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1 1 CEDERJ – CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR A DISTÂNCIA DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO CURSO: Engenharia de Produção DISCIPLINA: Desenho CONTEUDISTAS: Hector Reynaldo Meneses Costa Leydervan de Souza Xavier Ricardo Alexandre Amar de Aguiar Designer Instrucional: Cristina Ávila Mendes/Fernanda Felix Aula 11– UNIÕES MECÂNICAS-PARTE 1: UNIÕES PARAFUSADAS "aquele ali deve ter um parafuso a menos” Metas Apresentar o conceito de uniões mecânicas e a representação de uniões parafusadas em desenho técnico aplicado a conjuntos mecânicos. Objetivos Ao final desta aula, você deverá ser capaz de: 1. Desenhar vistas ortográficas e auxiliares seccionais de parafusos e outros elementos mecânicos com roscas; 2. Interpretar o desenho de vistas auxiliares seccionais de peças ou conjunto de peças com roscas. 3. Desenhar conjuntos a partir de vistas ortográficas e auxiliares seccionais de peças roscadas. Pré-requisitos: Nesta aula, você terá uma atividade em que precisará dispor dos seguintes materiais de desenho: 2 2 ● Lapiseira 0,7 ponta de aço (grafite 2B); lapiseira 0,3 ponta de aço (grafite HB); ● Esquadros 60º e 45º; régua de 30 cm ou escalímetro; borracha; ● Bloco de papel (liso e com margem); ● Fita crepe; compasso, guardanapo, pano ou flanela; ● Álcool; ● Acessórios opcionais: “mata-gato”, gabarito de círculos, papel quadriculado e isométrico, vassoura de mão com cerdas macias. 11.1 Introdução Na história dos artefatos (produzidos pelo homem), o problema da fixação das partes sempre merece destaque, determinando sucesso ou impedimento grave para várias propostas. Prender uma pedra lascada a uma haste de madeira tosca e fazer uma arma ou ferramenta usando fibras vegetais talvez tenha sido um dos primeiros exemplos deste grande desafio tecnológico. Resistir a vibrações severas, elevadas temperaturas e esforços mecânicos, como no caso dos parafusos empregados em partes dos motores de competição ou nas turbinas usadas em aviões, serve para ilustrar um dos casos mais recentes desta história. Em todos os casos, projetar, fabricar, inspecionar, montar, manter e avaliar uniões mecânicas é um item muito importante do trabalho dos engenheiros, partircularmente, dos envolvidos em produção. O desenho segue como ferramenta de integração de todas estas etapas e garantia de que cada uma será executada da forma tecnicamente correta. 11.2 Classificação das uniões mecânicas Nos conjuntos mecânicos é preciso, quase sempre, manter peças unidas e isto pode ser em caráter permanente ou não, quando, por exemplo, se deseja poder montar 3 3 e desmontar um conjunto ou parte dele. Esta questão é estratégica no projeto de máquinas, compartimentos, embalagens, estruturas, laiautes, e vai dar um norte para a escolha de que tipo de solução o engenheiro deverá usar, implicando em especificações de materiais, geometrias e processos para conceber, projetar, produzir e montar toda sorte de produtos. Em geral considera-se que uma união é móvel ou não é permanente, quando se pode desmontá-la sem destruir os elementos de união. Mas há alguns casos em que esta distinção rigorosa não parece ser viável. Nos conjuntos em que há travas ou lacres que precisam ser destruídos para se fazer uma desmontagem intencional e prevista, seria o caso de uma união móvel? Ou quando se desmonta um conjunto , mas é obrigatória a substituição de um componente, por questões de segurança, por exemplo? Seria uma união permanente? Em termos práticos, deve-se ocupar em projetar ou especificar cada elemento de acordo com as necessidades de uso do conjunto. Assim, se um elemento for descartado após um ciclo de operações, quando do desmonte, deverá manter desempenho satisfatório durante esse período. Se for um componente que será colocado e removido a cada montagem- desmontagem, deverá ser capaz de sofrer essas operações sem compromenter suas funções de fixação. Nesta aula serão detalhadas as uniões por elementos roscados, como por exemplo os parafusos. Apenas para exemplificar essa questão de classificação das uniões, os parafusos podem ser usados nos dois casos: em uniões móveis, os parafusos permitem montagem e desmontagem sem problemas e, em uniões permanentes, os parafusos são apertados até sofrerem deformações permanentes e, quando se deseja desmontar a união, é preciso substituí-los, porque não será possível aparafusá-los novamente. Há grande variedade de uniões mecânicas por: colagem, encaixe, fretamento, parafusagem (parafusos, porcas, parafusos prisioneiros), rebitagem, soldadgem, pinagem, etc.. Mas serão tratadas as uniões por elementos roscados, rebitagem e soldagem. 4 4 11.2 Uniões por elementos roscados No senso comum e no cotidiano você já deve ter encontrado muitos elementos roscados em usos muito variados. Quando toma um cafezinho de manhã cedo, tirado da garrafa térmica, é preciso, quase sempre, desatarraxar a tampa. Se a garrafa funciona com bomba, o café foi reservado dentro dela abrindo-se a tampa superior que é, em geral, roscada. Se usa brincos...talvez tenha acionado uma tarraxa ou outra forma de união móvel... Na porta, dobradiças e fechaduras parafusadas...no carro ou no ônibus, quantos parafusos à vista? Se, caso raro, um pneu furar, macaco (com rosca), parafusos ou porcas de roda, etc.. Na Figura 11.1 estão alguns exemplos de parafusos, porcas e arruelas. Figura 11.1 Conjunto de parafusos, arruelas e porcas de diferentes tipos. Se você se detiver observando cada elemento da Figura 11.1 vai identificar a maioria deles, por estarem presentes nos ambientes domésticos e de trabalho. À exceção das duas arruelas (discos de aço na parte inferior e central da foto) todos os demais são elementos roscados. No lado esquerdo estão parafusos diversos e no lado direito estão cinco porcas diferentes. 5 5 Cada parafuso tem especificidades de forma, tamanho e material adequadas ao uso e às ferramentas com que são montados ou desmontados, mas a base de se compreender todos eles é a rosca, que será discutida em detalhes a seguir. 11.2.1 Rosca Antes de uma abordagem técnica conforme a nomenclatura da NBR 05876-1988 sobre roscas, observe a Figura 11.2. (a) (b) 6 6 (c) Figura 11.2 Cabos cilíndricos enrolados sobre um cilindro. Verificar se é possível deixar a figura em apenas uma página Na Figura 11.2 três cabos para transmissão de dados foram pintados e enrolados sobre um tubo de papelão pintado de branco. Neste modelo bem rústico, que você pode fazer em casa, estão reunidos todos os elementos usados na definição de roscas. Cabe ressaltar que as roscas são, via de regra, construídas pela remoção de material, como por exemplo na superfície externa de um cilindro maciço ou na superfície interna de um tubo e não pela colagem de um perfil, como foi feito. Isto faz com que haja uma certa continuidade e suavidade na região entre o filete da rosca e a superfície de base, de onde foi extraído material para formar a rosca, o que não ocorre no modelo usado, porque o filete cilíndrico (do cabo de dados) está 7 7 colado ao cilindro maior do tubo de papelão, formando uma saliência nada suave. Em compensação esta descontinuidade foi explorada para evidenciar aspectos da geometria mais difíceis de visualizar no caso da rosca usinada real. 11.2.1.1 Sentido de hélice Primeiro observe que há duas formas de enrolar os cabos sobre o tubo cilíndrico: os cabos pintados de azul e de vinho foram enrolados inclinando-se para a direita enquanto o cabo pintado de laranja foi enrolado sendo inclinando para a esquerda. A forma de enrolar esses três cabos, independente da orientação, segue uma linha sobre o cilindro branco que é definida como uma hélice. Assim há dois sentidos de hélice: direito e esquerdo.Em um parafuso, por exemplo, só haverá um sentido de rosca e, geralmente, é o direito. 11.2.1.2 Número de entradas Outro parâmetro importante é o número de entradas de uma rosca. No caso do cabo laranja há apenas uma hélice ao longo do tubo, mas no caso dos cabos azul e vinho, há duas hélices enroladas, mantendo uma distância regular entre si, em qualquer parte, que constitui o passo da hélice. Observe na parte (c) da figura que as duas hélices estão defasadas de 180°: quando uma entra em contato com o tubo, a outra ainda não toca a superfície, fazendo isto apenas depois de se girar o tubo meia volta (180º). Se fossem enroladas mais cabos a defasagem seria de 360° divididos pelo número de hélices. Em tese, pode-se usar qualquer número de entradas, mas na prática há limitações de geometria e de processo de fabricação que serão discutidos adiante. 11.2.1.3 Internas ou externas Assim como os cabos foram enrolados pelo lado de fora do tubo, poderiam ser enrolados pelo lado de dentro, com a mesma geometria. Assim as roscas podem ser internas ou externas. 8 8 11.2.1.4 Cilíndricas ou cônicas Se o tubo fosse um tronco de cone, as superfícies helicoidais seriam diferentes e isto acontece, por exemplo, em peças usadas para a vedação de fluidos, em que as extremidades de tubos e de conexões recebem roscas cônicas. Assim, o sólido de base, sobre o qual as hélices vão ser desenvolvidas, determina uma das formas de classificação das roscas. 11.2.1.4 Perfil Ao se considerar cada cabo como uma superfície cilíndrica, pode-se pensar numa infinidade de linhas paralelas que são as geratrizes desta superfície e que, quando o cabo foi enrolado sobre o cilindro branco, estas linhas se curvam na forma de hélices e passeiam pelo espaço a partir da intersecção de cada cabo com o cilindro. Assim, se forem considerados todos os pontos da superfície cilíndrica de cada cabo e os pontos da superfície do cilindro branco não encobertos pelos cabos, o conjunto de todos esses pontos forma a rosca. Alguns autores sugerem que a superfície formada seja chamada de helicóide ou de superfície helicoidal. Analise que se os cabos fossem substituídos por borrachas de seção transversal triangular ou trapezoidal o conjunto dos pontos de suas superfícies, quando enrolados sobre o cilindro branco, continuariam seguindo trajetórias helicoidais, mas formando superfícies diferentes da exemplificada. Assim, cada rosca terá um perfil em função da geometria do seu filete. No caso ilustrado os chamados filetes da rosca são de seção circular, mas poderiam ser de qualquer outra forma. 11.2.2 Nomenclatura normalizada para roscas cilíndricas Na prática os conceitos anteriormente descritos são objeto de especificação rigorosa para que as peças possam ser encaixadas adequadamente. Para isto os elementos das roscas são normalizados. Assim, para a NBR 05876-1988: “Hélice é a curva sobre a superfície cilíndrica exata que insercciona os geradores da superfície sobre o ângulo constante e diferente de 0 ou π/2 radianos”. 9 9 Raciocine que se o cabo fosse enrolado fazendo um ângulo de 0 ou π/2 radianos não haveria um deslocamento ao longo do eixo simultaneamente a cada volta dada. Na verdade se fosse 0 radianos os cabos estariam formando um novelo indo de uma extremidade à outra do tubo, formando uma figura elipsóide e, se fosse usado um ângulo de π/2 radianos seria um novelo enrolado sobre o tubo, formando uma figura circular. A norma acrescenta algumas notas: “(a) O eixo da superfície cilíndrica é também o eixo da hélice. (b) Seccionando a superfície cilíndrica ao longo de uma geratriz e desenvolvendo num plano, a hélice se apresenta sob a forma de linhas retas, inclinadas e paralelas. Na Figura 11.3 a imagem anterior do cilindro branco com os cabos azul e vinho é reapresentada, para melhor identificação dos elementos de interesse. Figura 11.3 Elementos da geometria da rosca. Observe que no centro da figura está a imagem do objeto real – o cilindro de base e dois helicóides – e de cada lado estão representações, em vista, dos elementos de interesse. Na esquerda está um corte da rosca, indicando o cilindro e os dois cabos (filetes de rosca). Segundo a NBR 05876-1988 o avanço da hélice (Ph) “é a distância axial entre dois pontos consecutivos da intersecção da hélice pela linha Avanço da hélice Ph Ph φ Ângulo de inclinação de hélice (inclinação à direita)φ Superfícies helicoidais Cilindro base Passo da hélice P P P d 10 10 geradora reta do cilindro onde a hélice é localizada” e corresponde ao movimento axial de um ponto sobre a hélice quando se dá uma volta completa do cilindro. Um exemplo para ajudar: pense em uma escada caracol construída entre dois andares de um prédio. Ao subir degrau por degrau você está caminhando sobre uma superfície helicoidal em torno de um eixo vertical. Se tudo der certo, você alcançará o andar de cima, depois de algumas voltas. Se for uma volta só, o avanço da hélice (Ph) será igual ao pé direito do prédio mais a altura de um ou dois degraus, ou seja, a distância entre o piso e o teto de um pavimento, mais a espessura da lage. Quanto maior o ângulo de inclinação da hélice (φ), menos voltas você daria, porque o avanço depende desta inclinação. Outro parâmetro é o passo (P) que corresponde à distância entre dois pontos equivalentes tomados sobre superfícies helicoidais adjacentes. Na figura foram usados os pontos mais elevados, na vertical, do cabo azul e do cabo vinho vizinho. Observe que quando a rosca apresenta duas entradas o avanço é igual ao dobro do passo. Se fossem cinco entradas o avanço seria cinco vezes o passo e assim por diante. Pense que isto implica um ângulo de hélice cada vez maior. Esta relação tem implicações muito importantes para o cálculo dos esforços em roscas, matéria que transcendo o escopo desta disciplina, mas que pode ser pesquisada pelos interessados. Em termos práticos, pode-se querer um avanço grande, como quando se aciona manualmente o zoom de uma lente fotográfica ou bem pequeno, quando se busca ajustar o foco da objetiva de um microscópio. Cada caso pede roscas diferentes, com passos, ângulos de hélice e avanços próprios. Para a NBR 05876- 1988, “rosca é a projeção contínua dos filetes helicoidais de secções uniformes na superfície cilíndrica” e “cada ponto da rosca segue sua hélice, todas as hélices têm um eixo comum, que é o eixo da rosca, e o mesmo passo, mas a tangente do ângulo de inclinação da hélice varia inversamente com a distância do eixo ao ponto da hélice considerado”. 11 11 Na Figura 11.4 o cilindro branco foi cortado ao meio, aberto e planificado. Observe o que ocorre com as hélices e superfícies helicoidais. Figura 11.4 Planificação e desenvolvimento do cilindro e das superfícies helicoidais. Na imagem, desprezando-se as deformações reais dos cabos colados ao papelão, pode-se identificar: o avanço, o passo e o ângulo de inclinação para o helicóide laranja e para o conjunto de helicóides azul e vinho, formando uma rosca de duas entradas. As diferenças entre os sentidos das hélices e dos avanços ficam bem evidenciados. Uma vez estabelecidos os parâmetros das superfícies helicoidais, cabe, agora, detalhar os perfis dos filetes de rosca, para, em seguida, apresentar-se a forma de desenho técnico normatizada. Na Figura 11.5 podem ser explorados os detalhes dos perfis de rosca dos parafusos já apresentados, ampliando-se os filetes de rosca de todos os elementos. φ π d Ph=2P Linha de hélice desenvolvida Superfície cilíndrica desenvolvida Avanço helicoidal Ângulo de inclinação da hélice (sentido direito) φ Ângulo de inclinação da hélice (sentido esquerdo) Ph=P P 12 12 Figura 11.5 Detalhes dos filetes de rosca de diversos elementos de fixação. Na Figura 11.6 todos os parafusos e porcas são usados parafixação, que é uma das aplicações de elementos roscados. Para esta finalidade, deseja-se atrito elevado entre as superfícies das roscas internas e externas (por exemplo porca e parafuso) e por isto os filetes triangulares são empregados. Há outras geometrias de filetes indicados para outros fins, conforme consta do Tabela 11.1. Elementos roscados também podem ser usados para transmissão de torque ou transporte. No caso do macaco mecânico usado para elevar automóveis ou na morsa usada para apertar e reter peças em oficinas a transmissão de força ou de torque é conseguida com roscas trapezoidais, ou muito raramente, com roscas quadradas. Já no caso de empurrar, comprimir, triturar entre outros fins, como ocorre em moedores de 13 13 carne, injetoras de plástico, compressores de ar axiais, transportadores de grãos em cilos, são usados helicoides com ângulos de inclinação de hélice e perfis de filete muito variados. Tabela 11.1 Tipos e Aplicações de Filetes de Rosca Fonte (VALE, 2011) Na Figura 11.6, como exemplos, aparecem dois tipos de filete diferentes: o trapezoidal usado em uma morsa e o triangular usado em um parafuso para fixação, montado com sua porca. 14 14 Figura 11.6 Filetes de rosca trapezoidais e triangulares: transmissão e fixação. Como os filetes triangulares são os mais comumente usados, serão apresentados alguns de seus parâmetros da norma NBR 05876-1988. 11.3 Termos relativos à rosca triangular As roscas são normalizadas a partir de um perfil básico composto por linhas e ângulos teóricos que, neste caso, vem de um triângulo básico. Na figura 6 da NBR 05876-1988 esta geometria é definida e, para melhor compreensão a figura é reproduzida na Figura 11.7. 15 15 Figura 11.7 Definição de perfil e triângulo básicos conforme a figura 6 da NBR05876-1988. Os chamados perfis nominais das roscas são determinados a partir do perfil básico e, na Figura 11.8 estão reproduzidas as figuras 7 e 8 da NBR05876-1988, em que os perfis nominais para rosca interna e externa estão caracterizados. 16 16 Figura 11.8 Perfis nominais das roscas triangulares externas e internas conforme a NBR05876-1988. Observe que a rosca externa tem o perfil truncado, como pode ser identificado no parafuso de rosca triangular da Figura 11.6 cujo contorno foi iluminado em vermelho. Os termos usados para caracterizar o filete de rosca pela mesm norma foram resumidos na Figura 11.7, em que a figura 9 da norma foi reproduzida. Figura 11.7 Denominação dos elementos de rosca conforme a NBR05876-1988. Outros termos importantes relativos aos elementos da rosca são estão indicados na Figura 11.8, em que as letras minúsculas se referem à rosca externa e as maiúsculas se referem às roscas internas. 17 17 Figura 11.8 baseada nas figuras 10 e 11 da NBR05876-1988. O diâmetro de flanco se refere a um cilindro imaginário passando pelo flanco dos filetes de rosca interna e externa, indicado na Figura 11.8. 11.4 Representação simplificada das roscas em desenho técnico Na maioria dos casos práticos as roscas serão representadas de forma convencional, com base na NBR 8993-1999. As representações são gerais e podem ser usadas para quaisquer tipos de roscas, sendo necessário acrescentar informações específicas sobre tipo de rosca e suas dimensões segundo as normas sobre partes roscadas correspondentes. Nos exemplos apresentados, a rosca considerada será a com filete triangular. 11.4.1 Roscas visíveis Neste caso, a crista do filete é representada por uma linha contínua larga(tipo “A’ da NBR 8403). e a raiz da rosca por urna linha contínua estreita (tipo “B” da NBR Diâmetro menor Diâmetro de flanco Diâmetro maior Diâmetro menor Diâmetro maior Diâmetro de flanco 18 18 8403). Na vista de topo, a raiz dever ser representad por uma circunferência parcial de linha contínua estreita (tipo “B”) com comprimento aproximado de ¾ da circunferência, conforme ilustrado na Figura 11.9. Figura 11.9 Representação de cristas e raízes de filetes de rosca visível conforme a NBR8403 (1) Cristas, (2) Raízes. A norma recomenda que o espaçamento entre as linhas (de crista e de raíz) que representam o diâmetro maior e o diâmetor menor da rosca seja igual à profundidade real. No caso de não ser possível, deve ser pelo menos o dobro da linha contínua largura, ou então 0,7 mm, usando-se o maior dos dois. 11.4.2 Roscas encobertas No caso das roscas estarem no interior das peças devem ser usadas linhas tracejadas (do tipo “E” ou “F” da NBR8403) com espaçamento conforme indicado no item 11.4.1. Na vista de topo a raiz deve ser representada por uma circunferência parcial de linha tracejada (tipo “E” ou “F”) com comprimento aproximado de ¾ da circunferência. Usa-se apenas um tipo de linha no mesmo desenho e os traços não devem estar paralelos, conforme se observa na Figura 11.10. 1 2 1 2 19 19 Figura 11.10 Representação de cristas e raízes de filetes de rosca encoberta conforme a NBR8403 (1) Cristas, (2) Raízes, (3) Limite da rosca e (4) Limite do furo de broca. 11.4.3 Cortes de partes roscadas Neste caso as hachuras alcançam a linha de crista da rosca, conforme indicado na Figura 11.11. 1 2 2 1 1 2 2 1 3 4 20 20 Figura 11.11 Roscas externas e internas em corte conforme a NBR8403: (1) Crista e (2) Raiz. 11.4.4 Limite de rosca Para a indicação do comprimento útil da rosca (caso de furos não-passantes) usa- se linha contínua larga (tipo “A”) no caso visível e linha tracejada (tipo “E” ou “F”) no caso de limite encoberto. A linha termina no diâmetro maior da rosca, conforme ilustrado na Figura 11.12. 1 2 1 2 21 21 Figura 11.12 Indicação do limite de rosca visível e encoberto conforme a NBR8403. (2) Diâmetro maior da rosca e (3) Limite da rosca. Se houver algum filete de rosca além do limite útil indicado ou se um filete incompleto, esses segmentos de rosca não são representados no desenho. Por exemplo pense no caso de um parafuso que deve penetrar 25mm em uma peça, mas que ao abrir o furo com a broca e usinar a rosca o executante gerou 27mm de rosca. Neste caso os 2mm não utilizáveis serão omitidos. Em peças com chanfros e seções escalonadas, pode acontecer da ferramenta ao sair ou entrar continue usinando um segmento da peça onde não será rosqueado nenhum componente. Neste caso este o segmento da rosca não será representado. 11.4.5 Montagem de partes roscadas No caso de conjuntos, as peças mais próximas do observador encobrem as mais afastadas, omitindo-se as segundas. No caso de corte de conjunto usa-se a omissão de corte para elementos roscados, como parafusos com cabeça e parafusos prisioneiros. Na Figura 11.13 está representado o corte de conjunto, em que um parfuso está parcialmente roscado em um furo. 23 3 2 22 22 Figura 11.13 Corte de conjunto com peças roscadas conforme a NBR8403. (1) Raiz?, (2), Raiz, (3) Limite da rosca e (4) Limite do furo de broca. Observe que no espaço ocupado pelo parafuso prevalece a omissão de corte deste, que não é hachurado, encobrindo as linhas correspondentes ao furo de broca e da rosca interna da peça. Na parte à frente do parafuso, a rosca encobre o furo de broca e, finalmente, na parte além do limite útil da rosca, vê-se o contorno do furo de broca em corte. Observe que o hachurado na cabeça do parafuso não corresponde a nenhum corte, mas ao recartilhado existente. O triângulo no furo de broca é a representação convencional do ângulo de, aproximandamente, 120º normalmente usado para furação em aço e metais. Acompanhe a alternância de linhas largas e estreitas: onde aparece o parafuso vê-se linha larga por fora (crista) e linha estreita por dentro (raiz), onde aparece o corte da peça roscada, a linha larga está na partede dentro (crista junto ao furo) e a linha estreita está na parte de fora 3 1 4 2 1 2 23 23 (raiz usinada na parede do tubo) e, finalmente, onde acaba a rosca, resta o furo de broca com linha larga em todas as arestas. Há casos em que as peças têm roscas internas e externas e a representação convencional pode causar confusão. A norma indica, nestes casos, representar os filetes de forma aproximada, sem que seja preciso desenhar o passo e o perfil com precisão, mas indicando corretamente a profundidade da rosca. Observe a Figura 11.14 em cada um dos dois conjuntos de elementos roscados será acoplado. Figura 11.14 Acoplamento complexo de peças roscasdas: alternativas à representação convencional de roscas. No lado esquerdo da Figura 11.14 estão as peças roscadas do primeiro conjunto conforme a representação convencional e à direita, outro conjunto de peças, mas seguindo uma representação alternativa, em que os perfis triangulares foram desenhados de forma aproximada. A mesma estratégia poderia ser usada em corte, hachurando-se os filetes até o seu diâmetro maior. Observe que no caso da superposição ou do corte, a representação alternativa favorece a compreensão. 24 24 11.5 Desenho de elementos usuais com rosca triangular As geometrias das diversas roscas são normalizadas e vão constituir partes de componente mecânicos com os mais variados empregos. Para desenhar esses componentes, será necessário recorrer às respectiva normas técnicas que definem cada um de seus elementos. No caso dos parafusos, conforme a Figura 11.1, além dos tipos de rosca existentes, há grande variedade de cabeças, o que equivale a dizer que há uma grande variedade de formas de se apertar um parafuso. Isto porque as diversas formas de cabeça de parafuso existem para atender as necessidades de aperto e de formas de produção. Por exemplo, parafusos com cabeça com fenda aceitam torques menores do que os parafusos com cabeça hexagonal apertados com chave de boca, de estrias ou chave-caixa. Isto porque as áreas de contato entre a cabeça do parafuso e a ferramenta de aperto permitem esforços diferentes e porque o aperto que se consegue fazer com uma chave de fenda é menor do que o obtido com uma chave de boca, por questões ergonômicas. Quando se deseja aparafusar usando ferramentas elétricas ou pnemáticas com maior velocidade do que manualmente, as cabeças com fenda são substituídas por Philips ou outras que permitam maior facilidade de acoplar e centrar a chave no rasgo (na cabeça) do parafuso. Quando se precisa embutir a cabeça do parafuso em uma placa, geralmente, prefere-se cabeças escareadas ou ainda do tipo Hallen (com sextavado interno). Na Figura 11.15 está indicado como desenhar alguns desses parafusos a partir do seu diâmetro nominal, quando aparecem em conjunto com outras peças. Para o detalhamento de cada parafuso é preciso consultar a norma específica, de modo a se conhecer a dimensões, tolerâncias etc. 25 25 Figura 11.15 Desenhos de parafusos a partir do diâmetro nominal quando em conjunto com outras peças. Fonte: (BARBOSA, 2011). 26 26 As porcas e arruelas também podem ter geometrias varidas. Nas Figuras 11.16 e 11.17 está indicado como desenhar alguns desses elementos a partir do seu diâmetro nominal, quando aparecem em conjunto com outras peças. Para o detalhamento de cada elemento é preciso consultar a norma específica, de modo a se conhecer a dimensões, tolerâncias etc. Figura 11.16 Desenhos de porcas a partir do diâmetro nominal quando em conjunto com outras peças. Fonte: (BARBOSA, 2011). Na Figura 11.17 estão a indicação de desenho das arruelas e exemplos de aplicação para cada tipo. 27 27 Figura 11.17 Desenhos de arruelas a partir do diâmetro nominal quando em conjunto com outras peças e exemplos de aplicação. Fonte: (BARBOSA, 2011). 28 28 Como o número de casos é muito extenso, será indicado, nexte texto, a situação mais comum em aplicações industriais: a constituída por parafuso com cabeça sextavada, porca e arruelas, ilustrados na Figura 11.18. Figura 11.18 Elementos roscados: parafuso com cabeça hexagonal, porca, arruela lisa e arruela de pressão. O desenho desses elementos segue as dimensões indicadas na Fgura 11.19. Figura11.19 Indicações para o desenho de parafuso com cabeça hexagonal e porca. Fonte: (BARBOSA, 2011). De forma complementar, na Figura 11.20 está indicada a sequência para o desenho do sextavado da cabeça do parafuso e da porca. Arruela de pressão Arruela lisa PorcaParafuso com cabeça hexagonal (sextavada) 29 29 30 30 Figura 11.20 Sequência de passos para o desenho do sextavado de parafusos e porcas. Fonte: (ALVES, 2011). Na Figura 11.21 são indicadas duas montagens típicas com parafusos: uma com porca e outra com rosca interna em uma peça. Figura 11.21 Montagens típicas envolvendo parafusos: com rosca interna e com porca. Fonte: (BARBOSA, 2011). 11.6 Parâmetros para execução de furos roscados Para usinar roscas internas, em furos passantes ou com profundidade determinada, é preciso, primeiro, fazer uma furação, geralmente, com broca e, em seguida, usar uma ferramenta para abrir a rosca. Para isto é preciso realizar furos com diâmetros calculados para que a parede da rosca usinada seja adequada aos fins e ao material usado. Na Tabela 11.2 estão indicados os diâmetros para furação no caso de roscas triangulares métrica. 31 31 Tabela11.2 Diâmetro (d1) do furo de preparação para rosca triangular métrica. Fonte: (ALVES, 2011) Existem outras tabelas equivalentes paras roscas Withworth (Sistema Inglês) e UM (sistema Norte-americano), omitidas neste texto, para fins de simplificação. Na Tabela 11.3 constam as indicações para furos passantes por onde serão introduzidos parafusos ou parafusos prisioneiros para serem apertados com porcas e arruelas. Na análise da folga no furo, é preciso considerar que o acabamento do 32 32 parafuso é função do passo (fino ou normal), da rugosidade e da tolerância dimensional. Tabela 11.3 Diâmetro de furo (sem rosca) para parafusos com rosca triangular. Sistemas métrico, Withworth, UNC e UNF. Fonte: (ALVES, 2011). 33 33 11.7 Especificações complementares Na Figura 11.22 estão condensadas algumas informações sobre os tipos e aplicações de diversos parafusos, a faixa de valores em mm dos diâmetros nominais e as normas técnicas usadas na sua especificação. Figura 11.22 Especificações de parafusos. Fonte: (BARBOSA, 2011). 34 34 Na Figura 11.23 estão resumidos dados técnicos sobre as designações dos parafusos e forma de refernciá-los, segundo algumas normas DIN e ISO. Figura 11.23 Designações normalizadas de parafusos. Fonte: (BARBOSA, 2011). 35 35 Na Figura 11.24 e seguintes estão reunidas informações sobre porcas segundo algumas normas DIN. Figura 11.24 Informações sobre porcas segundo algumas normas DIN. Fonte: (BARBOSA, 2011). 36 36 Figura 11.25 Informações complementares sobre porcas (continuação) Fonte: (BARBOSA, 2011). 37 37 Na Figura 11.26 estão informações sobre o comportamento mecânico das porcas e como isto é referenciado pelas normas técnicas. Figura 11.25 Classes de resisência para porcas sextavadas segundo as normas ISO e DIN. Fonte: (BARBOSA, 2011). 38 38 Na Figura 11.26 estão reunidas algumas informações obre arruelas de acordo com algumas normas DIN e ISO. Figura 11.26 Informações técnicas sobre arruelas segundo normas DIN e ISO. Fonte: (BARBOSA, 2011). 11.8 Especificações de cotagem Além das representações gráficas dos diversos tipos de elementos roscados, através da chamada representação convencional, é preciso incluir especificações nascotagens, para que o leitor possa distiguir o tipo de rosca. 39 39 Assim, são usadas as seguintes indicações: 1ª Indicação: Tipo de perfil. No caso de roscas usadas para fixação, os perfis triangulares poderão seguir os padrões: Métrico (M); inglês: Withworth (W), Withworth gás (WG); ou norte- americano: unificada grossa (UNC), unificada fina (UNF) ou unificada extrafina (UNEF). As abreviaturas, entre parêntesis, são colocadas no início da especificação. No caso de outros perfis de rosca, como os usados para transporte ou transmissão de potência, os padrões podem ser: Trapezoidal (TR), Quadrado (Q), Dente de Serra (S). Estas abreviaturas aparecem primeiro, seguidas das demais indicações, conforme as descrições em seguida. 2ª Indicação: Diâmetro nominal Ao lado da abreviatura do sistema segue a indicação do diâmetro nominal. No caso de rosca métrica, aparecerá o diâmetro em milímetros, por exemplo: M10. No caso das roscas dos sistemas inglês e norte-americano, o símbolo da unidade aparecerá ao lado do número: por exemplo UN ½” – diâmetro de ½” meia polegada. 3ª Indicação: Passo Se o passo for o normal, nada se acrescenta, mas, se form um passo fino deve ser indicado. No caso de rosca métrica se escreve após o diâmetro nominal “x p(mm)”, como por exemplo M3x0,35 – rosca métrica com diâmetro 3,0mm e passo 0,35mm. No caso dos outros dois sistemas acrescenta-se após o diâmetro nominal “x n (fios por polegada)”. Por exemplo UNF1/2”x20. Rosca nacional unificada fina com diâmetro ½” – meia polegada- e com passo vinte fios por polegada. 4ª Indicação: Avanço 40 40 Quando a rosca tiver mais de uma entrada, é obrigatória a indicação do avanço e do passo, mesmo que seja o passo normal. Neste caso a indicação do avanço vai se seguir ao diâmetro nominal e antes do passo, que será antecedido pela letra P. Por exemplo, no sistema métrico: M12x5,25P1,75. Rosca métrica diâmetro nominal 12mm, avanço 5,25mm e passo normal 1,75. Outro exemplo: M8x1,5P0,75. Rosca métrica diâmetro nominal 8mm, avanço1,5mm e passo fino 0,75mm. No caso dos demais sistemas, indica-se o número de fios por polegada, ao invés do passo. 5ª Indicação: Sentido de hélice Apenas no caso do sentido de hélice ser à esquerda, será acrescentado ao final da especificação LH (left hand – “mão esquerda” em inglês). O procedimento vale para o sistema métrico e os demais. 6ª Indicação: Comprimento de rosca Se o comprimento da rosca não for o padronizado, indicado na norma, deverá ser indicado no desenho através da cotagem convencional. Quando for padronizado, quer pela norma quer por espeficiação própria do fabricante, esta informação deve aparecer na lista de componentes, como por exemplo: M12X50-ABNT- P.PB-54. Esta rosca M12 tem comprimento padronizado de 50 mm segundo a norma ABNT –P.PB-54. As demais especificações da rosca se encontram na norma. Considere que estas informações ajudam você a entender o que caracteriza cada um desses elementos e o que significa cada símbolo ou código identificável na peça real, que deverá estar associado às espeficiações do desenho técnico. Nem todas as informações serão usadas por você, agora, mas é importante ter uma visão de conjunto para interagir com as situações reais da vida profissional. 41 41 Atividade (objetivos 1, 2 e 3) Na figura abaixo constam vistas em escala, mas incompletas, de uma alça e um bloco. A alça de aço tem espessura de 2,5 mm e será fixada ao bloco de alumínio por meio de dois parafusos M8 com 25 mm de rosca e classe 5,8, sem uso de porcas. No papel padronizado, desenhe com instrumentos: Vista frontal: meio-corte à esquerda e meia-vista à direita do conjunto: Alça, duas arruelas, dois parafusos M8 e bloco. Inclua cotagem. Vista superior: conjunto e indicação do plano de corte. Inclua cotagem. Selecione os elementos para a montagem com auxílio do material da própria aula. 42 42 Referências Bibliográficas BARBOSA, João .Paulo. Elementos de Máquinas, IFES, São Mateus, 2011. VALE, Frederico. A. M. Desenho de Máquinas, UFPB, João Pessoa, 2011. ESTEPHANIO, Carlos. Desenho Técnico Básico; 2o. e 3o. graus. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico, 1984. Alça Parafuso M8 Bloco 43 43 FRENCH, Thomas E. Desenho Técnico e Tecnologia Gráfica. 6. ed. São Paulo: Globo, 1999. MICELI, Maria Teresa; FERREIRA, Patrícia. Desenho Técnico Básico. 2 Edição.Rio de Janeiro: Editora Ao Livro Técnico,2003. SILVA, Sylvio F. da. A Linguagem do Desenho Técnico. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1984. LEAKE, James M.; BORGERSON, Jacob L. Manual de Desenho Técnico para Engenharia, Desenho, Modelagem e Visualização. 2ª Edição. Rio de Janeiro: LTC, 2015 SILVA, Arlindo; RIBEIRO, Carlos Tavares; DIAS, João; SOUSA, Luís . Desenho Técnico Moderno. 4ª edição.Rio de Janeiro: LTC, 2014. RIBEIRO, Antônio Clélio; PERES, Mauro Pedro; IZIDORO, Nacir. Curso de Desenho Técnico e Autocad, São Paulo, Person Education, 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR10067: princípios gerais de representação em desenho técnico. Rio de Janeiro, 1995. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8403: aplicação de linhas em desenhos –tipos de linhas – larguras das linhas. Rio de Janeiro, 1984. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12298: Representação de área de corte por meio de hachuras em desenho técnico. Rio de Janeiro, 1995.