndricos, nos quais
se faz passar uma corrente. Há aí o aquecimento e a ligação, pois as peças estão pressionadas uma
contra a outra para assegurar a interpenetração (figura a seguir).
Soldagem a maçarico
A fusão das bordas das peças a montar e da vareta de metal de deposição é obtida através do calor
produzido pela combustão de um gás (acetileno, hidrogênio, butano) com o oxigênio, na saída de um
maçarico (figura a seguir).
Soldagem contínua
O processo anterior só permite uma soldagem ponto a ponto, porém utilizando-se roletes obtém-se
uma linha contínua de soldagem (figura a seguir).
eletrodo ponto de
 solda
recartilha
Soldagem por fusão – com deposição do metal
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 5757575757
Esta técnica se aplica a todos os metais e ligas soldáveis, com metal de deposição de mesma
natureza que as peças a unir.
Soldagem a arco elétrico
O calor necessário à fusão das bordas das peças a montar e da vareta de metal de deposição é
fornecido através de um arco elétrico. Este é formado entre a vareta (um eletrodo) e as peças (o outro
eletrodo), conforme pode ser visto na figura a seguir.
Esta soldagem pode se efetuar sobre uma atmosfera neutra (argônio, hélio), a fim de evitar a
oxidação do metal devido à alta temperatura. Por outro lado, o argônio facilita a formação do arco
elétrico (figura a seguir).
Brasagem
Ligação realizada por um metal ou uma liga de deposição diferente dos materiais a montar. A
temperatura de fusão da solda é inferior àquela dos metais a soldar.
argônio
eletrodo
2 a 3mm
arco
ar
bico
acetileno
pinça
eletrodo revestido
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
5858585858 – SENAI-RJ
Brasagens utilizadas
• brasagem ao cobre ( cobre puro ou Cu + Zn ou Cu + Ag);
• brasagem à prata ( Ag + Cu ou Ag + Cu + Zn );
• brasagem ao alumínio etc.
Vantagens
Possibilita a montagem de metais de materiais diferentes, ou difíceis de soldar, temperatura de solda
moderada, o que resulta em tensões e deformações reduzidas.
Montagens com solda
São descritas, a seguir, as várias modalidades de montagens com solda
Posição das peças
Montagem ponta a ponta
Refere-se à montagem usada como recobrimento, estando as bordas planas ou rebatidas (figuras A e
B), para recobrimento de chapas (figura C), para cobre-junta simples (figura D) ou dupla (figura E).
A solda pode ser obtida por fusão, a arco ou a chama, ou ponto a ponto, por passagem de corrente
elétrica. Nesses casos, a montagem será sempre um recobrimento ou ainda um cobre-junta.
Os pontos de solda podem estar dispostos sobre uma só linha (figura A), ou sobre duas linhas em
carreira (figura B) ou defasados (figura C). A última figura (D) indica as várias disposições das chapas.
A
B
EDCPR
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BI
DA
 R
EP
RO
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ÇÃ
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 5959595959
Montagens em ângulos
De acordo com as figuras a seguir a solda pode ser exterior, inferior ou dupla. O cordão de solda
pode ser contínuo, descontínuo com elementos em oposição ou alternados.
Preparação das bordas e forma da solda
Solda borda a borda
Solda sobre bordas retas, para chapas finas, com chanfro simples ou em U para chapas médias, e
com chanfro duplo ou duplo U para chapas espessas, como mostra a figura a seguir.
BA C
D
∅ d
p
l l p1
l
∅ d
B C D E FA
A B C D
A
B
A
B C
D
α
α
α ≥ 60°
α
α ≥ 60° α α α α
PR
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
6060606060 – SENAI-RJ
Solda com um só lado (figuras anteriores A, C e F), ou com repetição no lado oposto (figuras
anteriores B, D e E).
Solda em ângulo: cordão de solda com seção triangular, côncava ou convexa (figura a seguir).
Aplicações
Para a fabricação de peças brutas, a soldagem se aplica a dois casos:
• fabricação de um pequeno número de peças, que não justifique a utilização de modelos (moldagem)
ou de matrizes (forjamento); e
• fabricação de peças de grandes dimensões: estruturas, carcaças etc.
Mas, também se aplica a:
• obtenção de peças brutas de todas as dimensões e em todas as indústrias: estruturas carters etc.
• montagem de chapas e perfis, em substituição à rebitagem, em todas as indústrias: serralharia,
caldeiraria, carroceria de automóveis, construção marítima e aeronáutica etc.
Vantagens e inconvenientes da soldagem
Com a soldagem, criam-se peças simples, econômicas, resistentes e de fabricação rápida. Porém,
deve-se ressaltar não só que a viabilidade da solda depende da escolha da forma e dos materiais a serem
utilizados, mas também que as montagens obtidas não são desmontáveis.
e 01 51 02 52 03 04 05
a 3 4 5 5,5 6 7 5,7
A B C
e
a
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 6161616161
Escolha das formas
Determinar a forma e a preparação dos elementos a soldar, a ordem de execução das soldas e seus
acessos, a redução das deformações e dos contornos, é essencial para uma boa soldagem.
Elementos a montar
Deve-se reduzir seu número e sua preparação, procurar formas simples, fáceis de trabalhar, utilizando,
de preferência, os perfis, tubos e chapas comerciais, eventualmente os elementos forjados e usinados
(figuras a seguir).
Soldas
Elas devem estar acessíveis, não estar sujeitas a grandes esforços ou a choques e devem ser em
número e comprimento reduzidos.
Deformações e contrações
O aquecimento brutal e local das peças a montar determina uma forte dilatação e uma diminuição da
resistência mecânica da zona aquecida.
O restante das peças está frio e rígido e dificulta a dilatação e a contração da parte aquecida. Isto
gera os acúmulos de tensão, as deformações permanentes, as fissuras e por vezes a ruptura.
Para reduzir estes inconvenientes, utilizam-se as soldas simétricas (em X ou duplo U ), fazendo as
linhas de solda sobre os eixos de simetria.
Molas
Conceito e classificação
As molas são dispositivos utilizados para impulsionar ou amortecer peças num conjunto mecânico.
Existem diversos tipos, porém as helicoidais são as mais empregadas. Essas classificam-se em: de
tração e de compressão.
estojo soldado parafuso
F
PR
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BI
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
6262626262 – SENAI-RJ
Quanto à seção, a mola pode ser circular, quadrada e retangular.
Nas molas de tração como nas de compressão, são especificados no desenho os seguintes elementos:
• diâmetro do fio (d);
• diâmetro interno da espira (Di);
• comprimento livre da mola (Lo); e
• número de espiras.
Outros tipos de molas
Torção
Normalmente utilizada em suspensão de automóveis.
m d
D
e
Lo
d
D
m D
i
D
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L o
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δ
Hélice cilíndrica de
seção retangular
A
α
l M
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 6363636363
As informações anteriores supõem, em cada caso, que a carga seja axial, induzindo uma tensão
torcinal nas molas. A mola de torção é aquela que oferece resistência a um momento tendente a
enrolá-la mais ainda. Um exemplo é o da mola do sistema Bendix do motor de partida dos automóveis.
Flexão
As mais usadas são as espirais e normalmente são utilizadas em portas de enrolar, recuo da máquina
de furar etc.
Prato
Éformada por uma pilha de arruelas denominadas Belleville e montadas com concavidades
convenientemente dispostas.
Normalmente são aplicadas para amortecimento de choques ou compensar folgas axiais.
Características e aplicações
As molas, elementos de máquinas comuns e de grande importância, são empregadas para diversos
objetivos:
• absorver energia de cargas subitamente aplicadas, como no caso das molas de suspensão de
automóveis e do material rodante ferroviário;
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
6464646464 – SENAI-RJ
• atuar como reservatório de energia, como nos relógios;
• assegur uma pressão ou força, como nos casos de pressão entre superfícies de atrito das embreagens
e da manutenção do contato entre um tucho e o ressalto, came ou excêntrico em que se apóia; e
• amortecer vibrações.
Apresentaremos inicialmente, as molas helicoidais de compressão, as quais podem ser constituídas
de arame com seção circular, quadrada ou retangular.
Nas figuras são mostrados alguns tipos de molas helicoidais de compressão, ilustrando quatro métodos
de acabamento das extremidades.
Dimensões nominais de materiais para molas
Nos países de sistema métrico, o diâmetro do arame varia, em geral de 0,1mm em 0,1mm até 1mm,
em seguida de 0,2mm em 0,2mm até 2mm, depois de 0,5mm em 0,5mm até 10mm e daí por diante,
em valores inteiros de milímetro.
Altura da mola fechada e comprimento da mola livre
A altura da mola fechada é seu comprimento total quando a mola é comprimida até que se toquem
entre si todas as espiras adjacentes.
O comprimento da mola quando livre é seu comprimento quando nenhuma carga atua sobre ela.
Cálculo de molas helicoidais
O cálculo de molas envolve, normalmente, um processo de tentativas e aproximações sucessivas.
Algumas vezes, infelizmente, as limitações de espaço estabelecem restrições a certas dimensões,
como é o caso, por exemplo, da montagem de molas do interior de furos de diâmetro fixado.
sadamroF
sedadimertxe
A
satrebasedadimertxE
sadahliremseoãn
B
sadahcefsedadimertxE
sadahliremseoãn
C
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D
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 6565656565
Em qualquer caso, quando uma ou mais variáveis devem ter seus valores arbitrados, o projetista
deverá fazer várias tentativas e, então, escolher a solução que lhe parecer melhor.
Materiais usados nas molas helicoidais
Em geral, os aços de mola são de alto teor de carbono (usualmente mais do que 0,5%C), tratados
termicamente e trabalhados a frio para um alto limite elástico. Um grande limite elástico é importante
para as molas a fim de permitir uma grande deflexão obedecendo à lei de Hooke. As molas helicoidais
são enroladas a frio, até o diâmetro de arame de, aproximadamente, 1/2 pol. (12,7mm), e a quente
quando o diâmetro do arame ultrapassar o valor acima citado. O material pode ser tratado termicamente
antes de enrolar (nos pequenos diâmetros) ou depois da mola enrolada. Quando o arame tratado
termicamente é enrolado a frio, devem ser aliviadas as tensões depois do enrolamento mediante
aquecimento à temperatura aproximada de 260 graus centígrados (500 graus Fahrenheit) durante 15 a
60 minutos, conforme as dimensões da mola.
Arame estirado para mola
(ASTM A227-47) – é um material de baixo custo, que pode ser obtido em tamanhos de 0,035 pol. a
9/16 pol., indicado quando as tensões são baixas e as condições de serviço não são severas. É enrolado
a frio e não é temperado ou revenido. Seu teor de carbono varia de 0,60 a 0,71. Os defeitos de
superfície são mais prováveis neste material do que nos de melhor qualidade.
Arame corda de piano
(ASTM A228-48) – é estirado a frio (80% de redução) e feito de aço de alto teor de carbono,
apresentando uma excelente superfície, com teor de carbono variando de 0,7% a 1%. É enrolado a frio.
Comercialmente pode ser obtido em tamanhos variando de 0,004pol. a 0,156pol. É o melhor material
existente para tamanhos inferiores a 1/8 pol.
Arame para mola temperado em óleo
(ASTM A229-51) – é estirado a frio para o diâmetro desejado (redução de 50% a 70%) e, então,
temperado e revenido. Esse material é usualmente enrolado a frio e, depois, aliviado de tensões. Sua
superfície poderá não ser a melhor.
Arame de mola de válvula
(ASTM A230-47) – é um arame de alta qualidade, temperado em óleo e com excelente estado de
superfície. É usado para condições de serviço severas.
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
6666666666 – SENAI-RJ
Molas enroladas a quente
Usualmente em arames de diâmetro acima de 3/8 a 1/2 pol., as molas são fabricadas seja em aço-
carbono seja em aço especial, temperadas e revenidas depois de enroladas. Se o material original for
estirado a quente, a superfície ficará descarbonetada até certa profundidade e o módulo aparente de
elasticidade será um pouco mais baixo. Se o custo puder ser coberto, a superfície descarbonetada pode
ser removida por meio de esmerilhamento sem centro.
Arame recozido
É algumas vezes usado por motivos particulares e a mola é tratada termicamente depois de enrolada.
Fatores que afetam a resistência à fadiga das molas
Para as molas submetidas a altas tensões de trabalho e cargas repetidas, o estado da superfície é
vitalmente importante. Qualquer ligeiro defeito, como fendas, picadas, marcas de ferramentas, fissuras
de têmpera, incisões ou arranhões acidentais, podem resultar em falha por fadiga.
A perda superficial de carbono é um sério fator de enfraquecimento à fadiga, especialmente em
barras estiradas a quente. Uma superfície com baixo carbono corresponde a um aço de baixa resistência.
Nela a tensão é máxima e, por ela, a falha por fadiga começará.(Quando a carga é estática, algumas
incidências de tensões superficiais acima da resistência ao escoamento não prejudicarão, pois o
escoamento é localizado). A proteção da superfície, em ambientes corrosivos, pode ser obtida com
revestimentos de cádmio ou de outros elementos. Entretanto, sendo o material utilizado no revestimento
mais fraco do que o aço, atuará como uma fonte de falha por fadiga.
Molas de tração
Estas molas são, em geral, enroladas com as espiras tocando-se entre si e a tensão inicial é criada
pela força a aplicar na mola quando as espiras estão a ponto de se separarem.
A lei de Hooke só é aplicável depois que a tensão inicial é atingida.
O ponto fraco das molas de tração é, em geral, o ponto em que a espira é dobrada para fazer a alça.
No caso de a carga ser de fadiga, o raio de curvatura das extremidades dobradas deve ser tão grande
quanto possível. Além do efeito de concentração de tensões, o ponto de dobramento fica sujeito a
esforços de torção e flexão, sendo o momento fletor aproximadamente igual ao de torção.
P d
D
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 6767676767
Molas em lâminas
As molas em lâmina podem apresentar-se como vigas em balanço.
Feixe de molas
Se as molas planas de resistência uniforme forem divididas, como está indicado pelas linhas pontilhadas
da figura acima, obtêm-se os mesmos esforços de tensão e deflexão, considerando-se que os efeitos
do atrito sejam desprezados.
Obtêm-se, assim, um feixe de molas em lâminas, com todas as lâminas da mesma espessura.
Os materiais usados são praticamente os mesmos utilizados nas molas helicoidais de arames
laminados a quente, principalmente os SAE 1095, 6150-60, 9 250-60.
Mola anelar
Tem a forma de um anel e é usada em vedadores de óleo etc.
Mola motriz
Lâmina fina, enrolada em espiral fixa na extremidade interna, usada como fonte de energia para
movimentarbrinquedos, relógios, porta-escova de motores elétricos etc.
Outros tipos de molas
l
f1
f2
F1
F
l
h
b
f
F
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
6868686868 – SENAI-RJ
Mola tipo cabelo, arame
Lâmina enrolada em espiral sem nenhum contato entre as espiras; constitui mecanismo delicado e
sensível, usado em instrumento de precisão, relógios de pulso etc.
Mola Belleville
É um disco cônico com um furo central, usada para grandes cargas, em condições de espaço e
deflexão limitadas, e quando uma curva carga-deflexões não retilínea for vantajosa.
Mola voluta
Formada de uma lâmina relativamente larga, enrolada segundo uma hélice cônica (tronco de cone)
com superposição das espiras. É usada quando são exigidas peças muito compactas e características de
amortecimento, pelo atrito entre as espiras, e de valor crescente da constante da mola.
Mola espiral de extremidades livres
É formada por uma lâmina delgada em espiral com extremidade interna livre. Usada quando for
necessária uma força praticamente constante para todas as deflexões. Pode suportar grandes deflexões.
Mola de borracha
Apresentam-se em variadas formas. Comumente usadas em montagens para isolar vibrações,
possuem alta capacidade de armazenar energia por unidade de volume e trabalham bem à compressão
e ao cisalhamento. Outros materiais são empregados com a mesma finalidade, inclusive o ar.
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 6969696969
Concluindo, em muitos casos, como no projeto de molas delicadas para instrumentos de precisão,
os problemas incomuns que surgem exigirão conhecimento especializado. Se um certo tipo de mola
deve ser produzido em quantidade, protótipos devem ser construídos e testados para se ter a certeza
de que as características desejadas foram, de fato, alcançadas.
Para as molas sujeitas à fadiga, o fator mais importante a considerar é o estado da superfície. Deve-
se notar que uma contusão acidental, em uma mola tensionada, será certamente causa de uma falha
depois.
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
7070707070 – SENAI-RJ
Vamos praticar?
1. Indique com C as alternativas corretas, e com I as incorretas.
( ) Todo mecanismo comporta um certo número de peças montadas umas sobre as outras,
algumas são fixas e outras são móveis.
( ) Dois fatores que influem nas montagens em construções mecânicas são a natureza da ligação e
a forma das peças.
( ) A natureza da ligação pode ser: ligação completa, ligação incompleta e ligação elástica.
( ) As montagens podem ser diretas ou por intermédio do órgão de ligação, e as ligações podem ser
permanentes ou desmontáveis.
( ) A forma das peças pode ser: plana, cilíndrica, cônica, esférica, prismática e helicoidal.
2. Complete as alternativas abaixo corretamente.
a) Uma superfície ____________________ é de difícil obtenção, mas em compensação, se as
peças são bem __________________ a centragem é perfeita.
b) Em uma superfície _____________________ o ajuste deve ser sensível e de grande precisão,
além das duas peças serem bem centradas.
c) Em uma superfície helicoidal, a usinagem é fácil, mas o ajuste é ________________ e a
____________________ ruim.
3. Assinale com X as alternativas corretas abaixo.
( ) A direção e o sentido dos esforços a transmitir influenciam na escolha da montagem, permitindo
a determinação da natureza da deformação suportada pelas peças.
( ) A intensidade das forças aplicadas influencia na escolha da montagem, permitindo o cálculo da
seção do órgão a montar.
( ) A influência do meio de ligação utilizado é dividida em duas categorias: ligação por obstáculo e
ligação por aderência.
( ) A ligação por obstáculo não é uma ligação positiva.
( ) A ligação por aderência é uma ligação positiva.
( ) A ligação é dita positiva quando há desmontagem ou destruição do elemento de montagem para
separar as duas peças.
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
SENAI-RJ – 7171717171
4. Complete as afirmativas abaixo corretamente.
a) Uma superfície cilíndrica, na qual entalham-se ranhuras ______________________ que fazem
aparecer saliências chamadas de _______________, é uma ________________________.
b) Uma haste cilíndrica roscada é chamada de ___________________ e um furo cilíndrico
roscado é chamado de ________________________.
c) Uma rosca é definida por cinco elementos, a saber: __________________ nominal,
__________________, _______________ de _________________, ________________ do
___________________, ____________________ de ___________________.
d) Rosca ___________________ é uma rosca cujas formas de ______________ obedecem a
uma ___________________ internacional, o que permite a intercambialidade entre peças de
construção.
5. Complete as afirmativas abaixo corretamente.
a) Um _______________________________ é uma haste roscada com uma cabeça cuja
forma permite o _______________________________ do parafuso.
b) Há quatro maneiras de se classificar os parafusos. Quanto ao modo de atuação, eles são de
______________________ ou de ______________________. E quanto à natureza dos materiais das
peças a fixar, são eles de ______________ e de _________________________.
c) Os parafusos de montagem fazem uma ligação por ______________________ entre as peças.
d) No caso dos parafusos de ____________________________, não se faz um aperto enérgico,
mas sim __________________________ a fim de que o limite elástico não seja ultrapassado.
6. Faça a relação entre as siglas, na coluna à esquerda, e as designações, na coluna à direita.
a) Q ( ) parafuso de cabeça escareada com fenda
b) CHc ( ) indicação de rosca à esquerda
c) FB/90 ( ) parafuso de cabeça sextavada com rosca métrica ISO de diâmetro nominal
8mm e comprimento útil 60mm
d) M8 ( ) parafuso de cabeça cilíndrica
e) C ( ) parafuso de cabeça cilíndrica com sextavado interno
f) F/90 ( ) parafuso de cabeça quadrada
g) H ( ) rosca métrica ISO com diâmetro 8mm
h) CB ( ) parafuso de cabeça cilíndrica com fenda, rosca métrica ISO de diâmetro nominal
6mm, passo fino 0,15mm e comprimento útil 30mm
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Elementos de Máquinas – Elementos de Fixação
7272727272 – SENAI-RJ
i) FHc/90 ( ) parafuso de cabeça sextavada
j) Re ( ) parafuso de cabeça escareada com sextavado interno
l) H M8 x 60 ( ) parafuso de cabeça escareada com fenda, rosca métrica ISO à esquerda,
diâmetro nominal 5mm e comprimento útil 25mm.
m) C M6 x 0,75 x 30
n) F/90 M5Re x 25
7. Faça a correlação entre as simbologias, na coluna à esquerda, e a designação, à direita.
a) Cm ( ) Parafuso de cabeça quadrada ordinária
b) Hc ( ) Parafuso de cabeça sextavada reduzida
c) M8 x 15 ponta cônica ( ) Parafuso de cabeça cilíndrica reduzida
d) Qm ( ) Parafuso de cabeça quadrada reduzida
e) Qp ( ) Parafuso sem cabeça com sextavado interno
f) Hm ( ) Parafuso sem cabeça com fenda, rosca ISO de diâmetro nominal
8mm, comprimento útil 15mm e ponta cônica.
8. Complete as afirmativas abaixo corretamente.
a) Os parafusos de pressão são solicitados por um esforço de _______________________ e não de
____________________________.
b) Quando se deseja obter uma ligação por aderência entre duas peças utilizando parafusos de
pressão, pode ser utilizada ponta _____________________ ou ponta ______________.
c) Quando se deseja imobilizar uma das peças em rotação, o tipo de ponta utilizada será
__________________.
9. Complete as afirmativas abaixo corretamente.
a) Utilizando parafusos para construções mecânicas, é feita uma ligação por ______________ entre
as duas peças.
b) Nas montagens que utilizam os parafusos para