trabalho sobre parafuso

Prévia do material em texto

Campus Universitário de Viana 
Universidade Jean Piaget de Angola
(Criado pelo Decreto n. 44-A/01 de julho de 2001)
 
Faculdade de Ciências e tecnologia
  
INSTALAÇÕES MECÂNICA
 
PARAFUSO
 
 
  
Licenciatura: Engenharia Electromecânica 
Orientador :Mst. Augusto Dongua
 
 
  
 
Viana, junho de 2018
Autores:
 Jhoynifer Ambrósio de Lima
Luzia de Fátima M. António
Marisa Abigail Penelas
Miguel Beto
Wilson Afonso Dala
OBJETIVO GERAL
Estudar e compreender o que é um parafuso.
OBJETIVO ESPECÍFICO
Conhecer os tipos de parafusos.
Compreender a aplicação dos parafusos.
Entender as identificação.
INTRODUÇÃO 
 
 Com o avanço das tecnologias nas diversas áreas da engenharia, é cada vez mais importante que se chegue às soluções de novos problemas o mais rápido e eficientemente possível. Mas para atacar os novos desafios de engenharia, e desenvolver projetos complexos é necessário que algumas questões sejam resolvidas sem exigir muito tempo do projetista.
 O elemento de máquina escolhido para ser o alvo desse trabalho foi o parafuso de união. Este elemento é utilizado largamente em quase toda máquina, desde parafusos que trabalham em uniões com poucas cargas até parafusos submetidos a grandes tensões e características complexas de operação. É muito difícil encontrar um equipamento mecânico que não necessite do uso de parafusos de união. Sendo assim, é razoável imaginar que se o engenheiro for dedicar o seu precioso tempo recordando os fundamentos básicos de elementos de máquinas e mecânica dos sólidos para poder dimensionar adequadamente o parafuso necessário à sua aplicação.
PARAFUSOS E ROSCAS
Empregado como porcas as próprias peças a apertar. Neste caso é usual que o furo da peça que toca a cabeça do parafuso esteja com um diâmetro ligeiramente superior ao de uma vez que a outra peça (A que se faz de porca) está roscada.
Emprega-se para apertar chapas ou peças diversas sobre estruturas
 Todo parafuso tem rosca de diversos tipos. Para compreender melhor a noção de parafuso e as suas funções, vamos, antes, conhecer roscas.
-Roscas
 Rosca é um conjunto de filetes em torno de uma superfície cilíndrica.
 As roscas podem ser internas ou externas. As roscas internas encontram-se no interior das porcas. As roscas externas se localizam no corpo dos parafusos.
Parafusos
 O parafuso é um operador que deriva diretamente do plano inclinado e sempre trabalha associado a um orifício roscado. Basicamente pode-se definir um plano inclinado envolto.
Partes de um parafuso
 Distinguem-se em três partes básicas: Cabeça, corpo e rosca.
 A cabeça permite apoiar o parafuso ou imprimir-lhe um movimento giratório com a ajuda de ferramentas adequadas; 
 O 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).
 A 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 a parte mais baixa e crista a mais saliente .
Rosca direita ou esquerda
 Segundo se fabrique o sulco (ou, realmente, se enrole o plano) em um sentido ou outro, teremos a denominação de rosca direita (com o filete enrolado no sentido dos ponteiros do relógio) ou rosca esquerda (enrolada em sentido contrário). A mais empregada é a rosca direita, que faz o parafuso avançar, quando fazemos girar uma porca ou um furo com rosca no sentido dos ponteiros do relógio.
 
Rosca simples ou múltipla
 Pode-se fabricar simultaneamente um, dois ou mais sulcos sobre o mesmo cilindro, dando lugar a parafusos de rosca simples, dupla, tripla... conforme o número de sulcos fabricados podendo ser um, dois, três… A mais empregada é a rosca simples, reservando as roscas múltiplas para mecanismos que ofereçam pouca resistência ao movimento e aos que desejam obter um avanço rápido com um número de voltas mínimo (mecanismos de aperto).
IDENTIFICAÇÃO
Todo parafuso se identifica mediante 5 características básicas: Cabeça, diâmetro, comprimento, perfil da rosca e passo da rosca. A cabeça permite sujeitar o parafuso ou imprimir o movimento giratório com ajuda de ferramentas adequadas (As mais usuais são chaves fixas, ou inglesas, fendas ou chaves Allen). (As mais usuais são de forma hexagonal ou quadrada, mas também existem outras).
O Diâmetro do parafuso é medido na zona da rosca, podendo ser em milímetros ou polegadas.
O Comprimento do parafuso é a medida da rosca e corpo juntos.
O Perfil de rosca faz referência ao perfil do filete com que foi fabricado o parafuso; os mais empregados são: 
 As roscas em “V” aguda são empregadas para instrumentos de precisão (parafusomicrométrico, microscópio...) A Witworth e a métrica se empregam para Sujecion (sistema parafuso e porca); a redonda para aplicações especiais (As lâmpadas e porta
lâmpadas levam esta rosca); a quadrada e a trapezoidal se empregam para a transmissão de potência ou movimento (grifos, morsas, tornos...); as de dentes de serra recebem precisão somente em um sentido e se usa para aplicações especiais (mecanismos onde se queira facilitar o giro em um sentido e dificultar em outro).
 O passo da rosca é a distância que existe entre duas cristas consecutivas. Se o parafuso é de uma rosca simples corresponde ao avanço sobre a porca com uma volta completa. Se for de rosca dupla o avanço será igual ao dobro do passo. É importante saber que segundo o perfil da rosca se define o tipo da rosca. Os mais comuns para aplicação são a Whitworth e a métrica. Estes tipos de roscas estão normalizados, o que quer dizer que as dimensões de diâmetro, passo, ângulo do filete forma da crista e da raiz etc., já estão predefinidas. Designa-se a rosca métrica, mediante a letra M maiúscula, seguido do diâmetro do parafuso (em milímetros) assim M8 faz referencia a uma rosca métrica de 8 mm de diâmetro. Se o parafuso é métrico de rosca fina (tem um passo menor que o normal) a designação se faz juntando o passo a nomenclatura anterior. Por exemplo: M20 x 1,5 faz referência a um parafuso de rosca métrica de 20 de diâmetro e 1,5 mm de passo.
APLICAÇÕES DE PARAFUSOS
 O parafuso foi sem dúvida uma invenção mecânica extremamente importante. Ele é a base dos parafusos de potência, que transformam o movimento angular em movimento linear para transmitir potência ou desenvolver grandes esforços (prensas, macacos, etc.), e os fixadores rosqueados, um elemento importante em junções não permanentes. A aplicação de parafusos como elemento de união é largamente difundida e conhecida por essa característica de promover uma estrutura ou junta desmontável.
 
O parafuso é na realidade um mecanismo de transmissão (desplazamiento) (o sistema parafuso porca transforma um movimento giratório em um longitudinal), porém sua utilidade básica é da união desmontável de objetos, dando lugar a dua formas práticas de uso: Combinado com uma porca, permite comprimir entre esta e a cabeça do parafuso as peças que queremos unir. Neste caso o parafuso é usual colocar arruelas com dupla função: Proteger as peças e evitar ue a união se afrouxe devido a vibrações.
CLASSIFICAÇÃO DOS PARAFUSOS
 Para ser considerado parafuso, dois requisitos básicos são necessários. O primeiro é a rosca e o segundo é o dispositivo de atarraxar, que não muito raramente é confundido com o tipo de cabeça. Os parafusos se classificam quanto as suas partes, que são: cabeça, pescoço, corpo e extremidade ou ponta. Em alguns casos a cabeça, o pescoço ou a ponta podem se confundir com o corpo ou simplesmente não existir. Assim, pode-se classificar parafusos segundo:
forma da cabeça: sextavada, quadrada, oval, borboleta, etc.
 forma do pescoço: quadrado, cilíndrico, estriado, cavado, etc.
forma do corpo: totalmente ou parcialmente roscado, com diâmetro igual,maior ou menor do que o da parte não roscada.
forma da extremidade ou ponta: em taça, oval, cilíndrica, cônica, etc.
dispositivo de atarraxar: cabeça ou pescoço sextavado,fenda, sextavado interno, furo transversal na cabeça, etc.
 tipo de rosca: métrica ISO, unificada ou americana, whitworth, quadrada, etc.
Nas figuras a seguir podem ser observadas algumas imagens contendo essa grande
variedade de formatos que os parafusos podem apresentar, mostrando diversos formatos de rosca, cabeça e dispositivo de atarraxar.
OS PARAFUSOS ESTRUTURAIS
 Os parafusos comumente utilizados em estruturas de aço são do tipo barra redonda com cabeça prismática e rosca. Em geral, utiliza-se arruela sob a parte que gira, ou seja, a porca;
Para instalação de parafusos é necessário executar a furação nas peças a serem ligadas.
Roscas utilizadas do tipo UNC.
Parafusos comuns:
Parafusos de alta resistência:
Aperto dos parafusos:
1) Aperto normal Firme contato entre as peças ligadas – chave de impacto
2) Aperto com protensão inicial O parafuso desenvolve uma força de protensão fazendo com que as partes ligadas fiquem fortemente pressionadas entre si.
FORÇA CORTANTE PARALELA A SUPERFÍCIE DE CONTATO ENTRE AS PARTES
A SEREM LIGADAS.
 Ligação por contato → Esforço é transferido através do cisalhamento do corpo do parafuso.
Ligação por atrito → Esforço é transferido pelo atrito despertado entre as duas peças ligadas.
Ligações por contato
Tensão de compressão devido ao contato do parafuso com a chapa (fc)
Tensão de cisalhamento (fv)
 A ruína de uma ligação por contato submetida a força cortante pode se dar de diversas formas:
Cisalhamento do parafuso;
Estado limite último de ruptura por cisalhamento do plano de corte do parafuso.
Esmagamento da chapa pelo parafuso;
 Rasgamento da chapa pelo parafuso;
Flexão no parafuso.
Ruptura da ligação entre furo e borda;
Deformação da aba não conectada.
Pressão de contato nos furos
 Engloba o esmagamento da parede do furo e o rasgamento entre dois furos ou entre furo e borda.
 A pressão que os parafusos exercem nas paredes pode causar a ruína das paredes por esmagamento.
Ligações por atrito
 Parafusos de alta resistência com aperto controlado;
 Força de protensão → 70% da força de tração resistente nominal do parafuso;
 A compressão gerada entre as peças origina um atrito responsável pela transmissão de forças na ligação.
Como garantir a protensão mínima
 Aperto pelo método da rotação da porca NBR 8800:2008 – item 6.7.4.3
Aperto pelo método da rotação da porca .Controlar o alongamento do parafuso pelo número de voltas da porca após o parafuso ter sido apertado o suficiente para que todas as peças estejam em contato.
Aperto com chave calibrada ou chave manual com torquímetro
NBR 8800:2008 – item 6.7.4.4
Aperto com chave calibrada ou chave manual com torquímetro.Utilizar chave calibrada ou manual com auxílio de um torquímetro, de maneira a fornecer a protensão mínima nos
parafusos.
Quando usar ligações por atrito
 Deslizamento entre as partes conectadas for considerado prejudicial;
Forças repetitivas com reversão de sinal.
 
 Mecanismo de funcionamento
 Condição básica → não deslizamento entre os componentes;
 Quando o atrito é vencido → Ocorre deslizamento e a ligação passa a funcionar por contato
Para verificação da ligação
 Deve levar em conta se o deslizamento é um estado limite de serviço ou estado limite último. Geralmente:
ELS → verificação por atrito;
ELU → verificação por contato.
 ASTM A325F → Friction – indica ligação por atrito.
TIPOS DE LIGAÇÕES PARAFUSADAS
Ligações centradas
A linha de ação da força atuante passa pelo centro de gravidade do grupo de parafusos.
Parafusos com mesmo diâmetro → força se distribui igualmente entre todos os parafusos.
Na realidade não é uniforme → Colocar seis conectores alinhados na direção da solicitação.
Ligações excêntricas
 A linha de ação da carga não passa pelo centro de gravidade do grupo de parafusos.
Efeitos adicionais → tração ou cisalhamento
FABRICAÇÃO DE PARAFUSOS
Como para qualquer elemento mecânico, existem diversas de se fabricar parafusos.E o método de fabricação de um parafuso de alto desempenho, para uma aplicação crítica, pode significar o sucesso ou fracasso de uma operação. Isso acontece porque o método de fabricação utilizado na confecção do parafuso interfere diretamente nas suas propriedades mecânicas. Ou seja, ao projetar um parafuso, deve-se escolher com cuidado a forma de fabricá-lo.
 Nesta seção serão abordadas as formas mais comuns de se fabricar parafusos, da escolha do material, até os métodos mais usados para formar a rosca e a cabeça do parafuso. Parafusos de união são normalmente fabricados por conformação plástica ou usinagem, utilizando uma grande diversidade de materiais, como aço, bronze, níquel, ligas te titânio, alumínio, etc.
Quando o formato do parafuso é obtido por usinagem, parte-se de vergalhões laminados no formato do tipo de parafuso (hexagonal, redondo, quadrado, etc.). Quando conformado plasticamente, parte-se de uma peça primária, que pode ser forjada ou usinada. Diversos estágios de conformação a quente e a frio se seguirão até que a forma final desejada seja obtida.
 Mas uma das informações mais importantes para determinar as propriedades de resistência de um parafuso é o método de fabricação da sua rosca, que algumas vezes é a usinagem (fresamento, torneamento, retificação), mas na maioria dos casos, a rosca é fabricada por rolagem. Após o processo de geração da rosca, muitas vezes o parafuso passa por um tratamento superficial, como cadmiagem, zincagem, cromagem, niquelação, fosfatização, etc. 
Rosca métrica normal
 Calcular o diâmetro menor de um parafuso (d1) para uma rosca de diâmetro
externo (d) de 10 mm e passo (p) de 1,5 mm.
Cálculo: d1 = d - 1,2268 . P
Substituindo os valores dessa fórmula:
d1 = 10 - 1,2268 .1,5
d1 = 10 - 1,840
d1 = 8,16 mm
Portanto, o diâmetro menor da rosca é de 8,16 mm .
CÁLCULO DE DIMENSÕES DE ROSCA 
 
 Calcular o diâmetro maior de uma porca com rosca métrica normal, cujo diâmetro maior do parafuso é de 8 mm e o passo é de 1,25 mm.
Fórmula:
D = d + 2f
 Calcula-se, primeiro o valor de f cuja fórmula é f = 0,045 — P.
Portanto: f = 0,045 — 1,25
f = 0,05625
Substituindo os valores de f na fórmula:
D = 8 + 2 — 0,056
D = 8 + 0,112
D = 8,11 mm
Portanto, o diâmetro maior da porca é de 8,11mm.
 Calcule a folga (f) de uma rosca métrica normal de um parafuso cujo diâmetro maior (d)
é de 10 mm e o passo (p) é de 1,5 mm.
Fórmula: f = 0,045 — P
CONSIDERAÇÃO PRELIMINARES
Tipo
Ligação parafusada
VANTAGENS
Facilidade de montagem e desmontagem;
 Fácil inspeção;
 Economia de energia;
Mão de obra não qualificada.
DESVANTAGENS
Custo maior
(parafuso+furação
 Enfraquecimento
das peças ligadas.
CONCLUSÃO 
 Feita a pesquisa concluímos que, o parafuso é cada vez mais importante que se chegue às soluções de novos problemas o mais rápido e eficientemente possível. Mas para atacar os novos desafios de engenharia, e desenvolver projetos complexos é necessário que algumas questões sejam resolvidas sem exigir muito tempo do projetista.