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UNIVERSIDADE ANHANGUERA EDUCACIONAL CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA EDUCACIONAL DE NITERÓI CURSO ENGENHARIA DE PRODUÇÃO – 9A MANHÃ RELATÓRIO CIENTÍFICO: ELEMENTOS DE MÁQUINAS – FIXAÇÃO Por Letícya Batista Oliveira Barroso Sarah Almeida Franco Niterói 2018 UNIVERSIDADE ANHANGUERA EDUCACIONAL CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA EDUCACIONAL DE NITERÓI CURSO ENGENHARIA DE PRODUÇÃO – 9A MANHÃ RELATÓRIO CIENTÍFICO: ELEMENTOS DE MÁQUINAS – FIXAÇÃO Por Letícya Batista Oliveira Barroso RA: 164907311050 Sarah Almeida Franco RA: 168747211050 Trabalho desenvolvido na disciplina de Elementos de Máquinas apresentado à Universidade Anhanguera Educacional como exigência para a avaliação na Atividade Autodesenvolvimento, sob orientação do professor Luiz Antonio Campagnac. Niterói 2018 ELEMENTOS DE FIXAÇÃO Os elementos de fixação são componentes responsáveis por unir conjuntos de peças, formando uma composição mecânica, seja uma máquina ou uma ferramenta elaborada. São divididos em duas categorias, de união móvel e permanente. Os elementos de união permanente são aqueles que, uma vez instalados, não podem ser retirados sem serem danificados ou danificarem as peças unidas, por exemplo, como rebites e soldas. Os elementos de união móvel ou temporário são mais comuns, são aqueles que podem ser instalados, removidos ou substituídos sem serem danificados e nem danificarem as peças unidas. Deve-se tomar cuidado na escolha dos elementos de fixação, tanto dos móveis quanto dos permanentes, pois geralmente eles são os componentes mais frágeis da composição. Elemento de fixação permanente: Rebites Os rebites são peças fabricadas em aço, alumínio, cobre ou latão. Unem rigidamente peças ou chapas, principalmente, em estruturas metálicas, de reservatórios, caldeiras, máquinas, navios, aviões, veículos de transporte e treliças. A fixação das pontas da lona de fricção do disco de embreagem de automóvel é feita por rebites. Outro exemplo de aplicação, visto na mesma figura, é a fixação da lona de fricção da sapata de freio de automóvel. O rebite também é usado para fixação de terminais de cintas e lona. Tipos de rebite e suas proporções A fabricação de rebites é padronizada, ou seja, segue normas técnicas que indicam medidas da cabeça, do corpo e do comprimento útil dos rebites. No quadro a seguir apresentamos os comprimentos do rebite antes de ser remanchado. Os valores que aparecem nas ilustrações são constantes, ou seja, nunca mudam. 2xd para um rebite significa que o diâmetro da cabeça desse rebite é duas vezes o diâmetro do seu corpo. Se o rebite tiver um corpo com diâmetro de 5 mm, o diâmetro de sua cabeça será igual a 10 mm. O quadro apresenta alguns tipos de rebite, segundo a forma de suas cabeças. Mas é grande a variedade dos tipos de rebite. Um mecânico precisa conhecer o maior número possível para saber escolher o mais adequado a cada trabalho a ser feito. Em estruturas metálicas, você vai usar rebites de aço de cabeça redonda: Diâmetros padronizados: de 10 até 36 mm (d). Comprimentos úteis padronizados: de 10 até 150 mm (L). Em serviços de funilaria você vai empregar, principalmente, rebites com cabeça redonda ou com cabeça escareada. Veja as figuras que representam esses dois tipos de rebites e suas dimensões: Defeitos de rebitagem Os principais defeitos na rebitagem são devidos, geralmente, ao mau preparo das chapas a serem unidas e à má execução das operações nas fases de rebitagem. Defeitos causados pelo mau preparo das chapas: Furos fora do eixo, formando degraus. Defeitos causados pelo mau preparo das chapas: Chapas mal encostada. Defeitos pela má execução das operações de rebitagem: Aquecimento excessivo do rebite. Defeitos pela má execução das operações de rebitagem: Rebitagem descentralizada. Defeitos pela má execução das operações de rebitagem: Mau uso das ferramentas para fazer a cabeça. Defeitos pela má execução das operações de rebitagem: O comprimento do corpo do rebite é pequeno em relação à espessura da chapa. Rebites de repuxo tipo “POP” O rebite de repuxo conhecido por “rebite pop”. É um elemento especial de união, empregado para fixar peças com rapidez, economia e simplicidade. Abaixo mostramos a nomenclatura de um rebite de repuxo. Os rebites de repuxo podem ser fabricados com os seguintes materiais metálicos: aço-carbono; aço inoxidável; alumínio; cobre; monel (liga de níquel e cobre). Pistola de rebite de repuxo Uma pistola de rebite de repuxo é uma ferramenta utilizada para ajustar estes tipos de rebites no lugar. Normalmente oferecido em dois tipos, pneumáticos e manuais, a pistola de rebite é usada na fabricação de folha de metal onde uma costura soldada não é necessária ou não é prática. Estes tipos de rebites pop vêm em uma variedade de tamanhos e estilos. Todos eles partilham uma característica comum: uma haste que se assemelha a uma haste longa saliente que se projeta para fora do topo do rebite que é inserido dentro das mandíbulas da pistola. Quando acionado este dispositivo extrai a cabeça do rebite através do corpo do rebite, expandindo-a de modo que ele liga duas ou mais peças de chapa de metal em conjunto. O rebite pop recebe o seu nome a partir do som revelador que ele faz quando é completamente apertado. Como a arma aperta o rebite, a cabeça dele se desprenda da haste e faz um som de estalo. A haste é então descartada da arma, e outro rebite é inserido dentro das mandíbulas para ser fixado. Enquanto a pistola de rebite pneumática é operada por um simples puxar de gatilho, o equipamento manual é firmemente apertado até que o rebite seja instalado. Este método de compressão repetitiva pode se tornar muito difícil e cansativo, depois de apenas instalar alguns poucos rebites. Remoção de rebites Os rebites são uma opção durável e barata que você pode usar no lugar de soldas pontuais ou parafusos. Porém, os rebites podem se esticar e ficar soltos, necessitando remoção. Há diversas maneiras de retirar os rebites, e você pode aprender como fazer isso sem distorcer os furos já feitos, permitindo assim uma troca fácil e profissional. Removendo rebites com uma furadeira e uma esmerilhadeira: Desbaste o quanto puder da cabeça do rebite com uma esmerilhadeira e um disco de desbaste. Tome cuidado para não desbastar o metal ao redor do rebite. Use um punção pequeno e um martelo para levar a espiga até metade do rebite. Isso criará um furo inicial que ajudará a guiar a broca da furadeira. Escolha uma broca menor do que o rebite. Use a furadeira para retirar a parte da espiga que sobrou. A furadeira deverá furar exatamente o centro da espiga, para não alargar o buraco. Isso fará um furo guia para o próximo passo. Mude para uma broca do mesmo tamanho do rebite, e retire com cuidado a espiga usando a furadeira. Removendo o rebite com um formão: Corte fora a cabeça do rebite colocando um formão rente ao metal logo abaixo dela. Use um martelo de 1,3 kg para bater na extremidade do formão até que a cabeça do rebite seja removida. Use um punção para retirar a espigado rebite. Se ela estiver resistente, siga as instruções para perfurar dadas acima. Removendo o rebite com uma ferramenta apropriada: Compre uma ferramenta própria para a remoção de rebites com o tamanho de broca e de guia apropriados. A ferramenta pode vir com uma variedade de guias e brocas, ou você pode precisar comprar acessórios extras para o tipo de rebite que quer remover. Encaixe a ferramenta numa furadeira. Deslize o guia e as brocas para a posição correta na ferramenta. Ajuste a profundidade da broca para que só o rebite seja removido. Remova o rebite. Elementos de fixação temporários Pinos e cavilhas: Os pinos e cavilhas têm a finalidade de alinhar ou fixar os elementos de máquinas, permitindo uniões mecânicas, ou seja, uniões em que se juntam duas ou mais peças, estabelecendo, assim, conexão entre elas. A diferenciação entre pinos e cavilhas leva em conta o formato dos elementos e suas aplicações; tolerâncias de medidas, acabamento superficial, material e tratamento térmico, por exemplo, pinos são usados para junções de peças que se articulam entre si e cavilhas são utilizadas em conjuntos sem articulações. Pinos Carvilha Tipo de Pinos: Pino cônico: ação de centragem. Pino cônico com haste roscada: A ação de retirada do pino de furos cegos é facilitada por um simples aperto da porca. Pino cilíndrico: Requer um furo de tolerância rigorosa e é utilizado quando são aplicadas as forças cortantes. Pino elástico ou pino tubular partido: apresenta elevada resistência ao corte e pode ser assentado em furos com variação de diâmetro considerável. Pino de águia: Serve para alinhar elementos de máquinas. A distância entre os pinos deve ser bem calculada para evitar o risco de ruptura. Cavilhas: A cavilha é uma peça cilíndrica, fabricada em aço, cuja superfície externa recebe três entalhes que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos entalhes determinam os tipos de cavilha. Sua fixação é feita diretamente no furo aberto por broca, dispensando-se o acabamento e a precisão do furo alargado. Tabela de especificação: Contrapino ou cupilha: Este elemento de fixação é uma haste ou arame com forma semelhante a um meio-cilindro, porém, dobrado de modo a formar uma cabeça e duas pernas desiguais. Devido ao formato das pernas, que são viradas para trás, a saída do pino ou da porca durante a vibração das partes é impedida. Sua função principal é travar outros elementos de máquinas como porcas. Parafuso: É uma peça formada por um corpo cilíndrico e uma cabeça, a qual pode ter várias formas. São utilizados na união não permanente das peças. Os parafusos se diferenciam pela forma de rosca, da cabeça, da haste e do tipo de acionamento. As roscas encontradas nos parafusos permitem a união e a desmontagem das peças. Os filetes das roscas apresentam diversos perfis uniformes, que dão nome às roscas. O tipo de acionamento está relacionado com o tipo de cabeça do parafuso. O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico, totalmente roscado ou apenas parcialmente. Essas diferenças permitem determinadas pelas funções dos parafusos, permite classificá-los em quatro categorias: parafusos passantes, parafusos não-passantes, parafusos de pressão, parafusos prisioneiros. Partes de um parafuso Distinguem-se em três partes básicas: Cabeça, corpo e rosca. Cabeça: permite apoiar o parafuso ou imprimir lhe um movimento giratório com a ajuda de ferramentas adequadas; Corpo: é a parte do cilindro que está sem rosca (em alguns parafusos a parte do corpo pode tomar algumas formas, sendo as mais comuns à quadrada e a nervada). Rosca: é a parte que tem fabricado o sulco. Cada elemento da rosca tem o seu próprio nome; se denomina filete ou fio a parte saliente do sulco, fundo ou raiz à parte mais baixa e crista a mais saliente. Principais tipos de parafusos Roscas: As roscas são sulco em alto ou baixo relevo em parafusos, porcas ou outro matéria. Serve para definir o encaixamento perfeito dos dois matérias, através de movimento helicoidal. Roscas paralelas: A única função das roscas paralelas é de fixar a conexão no pórtico. Roscas cônicas: As roscas cônicas possuem duas funções: Para fixar a conexão e para a Vedação (mesmo com a ajuda de um selante, como por exemplo, fitas PTFE). Tipos de Roscas: A rosca é formada por um ou mais filetes em forma de hélice. Podemos definir a hélice como sendo uma curva descrita num cilindro através de um ponto animado de dois movimentos uniformes: Movimento de rotação em torno do eixo do cilindro; Movimento de translação paralelo ao eixo do cilindro. Podemos resumir as propriedades de uma rosca da seguinte maneira: A qualquer instante as distâncias percorridas em rotação e translação são proporcionais. Duas roscas tendo os mesmos avanços, sentido de giro e diâmetro podem coincidir e correr uma sobre a outra girando no cilindro gerador. Classificação das roscas: Podemos classificar as roscas de quatro maneiras: Pela forma do perfil: Triangulares (de diferentes ângulos); Quadradas e retangulares; Trapezoidais (de diferentes ângulos); Arredondadas e circulares. Pelo sentido da hélice: Rosca direita; Rosca esquerda. Pelo numero de hélices independentes e paralelas: Rosca simples de uma entrada; Rosca múltipla de duas ou mais entradas. Pela localização da rosca na peça: Roscas externas (parafusos e fusos); Roscas internas (porcas). Rosca Métrica ISO (perfil triangular) A rosca métrica ISO de perfil triangular, caracteriza-se por: Dimensões em milímetros; Perfil triangular; Ângulo da rosca 60° Rosca Unificada Em Novembro de 1948 um acordo entre a Inglaterra, os Estados Unidos e Canada adotou arosca Unificada como único padrão para todos os países que usam a polegada como unidade. Em 1965 a BSI (British Standards Institution) lançou uma política de orientação na qual as organizações deveriam considerar as roscas BSW, BSFand BA como obsoletas. A primeira escolha para substituição para novos Projetos seria a rosca métrica ISO, sendo a rosca ISO com medidas em polegadas (Unificada) a segunda escolha. A rosca unificada possui perfil triangular igual ao perfil ISO. Suas dimensões são padronizadas em polegadas. Porcas As porcas são elementos de fixação em conjunto com um parafuso. Porca é uma peça de forma prismática ou cilíndrica geralmente metálica, com um furo roscado no qual se encaixa um parafuso, ou uma barra roscada. Em conjunto com o parafuso, a porca é um acessório amplamente utilizado na união de peças. A parte externa tem vários formatos para atender a diversos tipos de aplicação. Assim, existem porcas que servem tanto como elementos de fixação como transmissão. TIPOS DE PORCAS Para aperto manual são mais usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e recartilhada baixa. Sextavadas: Utilizadas para segurar a carga no sistema tirante pela proteção ou ajuste determinado no projeto. Usos diversos, em automóveis, residências e indústria. Quadrada: Uso diversos, em automóveis, residências e indústrias. Recartilhadas:Para aperto manual são mais usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e recartilhada baixa. Borboletas: A porca borboleta tem saliências parecidas com asas para proporcionar o aperto manual. Geralmente fabricada em aço ou latão, esse tipo de porca é empregado quando a montagem e a desmontagem das peças são necessárias e frequentes. Cegas: A porca cega baixa e cega alta, além de propiciarem boa fixação, deixam as peças unidas com melhor aspecto. Nesse tipo de porca, uma das extremidades do furo rosqueado é encoberta, ocultando a posta do parafuso. A porca cega pode ser feita de aço ou latão, é geralmente cromada e possibilita um acabamento de boa aparência. Auto travante ou Parlok: Essa porca possui nylon em seu interior, que trava a porca no parafuso. Usadas para ajuste axial em (eixos de máquinas). Castelo: A porca castelo é uma hexagonal com seis entalhes radicais, coincidentes dois a dois, que se alinham com um furo no parafuso, de modo que uma cupilha possa ser passada para travar a porca. Rápidas: Para montagem de chapas em locais de difícil acesso, podemos utilizar as porcas. Arruelas Uma arruela ou anilha, é um disco fino com um furo, geralmente no meio. Ela é utilizada normalmente para suportar a carga de um parafuso. Outras utilizações são como espaçadores, mola (arruelas onduladas), almofada de desgaste, e dispositivo de bloqueio (i.e. arruela de pressão: utilizada para que evite que a porca escape do parafuso com a trepidação). Arruelas são geralmente metálicas ou de plástico. Parafusos de alta qualidade necessitam de arruelas temperadas para evitar a perda da pré- carga após a aplicação do torque. Arruelas também são importantes pare evitar a corrosão galvânica, particularmente isolando parafusos de aço de superfícies de alumínio. TIPOS DE ARRUELA Lisa: Além de distribuir igualmente o aperto, a arruela lisa tem, também, a função de melhorar os aspectos do conjunto. A arruela lisa por não ter elemento de trava, é utilizado em órgão de máquinas que sofrem pequenas vibrações. Pressão: A arruela de pressão é utilizada na montagem de conjuntos mecânicos, submetidos a grandes esforços e grandes vibrações. A arruela de pressão funciona, também. Como elemento de trava, evitando o afrouxamento do parafuso e da porca. É, ainda, muito empregada em equipamentos que sofrem variação de temperatura (automóveis, prensas e etc.). Dentada: Muito empregada em equipamento sujeitos a grandes vibrações, mas com pequenos esforços, como, eletrodomésticos, painéis automotivos, equipamentos de refrigeração etc. O travamento se dá entre o conjunto parafuso/porca. Os dentes inclinados das arruelas formam uma mola quando são pressionados e se encravam na cabeça do parafuso. Serrilhada: A arruela serrilhada tem, basicamente, as mesmas funções da arruela dentada. Apenas suporta esforços um pouco maiores. É usada nos mesmos tipos de trabalho que a arruela dentada. Ondulada: A arruela não tem cantos vivos. É indicada, especialmente, para superfícies pintadas. Evitando danificação do acabamento. É adequada para equipamentos que possuem acabamento externo construído de chapas finas. Travamento com orelhas: Utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da peça. Em seguida, dobra-se uma aba de orelha envolvendo um dos lados chanfrado do conjunto porca/parafuso. Perfilados: É uma arruela muito utilizada em montagens que envolvem cantoneiras ou perfis em ângulo. Devido ao seu formato de fabricação, este tipo de arruela compensa os ângulos e deixa perfeitamente paralelas a serem parafusadas. Anéis Elásticos: O anel elástico é um elemento usado em eixos ou furos, tendo como principais funções: Evitar deslocamento axial de peças ou componentes. Posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto deslizante sobre o eixo Deslocamento axial é o movimento no sentido longitudinal do eixo. Esse elemento de máquina é conhecido também como anel de retenção, de trava ou de segurança. Chavetas É um elemento mecânico fabricado em aço. Sua forma, em geral, é retangular ou semicircular. A chaveta se interpõe numa cavidade de um eixo e de uma peça. A chaveta tem por finalidade ligar dois elementos mecânicos. Classificação As chavetas se classificam em: Chavetas de cunha; Chavetas paralelas; Chavetas de disco. Chavetas de cunha As chavetas têm esse nome porque são parecidas com uma cunha. Uma de suas faces é inclinada, para facilitar a união de peças. As chavetas de cunha classificam-se em dois grupos: Chavetas longitudinais; Chavetas transversais. Chavetas longitudinais São colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes etc. Podem ser com ou sem cabeça e são de montagem e desmontagem fácil. As chavetas longitudinais podem ser de diversos tipos: encaixada, meia- cana, plana, embutida e tangencial. Sua inclinação é de 1:100 e suas medidas principais são definidas quanto a: Altura (h) Comprimento (L) Largura (b) As chavetas longitudinais podem ser de diversos tipos: encaixada, meia-cana, plana, embutida e tangencial. Veremos as características de cada desses tipos. Chavetas encaixadas São muito usadas. Sua forma corresponde à do tipo mais simples de chaveta de cunha. Para possibilitar seu emprego, o rasgo do eixo é sempre mais comprido que a chaveta. Chaveta meia-cana Sua base é côncava (com o mesmo raio do eixo). Sua inclinação é de 1:100, com ou sem cabeça. Não é necessário rasgo na árvore, pois a chaveta transmite o movimento por efeito do atrito. Desta forma, quando o esforço no elemento conduzido for mu ito grande, a chaveta desliza sobre a árvore. Chaveta plana Sua forma é si- AULA milar à da chaveta encaixada, porém, para sua montagem não se abre rasgo no eixo. É feito um rebaixo plano Chavetas embutidas Essas chavetas têm os extremos arredondados, conforme se observa na vista superior ao lado. O rasgo para seu alojamento no eixo possui o mesmo comprimento da chaveta. As chavetas embutidas nunca têm cabeça. Chavetas tangenciais São Chavetas tangenciais – formadas por um par de cunhas, colocado em cada rasgo. São sempre utilizadas duas chavetas, e os rasgos são posicionados a 120º. Transmitem fortes cargas e são utilizadas, sobretudo, quando o eixo está submetido a mudança de carga ou golpes. Chavetas transversais São aplicadas em união de peças que transmitem movimentos rotativos e retilíneos alternativos. Chavetas paralelas ou linguetas Essas chavetas têm as faces paralelas, portanto, não têm inclinação. A transmissão do movimento é feita pelo ajuste de suas faces laterais às laterais do rasgo da chaveta. Fica uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo do elemento conduzido. Chaveta de disco ou meia-lua (tipo woodruff) É uma variante da chaveta paralela. Recebe esse nome porque sua forma corresponde a um segmento circular. Bibliografia: http://www.indufix.com.br/comprar-parafusos/porcas/ https://pt.wikipedia.org/wiki/Porca https://pt.wikipedia.org/wiki/Arruela http://elementosdefixacao.blog.br/tipos-de-arruelas http://www.vanipar.com.br/index.php/blog/item/27-conheca-os-principais-tipos-e- usos-de-porcas-parafusos-e-arruelas http://essel.com.br/cursos/material/01/ElementosMaquinas/13elem.pdf https://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/images/1/19/CHAVETAS.pdfhttps://pt.wikipedia.org/wiki/Chaveta_(mec%C3%A2nica) http://www.hansonrivet.com/w02.htm http://www.aircraftspruce.com/catalog/topages/rivetremoval.php http://www.northerntool.com/shop/tools/product_200451731_200451731 http://www.sailingtexas.com/chowtoremoverivet.html http://wwwo.metalica.com.br/para-entender-os-elementos-de-fixacao