Dimensionamento parafuso de potencia

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DIMENSIONAMENTO PARAFUSO DE POTÊNCIA PARA ELEVADOR AUTOMOTIVO
Marlo Matheus de Oliveira Costa
Feira de Santana - BA
2021
1. INTRODUÇÃO
A engenharia permite, com segurança, a construção de ferramentas com diferentes métodos de acionamento. Como por exemplo um elevador automotivo, este pode ser movimentado por componentes hidráulicos, cabos de aço ou um parafuso de potência. 
O presente estudo abordará o dimensionamento de um parafuso de potência a ser utilizado no acionamento de um elevador automotivo. Tal equipamento necessita que cargas fiquem suspensas por períodos indeterminados sem que o mesmo se mexa, provendo segurança a quem está na parte inferior do carro realizando manutenção. 
	Dos itens a serem resolvidos pode-se citar: Definição de todas as dimensões do parafuso de potência, seleção do material e do método construtivo, atendendo as condições de vida infinita.
2. PREMISSA
Dados	Fórmulas	Descrição
d	150,000	mm		diâmetro
rosca simples	1,000			entradas de rosca
l	6,000	mm		avanço
p	6,000	mm		passo
F	73575,000	N	F = P.g	Força aplicada ao sistema
f	0,175			Coef. atrito
fc	0,100			Coef. atrito colar
de	120,000	mm		Diâmetro externo 
dm	72,000	mm		Diametr médio
dc	110,000	mm		Diametro colar
dr	144,000	mm		
Foi considerado o uso de dois parafusos de potência, sendo assim a carga aplicada ao sistema foi dividido por 2. 
Foi escolhido o material de N° SAE 1050 CD.
3. CÁLCULOS
A partir da fórmula fornecida pelo Shigley 7ed, o parafuso com as dimensões acima possui a condição de auto bloqueio, permitindo manter cargas suspensas. 
Autobloqueio	Fórmula
39,58406744	6,000	Auto bloqueio	
O tipo de rosca será a quadrada, pois conforme para Shigley (2008, pg.392) “Para parafusos de potência, a rosca Acme não é tão eficiente quanto a quadrada, devido à fricção adicional decorrente da ação de calço (ou cunha), mas freqüentemente é preferida por ser mais fácil de usinar e por permitir o uso de uma porca partida, que pode ser ajustada para compensar o desgaste.
A rosca ACME adicionaria um ângulo à rosca, enquanto a quadrada seria paralela ao eixo x.
 
Rosca quadrada	Unidades	Fórmulas
TR(Torque de subida)	3237300,202	N.m	
TL (Torque de descida)	3237300,148	N.m	
σb (Tensão de flexão de raiz de rosca)	61,802	MPa	
σ (Tensão normal ao eixo)	-4,518	MPa	
τyz (Tensão cisalhamento)	5,522	Mpa	
σvm (Tensão de Von-Mises)	76,979	Mpa	
n ( Fator de segurança)	7,535		 n = σvm/Sy
Conforme a NBR 14712, referente a construção de elevadores elétricos, o coeficiente de segurança mínimo para os elementos de suspensão deve ser 7, considerando carga estática.
Abaixo foram selecionados os valores conforme os dados do projeto, as condições de fabricação e as de operação.
Fatores modificados	Critérios
ka	0,798	
kb	0,688	
kc	0,850	Axial (0,85)
kd	0,900	Temperatura de operação 400°C
ke	0,814	99% Confiabilidade
Se'	347,760	
Se	118,789	
Para o cálculo do fator de segurança será utilizada a linha de Gerber, pois como podemos analisar na imagem abaixo tal critério é o mais preciso e abrangente.
Critério para a linha de Gerber	Unidades	Fórmulas
Sp	493,000	MPa	 
σi	369,750	MPa	
Sa	1152,569	MPa	
Sm	1522,319	MPa	
σa	38,489	Mpa	
nf	29,945		
4. CONCLUSÃO
	
O dimensionamento do presente trabalho possui coeficientes aceitos pela norma que o autor achou para basear o projeto. A escolha de material se deu por uma tabela regida pelo SAE (Society of Automotive Engineers - EUA) encontrado no apêndice do livro de Shigley 7 ed, e esta possuirá um tratamento mecânico a frio para poder suprir as necessidades do projeto. 
Referências
Projeto de engenharia mecânica / Joseph E„ Shigley, Charles R. Mischke, Richard G. Budynas : tradução João Batista de Aguiar, José Manoel de Aguiar. - 7. ed. - Porto Alegre : Bookman, 2005.