Questão parafuso

Projeto de Máquinas

Aula 9

PARAFUSOS

O parafuso também é utilizado para içamento de cargas,

translação (parafuso sem fim) e ajuste de posição.

O momento de acionamento (rotação) é transformado num

movimento linear na direção axial do eixo, gerando uma

força axial.

Parafusos de acionamento

No sistema porca / parafuso, um fica fixo, e o outro sofre

um momento para fazê-lo girar.

O sistema se assemelha ao plano inclinado onde a peça fixa

é movimentada numa rampa helicoidal. Para acionamento

de carga o perfil mais utilizado é o trapezoidal


O desenvolvimento da hélice forma um triângulo:

α = ângulo da hélice

P (passo) = cateto oposto

Hélice = hipotenusa

D2 (Ø médio) = cateto adjacente.

Aplica-se as relações trigonométricas na rosca, para

conhecer o passo, diâmetro médio ou ângulo da hélice:


Quanto maior for o ângulo da hélice, menor será a força de

atrito atuando entre a porca e o parafuso, e isto é

comprovado através do paralelogramo de forças. Portanto,

deve-se ter critério na aplicação do passo da rosca.Para um

aperto adequado em parafusos de fixação, deve-se manter

α < 15º.


P (passo) = tg α . D2 . π

θ → Ângulo de perfil da rosca;

α → Ângulo de hélice;

R → Raio médio da rosca (D=2R);

RA → Raio médio do colar;

di → diâmetro interno (parafuso);

de → diâmetro externo (parafuso)

θ → Ângulo de perfil da rosca;

α → Ângulo de hélice;

R → Raio médio da rosca (D=2R);

RA → Raio médio do colar;

di → diâmetro interno (parafuso);

de → diâmetro externo (parafuso)


O movimento do parafuso provoca o movimento axial da

porca. Temos o ângulo θ do perfil da rosca, e o ângulo α

Desse modo todo o peso

está no paralelepípedo P que

tem apenas o movimento de

subir e descer no eixo A.


Nesse ponto de contato surge

uma força normal N


Nos interessa é o torque para acionar o parafuso que

acarrete uma força vertical igual a P.


Força de atrito T2 dada por

Onde:

μ1 – atrito entre os filetes de rosca

μ2 – atrito entre apoio e colar e;


Somando T1 à força de atrito T2


Qual o torque necessário para aperto de 10 ton num

parafuso de rosca métrica M30 x 3,5 passo?

Exemplo de cálculo

Exemplo de cálculo

Um elevador de automóveis para oficinas tem que ser

projetados para veículos com peso até 2500 kg, qual o

torque necessário caso seja utilizado uma rosca trapezoidal

TR 60 para acionar cada lado?

Exercício

São dados:

μ1 = 0,15

μ2 = 0 (rolamento axial)

OBS.: Desconsidere o braço de alavanca do apoio.

Considere a carga centrada.

D = 55,5 mm

θ = 15º

Passo = 9 mm

Exercício

Valor do ângulo de hélice:

Exercício

Resposta:

Cada um dos dois parafusos deve sofrer um torque de T =

7,23 m.Kgf, para levantamento de carros com peso de

2500Kgf

Exercício

É preciso fazer a verificação do diâmetro interno do

parafuso quanto à torção, tração e compressão

Exercício

Alem disso calcula-se a altura necessária da porca ou do

apoio e a verificação da pressão superficial

H: altura da porca

P: pressão superficial;

n: número de filetes [altura da porca

(H) dividido pelo passo da rosca (p)].

Exercício

Dimensionar parafuso e porca para uma prensa manual.

Informações básicas:

Força máxima a ser aplicada: 15 KN;

Número de entradas da rosca: 1;

Material da porca: FoFo Cinzento (σr 155 MPa);

Material do parafuso: SAE 1020 (σe =210 MPa);

Coeficiente de segurança (Sg): 2.

Exercício

1. Calcular a tensão admissível para o parafuso:

σadm = σe / Sg = 210 / 2 = 105 MPa.

2. Calcular o diâmetro interno do parafuso pela fórmula da

tração/compressão:

di = 13,5 mm

Exercício

3. Designar um passo em função do diâmetro interno,

(tabela):

Para di = 13,5 mm, p = 4 mm.

de = di + p = 17,5 mm

dm = (di + de) / 2 = 15,5 mm

a = 4 . 1 = 4 mm:

Exercício

4.Verificar o coeficiente de atrito parafuso/rosca em

função de seus materiais (tabela):

Μ = 0,18

5. Calcular o torque para o parafuso:

T = 30963,42 N.mm

Exercício

6.Verificar o diâmetro interno quando submetido à torção

utilizando a fórmula da torção. Não esquecer de utilizar

tensão de torção (tau admissível). A maior dimensão

encontrada entre as fórmulas de tração e torção deve ser

considerada: τadm = 0,577 . σadm = 0,577 . 105 = 60,58

di = 13,73 mm

Exercício

7. Calcular o número de filetes:

n = 27,4 / 4

n = 6,85

8. Calcular a altura da porca:

σadm = σr / Sg = 155 / 2 = 77,5 MPa.

H = 27,4 mm

Exercício

9. Verificar a pressão superficial

P = 22,5 MPa

Como o valor máximo indicado para pressão superficial

entre parafusoporca em aço-ferro fundido é 100 MPa ,

então o dimensionamento está correto.

Exercício

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