Elementos fixação

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Centro Universitário Alves Faria – UniAlfa.
Aluno: Mateus Martins Vieira.
Profº.: Iury Vinicius Winckler Colatto.
Matricula: 20171193014.
Período: 6º.
Curso: Engenharia Mecânica.
Disciplina: Elementos de Máquinas I
Elementos de Fixação
-Roscas.
	É o elemento mais comum de fixação que se trata de uma “hélice de avanço” que faz com que o parafuso, quando rosqueado, avance para dentro da rosca preenchendo o espaço de hélice, podendo ser de dois tipos: externa ou interna.
Em algumas normas a crista e a raiz são feitas de forma reta, para evitar a concentração de tensão, o p indica o passo que é a distância entre as roscas adjacentes. O comprimento L é definido como a distância que a rosca avançará com uma revolução da porca, nesse caso uma rosca simples pois o avanço será igual ao passo.
Serie grossa: mais comumente usada e recomendada para aplicações de colocação e remoção repetitiva, além de ser eficiente para rosqueamento em material mole.
Serie fina: são mais resistentes afrouxamento devido a vibrações.
Serie ultrafina: espessura da parede limitada.
-Área sob Tração.
Onde, para o perfil UNS:
N sendo o número de filetes por polegadas.
Para o perfil ISO:
A tensão em uma barra rosqueada se dá pela relação:
-Parafusos de Potência.
	Também conhecidos como parafusos de avanço, tem função em converter movimento rotativo em linear, um exemplo de aplicação são os macacos mecânicos.
Rosca quadrada: fornece máxima eficiência e rigidez, porém complicada fabricação.
Rosca Acme: mais facilidade de fabricação por causa do ângulo, além de eficiência de aperto e de carga.
Rosca de botaréu: possui maior resistência na raiz.
-Análise de Força e Torque em Parafusos de Potência.
	Para uma rosca quadrada onde a mesma pode ser “idealizada” como um bloco em um plano inclinado, analiticamente, a inclinação do plano é denominada de ângulo de avançoλ.
Desse modo o somatório de forças se dá como:
Com essas equações, juntamente com a da força, tem-se a equação do torque no parafuso, porém o colar de empuxo também dever ser levado em consideração, o que gera o torque total para levantar e para abaixar:
De forma análoga, para parafuso Acme:
-Coeficiente de Atrito.
Parafuso-porca: 0,05 a 0,15;
Mancais como arruelas: 0,01 a 0,02;
-Autotravamento e Retroacionamento de Parafusos de Potência.
	O termo de autotravamento se refere ao fato de mesmo sendo aplicada uma força axial grande, não consegue “afrouxar” o parafuso ou porca. O oposto também se aplica, chamado de retroacionamento.
-Eficiência de parafusos.
	Em termos gerais a eficiência é a medida do trabalho de saída menos o de entrada, nesse caso é o produto do torque com o deslocamento angular, desse modo:
-Parafuso de esferas.
	Com o intuito de reduzir o atrito é utilizado um trem de esferas que são moldadas no filete da rosca, sendo seu coeficiente de atrito semelhante ao das esferas com rolamento, vale ressaltar que não são autotravantes.
-Tensão de Cisalhamento.
	Um dos modos mais comuns de falha são as tensões de cisalhamento, onde os filetes são rasgados quando aplicados forças altas, sendo algum deles, ou os dois (porca e parafuso), de material mais fraco e que haverá conformidade de desgaste.
-Tensões Torcionais.
	Quando há um aperto do parafuso na porca, gera uma transmissão de torque (tensão de torção), podendo torcer o parafuso dependendo do atrito com a porca, se há lubrificação, menor torque será transmitido para o parafuso e será absorvido pela porca, porém se a porca estiver agarrada por causa da ferrugem, todo o torque irá ficar no parafuso podendo fazê-lo “quebrar”.
-Tipo de Parafusos de Fixação.
	O mesmo parafuso pode receber diferente nome dependendo de sua aplicação, se necessário a utilização de porca para fixação pode ser chamado de parafuso de porca, já se não for necessário e sua aplicação for direta recebe o nome de parafuso de máquina. 
Parafuso tipo prisioneiro é aquele com rosca em ambas as partes e sem cabeça podendo ter passo igual ou diferente.
Parafuso de atarrachar é aquele que “faz seu próprio caminho”, fazendo rosca por onde passa.
Parafusos de cabeça são aqueles com “cabeça” de alguma forma, de fenda, phillips entre outros, sendo esses dois os mais usados para os tipos de atarrachar.
Parafuso de cabeça com encaixe são fabricados de aço e resistem a um torque mais elevado.
Arruelas são simples partes planas com formato de anel para aumentar a área de contato da cabeça.
-Fabricação de Fixadores.
	Existe algumas maneiras de fazer uma rosca, uma delas é utilizar ferramentas chamada tarracha que tem a forma do filete da rosca desejada e assim moldando enquanto passa pelo material.
-Resistência de Parafusos Padronizados e Parafusos de Máquinas.
	Para algumas aplicações mais intensas e até mesmo pesada é necessário parafusos de alta resistência e devem ser escolhidos com base na resistência de prova.
-Pré-carga de Junções em Tração.
	Uma das principais funções de parafusos e porcas é de unir/juntar peças que irão trabalhar em situações de tração e é comum o aperto das juntas com toque suficiente para gerar um pré-carga, assim para montagens estáticas é recomendado uma tensão de aproximadamente 90% do valor de corpo de prova, já em montagens dinâmicas esse valor pode ser de 75%. Em algumas situações a utilização de uma pré-carga se vê vantajosa como forma de prevenir problemas de tração e de “proteger” o conjunto.
-Parafusos Pré-Carregados sob Carga Estática.
	Assumindo que, de forma genérica, a aplicação de uma pré-carga na junta atue como uma “mola” e com a aplicação da força externa essa “mola” irá absorver maior parte da força aplicada, levando em consideração que o material é mais rígido do que o parafuso, caso a força externa P for maior do que a carga Fi, ocorrerá a separação do conjunto. Em termos gerais, se o parafuso não falhar na pré-carga então provavelmente não irá falhar em operação.
-Parafusos Pré-Carregados sob Carga Dinâmica.
	Em casos dinâmicos é ainda mais fundamental a presença de uma pré-carga, pois a aplicação de uma carga externa se dá de forma cíclica variando entre um valor máximo e mínimo, desse modo quando assume um valor mínimo, por exemplo zero, o comportamento se baseia no princípio estático assim como a absorção e deformação do parafuso. Já no oposto, quando assume valores máximos, o parafuso irá “perceber” apenas uma parte da força aplicada, por causa do valor da pré-carga, assim o material que absorve parte das oscilações causadas e assim a carga externa é dividida entre o parafuso e o material. Desse modo as forças sentidas pelo parafuso são:
As tensões são calculadas mediante a fatores de concentração de tensão:
Unindo as equações temos:
-Fator de Segurança.
-Fator de Rigidez da Junta.
	Esta equação em si tem grande efetividade, porém é necessário algumas vezes estimar o valor de km, de forma mais genérica podemos usa as equações de Cornwell que define uma razão entre os aspectos da junta j com o diâmetro do parafuso sobre o comprimento em si.
t se trata da espessura da junta;
TL é a chapa com o modulo de Young mais baixo;
TH é a chapa com o modulo de Young mais alto;
-Juntas com Duas Chapas de mesmo Material.
	Nesse caso os estudos se basearam em parâmetros de junta (0,1 a 2,0) e r (0,35 a 1,0). Obtendo a equação da curva mais aproximada dos dados achados:
De maneira análoga, há uma equação e tabela para juntas com chapas de diferentes materiais:
-Controle de Pré-Carga.
	Devido a sua importância no projeto é necessário ter uma forma de medir a quantidade de carga aplicada, um desses métodos é o torquímetro que, além de ser mais prático, pode ter uma margem de erro de 30% e em casos de lubrificação pode ser reduzido. Esse toque necessário pode ser medido pela equação: