02V Parafusos de Potência

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MEC0288 – PROJETO DE SISTEMAS 
MECÂNICOS 2
Prof. Me. Eng. Mec. Vagner Grison
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PARAFUSOS DE 
POTÊNCIA
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O parafuso de potência é um dispositivo utilizado em máquinas para 
transformar o movimento angular e movimento linear e, usualmente, 
para transmitir potência.
Estes parafusos são tipicamente utilizados em tornos, prensas, macacos 
entre outras aplicações.
Aplica-se um torque no parafuso ou na porca. A movimentação linear da 
porca ou do parafuso resultam num trabalho mecânico.
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Classificação das roscas
• Pelo sentido da hélice:
• Pelo número 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 direita Rosca esquerda
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Classificação das roscas
- Número de Entradas
Parafusos que dispõem de roscas com mais de uma entrada tem seu 
avanço (l) igual ao produto do passo (p) pelo número de entradas de 
rosca.
1 entrada 2 entradas 3 entradas
L = n . p
L L L
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Tipos mais usuais de roscas em parafusos de potência
– Trapezoidais (de diferentes ângulos)
Rosca Acme: 2a = 29º.
– Quadradas ou Retangulares
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Análise de força e torque em parafusos de potência 
Uma rosca de parafuso é essencialmente um plano inclinado enrolado 
ao redor de um cilindro de forma a criar uma hélice. Ao desenrolar uma 
volta da hélice, esta assume a forma de um plano inclinado.
l
l
pd
L



ltan
L
l
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Nos estudos de levantamento e abaixamento de um peso P, as forças 
nas direções x e y devem respeitar ΣFx=0 e ΣFy=0.
P
acos
P
dp
l
P/2 P/2
P
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A força atrito é claro sempre se opõe ao movimento ( μ - coef. de atrito)
Assim:
Torque em função de λ:
Torque em função de L:
 
ll
ll
sincos
cossin


 PF
 
ll
ll
sincos
cossin
22 


pp d
P
d
FT











Ld
Ldd
PT
p
pp


2
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Torque requerido para girar o colar:
Onde: dc é o diâmetro médio do colar, μc é o coeficiente de atrito 
cinético.
A mesma análise pode ser feita para o caso de abaixar a carga. Os 
sinais das forças aplicadas e do atrito mudam.
2
c
c
d
PT  
L
l
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O torque para baixar a carga é:
Se o objetivo for determinar o torque necessário na porca para levantar e 
baixar a carga, deve-se então analisar as forças atuantes na porca, de 
acordo com o diagrama de corpo livre abaixo.











Ld
Ldd
PT
p
pp


2
P/2 P/2
P/2 P/2 11
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As equações precedentes foram desenvolvidas para roscas quadradas. 
No caso de roscas, com a diferente de zero, há um efeito extra de calço 
no filete que aumenta a força friccional, logo, os termos da equação que 
contenham o coeficiente de atrito devem ser divididos por cos(a).
Desta forma, o torque total para levantar a carga fica:
E o torque total para baixar a carga fica:
2sec.
sec.
2
c
c
p
pp
cdtd
d
P
Ld
Ldd
PTTT 










 
a
a
2sec.
sec.
2
c
c
p
pp
csts
d
P
Ld
Ldd
PTTT 










 
a
a
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Parafusos auto-retentores
Quando o avanço é suficientemente grande ou o atrito suficientemente 
pequeno, a carga movimenta o parafuso sem o emprego de qualquer 
força externa. Em tais casos, o torque T é negativo ou nulo.
Quando se obtém um torque positivo da equação de Ttd, diz-se que o 
parafuso é auto-retentor.
Assim, um parafuso funcionará com auto-travamento se:
Quando a rosca for do tipo quadrada a=0º, cos a=1
oua cospd
L
 al costan
ou
pd
L

  l tan
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Eficiência dos parafusos
A eficiência para se levantar a carga pode
ser determinada como sendo a razão entre
o trabalho realizado pela força P em relação
ao trabalho realizado pelo torque T aplicado.
T
LP
W
W
e
T
P



2)(
)(
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Tensões em parafusos de potência
As tensões nominais no corpo de parafusos de potência estão
relacionadas com os parâmetros de rosca, assim:
•Tensão de cisalhamento devido ao torque
•Tensão axial devido à carga P
•Carga crítica para flambagem do parafuso
Lb = Comprimento do parafuso sob compressão
3
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rd
T





2
4
rd
P





ECk
LS
S
A
P by
y
crit 













 1
2
2

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Tensões em parafusos de potência
As tensões na rosca quadrada do parafuso ficam:
•Tensão de contato
•Tensão de Flexão na raiz da rosca
•Tensão de cisalhamento no centro da raiz da rosca
pnd
P
tp
c


2

    2
2
246
2
pnd
pnd
c
I
tr
tr  


4
pF
M


pnd
P
I
cM
tr
b


6



pnd
P
A
V
tr

3
2
3

P
nt = número de filetes sob ação da 
carga P (recomenda-se usar nt ≤ 3)
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Velocidade tangencial no 
diâmetro primitivo
Pressão de Suporte = Tensão de Contato
40-100 mm/s
50-100 mm/s
Bronze e FoFo
5,5-11,0
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Referências Bibliográficas
NORTON, Robert L. “Projeto de Máquinas”, 2004
SHIGLEY, J. E., MISHCKE, C.R. “Projeto de Engenharia 
Mecânica”, 2006 
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