02 - Parafusos

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ELEMENTOS DE 
MÁQUINAS
Aula 02 – Parafusos
Prof. Anderson José Antonietti
anderson.jose@ifsc.edu.br
 Parafusos são elementos de fixação, empregados na 
união não permanente de peças, isto é, as peças podem 
ser montadas e desmontadas facilmente, bastando 
apertar e desapertar os parafusos que as mantém 
unidas. 
 Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da 
cabeça, da haste e do tipo de acionamento.
Parafusos 
2
 Em geral, o parafuso é composto de duas partes: cabeça
e corpo. 
 O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico, 
totalmente roscado ou parcialmente roscado. 
 A cabeça pode apresentar vários formatos; porém, há 
parafusos sem cabeça.
Parafusos 
3
 Há uma enorme variedade de parafusos que podem ser 
diferenciados pelo formato da cabeça, do corpo e da 
ponta. 
 Essas diferenças, determinadas pela função dos 
parafusos, permite classificá-los em quatro grandes 
grupos: 
 Parafusos passantes;
 Parafusos não-passantes;
 Parafusos de pressão;
 Parafusos prisioneiros.
função dos parafusos 
4
 Parafusos passantes: Esses parafusos atravessam, de 
lado a lado, as peças a serem unidas, passando 
livremente nos furos. Os parafusos passantes 
apresentam-se com cabeça ou sem cabeça.
função dos parafusos 
5
 Parafusos não-passantes: São parafusos que não
utilizam porcas. O papel de porca é desempenhado pelo 
furo roscado, feito numa das peças a ser unida.
função dos parafusos 
6
 Parafusos de pressão: Esses parafusos são fixados por 
meio de pressão. A pressão é exercida pelas pontas dos 
parafusos contra a peça a ser fixada. Os parafusos de 
pressão podem apresentar cabeça ou não.
função dos parafusos 
7
 Parafusos prisioneiros: São parafusos sem cabeça com 
rosca em ambas as extremidades, sendo recomendados 
nas situações que exigem montagens e desmontagens 
frequentes. Em tais situações, o uso de outros tipos de 
parafusos acaba danificando a rosca dos furos. As roscas 
dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes 
ou sentidos opostos, isto é, um horário e o outro anti-
horário.
função dos parafusos 
8
 Ao unir peças com parafusos não passantes, o 
profissional precisa levar em consideração quatro fatores 
de extrema importância:
 Profundidade do furo broqueado (A);
 Profundidade do furo roscado (B);
 Comprimento útil de penetração do parafuso (C);
 Diâmetro do furo passante (d1).
União de peças com 
parafusos não passantes
9
 A tabela a seguir possibilita determinar cada uma dessas 
dimensões:
União de peças com 
parafusos não passantes
10
 Se a união por parafusos for feita entre materiais 
diferentes, os cálculos deverão ser efetuados em função 
do material que receberá a rosca.
 A exceção é referente ao cálculo do diâmetro do furo 
passante, que independe do tipo de material.
União de peças com 
parafusos não passantes
11
 Exemplo: Duas peças de alumínio devem ser unidas com 
um parafuso de 6 mm de diâmetro. 
a) Qual deve ser a profundidade do furo broqueado? 
b) Qual deve ser a profundidade do furo roscado? 
c) Quanto o parafuso deverá penetrar? 
d) Qual é o diâmetro do furo passante? 
União de peças com 
parafusos não passantes
12
 Solução:
a) Procura-se na tabela o material que receberá a rosca e em 
seguida a relação a ser usada para determinar a 
profundidade do furo broqueado.
� � 3. � � 3 . 6 �� � 18 ��
União de peças com 
parafusos não passantes
13
b) Prosseguindo, busca-se na coluna profundidade do furo 
roscado a relação a ser usada para o alumínio.
� � 2,5 . � � 2,5 . 6 �� � 15 ��
União de peças com 
parafusos não passantes
14
c) Da mesma forma, busca-se na coluna comprimento de 
penetração do parafuso a relação a ser usada para o 
alumínio.
� � 2 . � � 2 . 6 �� � 12 ��
União de peças com 
parafusos não passantes
15
d) Por fim, calcula-se o diâmetro do furo passante. Este 
independe do tipo de material das rosca.
�� � 1,06 . � � 1,06 . 6 �� � 6,36 ��
União de peças com 
parafusos não passantes
16
 As distâncias mínimas entre parafusos podem ser 
feitas utilizando as recomendações de projeto de 
juntas, que são:
União de peças com parafusos
17
 Exemplo: Duas peças, uma de alumínio e outra de latão 
(rosca) devem ser unidas com quatro parafusos de 10 
mm de diâmetro. 
a) Qual a distância mínima entre os parafusos?
b) Qual a distância mínima do parafuso até a borda?
União de peças com parafusos
18
 Solução:
a) Qual a distância mínima entre os parafusos?
�� � 3 . � � 3 . 10 �� � 30 ��
União de peças com parafusos
19
b) Qual a distância mínima do parafuso até a borda?
�� � 2 . � � 2 . 10 �� � 20 ��
União de peças com parafusos
20
 As classes de resistência dos parafusos estão 
normalmente impressas na cabeça do parafuso, e são 
definidas e normalizadas de acordo com a norma NBR 
8855 – Propriedades Mecânicas de Elementos de Fixação 
– Parafusos.
 A resistência de prova de um parafuso é a resistência 
máxima do parafuso, sem receber deformação 
permanente, ou seja, sem sofrer escoamento. Esta 
resistência é obtida com testes reais em parafusos. 
 Em uma união parafusada, a porca deve ter a mesma 
classe do parafuso.
Classe de resistência dos 
parafusos
21
 O quadro a seguir apresenta algumas classes de 
parafusos, com destaque para a resistência ou tensão de 
prova:
Classe de resistência dos 
parafusos
22
 Para o dimensionamento do parafuso submetido à tração 
é necessário determinar a tensão admissível (σadm). Isso 
é feito dividindo a tensão de prova (σprova) pelo fator de 
segurança (FS). 
���� �
������
��
 O fator de segurança depende do tipo de produto, tipo 
de carga, os riscos, e muitas vezes é definido pela norma 
técnica da ABNT referente ao produto. 
Parafusos submetidos à tração
23
 Para parafusos submetidos à tração, faz-se:
���� �
�
�
 � �
���
�
4
 �� � � !1,2268 . "#
Onde:
F = força de tração (N)
A = Área da seção transversal menor do parafuso (mm²)
d1 = diâmetro menor do parafuso (mm)
d = diâmetro nominal do parafuso (mm)
Parafusos submetidos à tração
24
 Parafuso submetido à tração.
Parafusos submetidos à tração
25
Problema: O conjunto representado na figura é fixado por um 
parafuso M12 x 1,5 classe 8.8. Qual a força F máxima aplicada 
no parafuso para um Fator de Segurança de 2?
Exemplo
26
Solução: Primeiramente observamos as características da 
classe 8.8 na tabela da ABNT.
Exemplo
27
Temos quatro equações para parafusos submetidos à tração:
���� �
������
��
���� �
�
�
� �
���
�
4
�� � � !1,2268 . "#
Exemplo
28
Agora é necessário montar a sequência da solução partindo 
do que se quer determinar, no caso, a força.
���� �
�
�
 → � � ����. �
���� �
������
��
� �
���
�
4
�� � � !1,2268 . "#
Exemplo
29
Uma forma fácil de resolver esse problema é iniciar a solução 
pela última equação encontrada.
�� � � 1,2268 . " � 12 1,2268 . 1,5 � 10,159 ��
� �
���
�
4
�
�. !10,159#²
4
� 81,07 ��²
���� �
������
��
�
600
2
� 300 (")
� � ����. � � 300 . 81,07 � 24321 *
Exemplo
30
 De acordo com a teoria da máxima energia de distorção, 
a tensão admissível de cisalhamento (τcis) é calculada a 
partir da tensão admissível de tração por:
+,-. �
����
3
 Ou então:
+,-. � 0,6 . ����
Parafusos submetidos ao 
cisalhamento
31
 Para parafusos submetidos ao cisalhamento simples, faz-
se:
+,-. �
�
�
 � �
���
4
Parafusos submetidos ao 
cisalhamento
32
 Para parafusos submetidos ao cisalhamento duplo, têm-
se duas áreas simultâneas de cisalhamento do parafuso 
(seção AA e BB), então faz-se a área do parafuso vezes 
dois, da seguinte forma:
+,-. �
�
2. �
 � �
���
4
Parafusos submetidos ao 
cisalhamento
33
 Cuidados ao utilizar parafusos 
submetidos ao cisalhamento: 
 Fazer um ajuste com pequena 
folga entre o corpo do parafuso 
e o furo de passagem, evitando 
assim que o parafuso sofra flexão. O corpo do parafuso não deverá ter 
rosca na região de cisalhamento 
(entre as duas peças), devido à 
rosca ser uma região de 
concentração de tensão. 
Parafusos submetidos ao 
cisalhamento
34
Problema: Uma união é fixada por um parafuso 
sextavado classe 5.8 com corpo liso na região cisalhante, 
conforme figura. Calcular o diâmetro do parafuso para 
suportar a força, com um Fator de Segurança de 2,5.
Exemplo
35
Solução: Primeiramente observamos as características da 
classe 5.8 na tabela da ABNT.
Exemplo
36
Temos quatro equações para parafusos submetidos ao 
cisalhamento:
���� �
������
��
+,-. � 0,6 . ����
+,-. �
�
�
� �
���
4
Exemplo
37
Agora é necessário montar a sequência da solução partindo 
do que se quer determinar, no caso, o diâmetro do parafuso.
� �
���
4
 → � �
4 . �
�
+,-. �
�
�
 → � �
�
+,-.
+,-. � 0,6 . ����
���� �
������
��
Exemplo
38
Uma forma fácil de resolver esse problema é iniciar a solução 
pela última equação encontrada.
���� �
������
��
�
380
2,5
� 152 (")
+,-. � 0,6 . ���� � 0,6 . 152 � 91,2 (")
� �
�
+,-.
�
30000
91,2
� 328,95 ��²
� �
4 . �
�
�
4 . 328,95
�
� 20,46 ��
Exemplo
39
 Muitas vezes uma máquina tem os parafusos 
apertados com o torque controlado com torquímetro, 
como motores a combustão, estruturas, flanges. 
 Nesse caso, a relação entre o torque e a força de aperto 
do parafuso, para parafusos em bom estado, segundo 
Shigley é:
(/ � 0,2 . �- . �
 Em que: 
 MT = Torque em [N.m] 
 d = diâmetro nominal do parafuso em [m] 
 Fi = Força de aperto do parafuso em [N]
Torque de aperto de parafusos
40
 A força de aperto Fi recomendada para parafusos que 
podem ser desmontados pode atingir 75% da resistência 
de prova, sem o coeficiente de segurança. Nesse caso, 
considera-se que se o parafuso não romper durante o 
aperto dificilmente irá romper em trabalho.
 A força de aperto máxima do parafuso na peça Fi é 
calculada por:
�- � 0,75. ������. �
 Em que: 
 σprova = tensão de prova do parafuso, [N/mm²].
 A = Área menor da seção do parafuso [mm].
Torque de aperto de parafusos
41
Problema: Um parafuso M12 é apertado com torquímetro. O 
valor do torque aplicado é de 25 N.m. Calcular o valor da 
força de aperto do parafuso.
Exemplo
42
Solução:
Primeiramente precisamos encontrar a equação que nos 
forneça a força de aperto. Nesse caso, temos duas opções:
�- � 0,75. ������. �
(/ � 0,2. �- . �
Ficaremos com a segunda opção, pois o problema não nos 
forneceu a classe do parafuso, o que nos impossibilita de 
encontrar a tensão de prova.
Exemplo
43
Assim, aplicando os dados na segunda equação, temos:
(/ � 0,2. �- . �
250*. �1 � 0,2. �- . 0,0120�1
�- � 10416,6 *
Exemplo
44