Apostila de ELEMENTOS DE MÁQUINAS

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Apostila de Elementos de Máquinas

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MORAES, Amilton Cravo Elementos de Máquinas / Instituto Federal Sul Rio Grandense. Pelotas, 2009. p.:221 il.

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Apresentação O objetivo desta apostila é facilitar o estudo de Elementos de Máquina. Nele você vai encontrar também uma seqüência de conteúdos correspondente ao conteúdo programático da disciplina. Como o assunto é extenso, teremos uma divisão por unidades, onde você vai estudar: - elementos de fixação - elementos de apoio - elementos elásticos - elementos de transmissão; - elementos de vedação; - ferramentas manuais e acessórios Esses conhecimentos são indispensáveis à manutenção em geral. Se você já trabalha numa indústria, ou se deseja trabalhar como técnico em manutenção, precisa saber o que são elementos de máquina, quais suas características, funções e como são utilizados na prática. Com esse conhecimento, você estará preparado para operar máquinas e, possivelmente, corrigir defeitos que elas apresentem. As aulas trazem informações teóricas e atividades práticas. É importante que você saiba os conceitos que estão por trás de cada atividade prática porque, assim, terá condições de compreender situações novas e resolver problemas que surgirem na sua casa, no seu trabalho, na sua vida. Mesmo que você já tenha alguns conhecimentos de elementos de máquina, procure acompanhar todas as aulas, resolvendo as atividades propostas e, preparando-se para as avaliações, não só para atingir a sua aprovação mas, principalmente para sedimentar todas as informações referentes à Elementos de Máquinas, para a sua vida profissional. Assim, os conhecimentos que você já possui se tornarão mais sólidos. Evite faltar aulas porque, as informações estão relacionadas entre si. No final de cada unidade são apresentados exercícios. É importante que você os faça e confira suas respostas junto ao professor. Dessa forma, poderá ver o que errou ou acertou. Não se preocupe com erros. Descobrir um erro e corrigi-lo é um meio valioso de aprender. No fim da disciplina, você terá adquirido uma série de conhecimentos de mecânica que o ajudarão a compreender melhor o universo da mecânica e a importância de ser um profissional nessa área.

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Índice Unidade I – Elementos de Fixação

13

1.1

Introdução

13

1.2

Elementos de fixação

13

1.3

Tipos de elementos de fixação

15

1.3.1

Rebite

15

1.3.2

Pino

15

1.3.3

Cavilha

15

1.3.4

Contrapino ou cupilha

16

1.3.5

Parafuso

16

1.3.6

Porca

16

1.3.7

Arruela

16

1.3.8

Anel elástico

17

1.3.9

Chaveta

17

Rebites

17

1.4.1

Tipos de rebites e suas proporções

18

1.4.2

Especificação de rebites

21

1.4.3

Processos de rebitagem

22

1.4.3.1

Processo manual

22

1.4.3.2

Processo mecânico

24

Tipos de rebitagem

27

Rebitagem de recobrimento

27

Cálculos para rebitagem

29

1.4.5.1

Cálculo do diâmetro do rebite

29

1.4.5.2

Cálculo do diâmetro do furo

29

1.4.5.3

Cálculo do comprimento útil do rebite

30

1.4.6

Defeitos de rebitagem

31

1.4.7

Eliminação dos defeitos

33

1.4

1.4.4 1.4.4.1 1.4.5

4

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1.4.7.1

Eliminação com talhadeira

33

1.4.7.2

Eliminação com esmerilhadeira

33

1.4.7.3

Eliminação com lima

34

Pinos, cavilhas, cupilhas ou contrapinos

34

1.5.1

Pinos

35

1.5.2

Cavilhas

36

Classificação das cavilhas

36

Cupilhas ou contrapinos

37

Roscas

38

1.6.1

Introdução

38

1.6.2

Sentido de direção da rosca

39

1.6.3

Nomenclatura da rosca

40

1.6.4

Elementos de uma rosca

41

1.6.5

Classificação

42

1.6.6

Roscas triangulares

44

1.6.6.1

Rosca triangular métrica

44

1.6.6.2

Rosca whitworth normal – BSW e rosca fina - BSF

45

Ação do sistema parafuso – porca na união de peças

48

Parafusos

49

1.7.1

Generalidades

49

1.7.2

Tipos de parafusos

50

1.7.2.1

Parafusos passantes

50

1.7.2.2

Parafusos não passantes

50

1.7.2.3

Parafusos de pressão

51

1.7.2.4

Parafusos prisioneiros

51

1.7.2.5

Parafusos allen

51

1.7.2.6

Parafusos de cabeça sextavada

52

1.7.2.7

Parafusos com sextavado interno

53

1.7.2.8

Parafusos de cabaça com fenda

53

1.5

1.5.2.1 1.5.3 1.6

1.6.7 1.7

5

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1.7.2.9

Parafusos de cabeça redonda com fenda

54

1.7.3

Procedimentos para a montagem de parafusos

55

1.7.4

Dados necessários para a especificação de parafusos

59

Porcas

60

1.8.1

Generalidades

60

1.8.2

Tipos de porcas

61

Arruelas

63

1.9.1

Generalidades

63

1.9.2

Tipos de arruelas

64

1.9.2.1

Arruela lisa

64

1.9.2.2

Arruela de pressão

64

1.9.2.3

Arruela dentada ou estrelada

65

1.9.2.4

Arruela serrilhada

65

1.9.2.5

Arruela ondulada

66

1.9.2.6

Arruela de travamento com orelha

66

Anel elástico

67

1.10.1

Introdução

67

1.10.2

Material de fabricação e forma

68

1.10.3

Observações para a montagem de anéis

72

Chavetas

73

1.11.1

Introdução

73

1.11.2

Classificação das chavetas

74

1.11.2.1

Chavetas de cunha

74

1.11.2.2

Chavetas paralelas ou lingüetas

77

1.11.2.3

Chaveta de disco ou meia lua

78

Tolerâncias para chavetas

79

2.1

Introdução

80

2.2

Buchas

80

Classificação

80

1.8

1.9

1.10

1.11

1.11.3

2.2.1

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2.2.1.1

Buchas de fricção radial

81

2.2.1.2

Buchas de fricção axial

81

2.2.1.3

Bucha cônica

81

2.2.1.4

Bucha-guia para furação e alargamento

82

Guias

83

2.3.1

Tipos de guias

83

2.3.2

Classificação

83

2.3.3

Réguas de ajuste

84

Rolamentos e mancais

85

Mancais de deslizamento

85

2.4.1.1

Classificação de mancais

86

2.4.1.2

Formas construtivas dos mancais

87

2.4.1.3

Materiais para buchas

88

Mancais de rolamento

89

2.4.2.1

Classificação dos rolamentos

90

2.4.2.2

Tipos de rolamentos

90

2.4.2.3

Designação dos rolamentos

94

2.4.2.4

Cuidados com os rolamentos

95

2.4.2.5

Defeitos comuns dos rolamentos

96

2.4.2.6

O que verificar durante o funcionamento

98

2.3

2.4 2.4.1

2.4.2

Unidade IlI – Elementos elásticos - molas

100

3.1

Introdução

100

3.2

Aplicação das molas

100

3.2.1

Armazenamento de energia

100

3.2.2

Amortecimento de choques

101

3.2.3

Distribuição de cargas

101

3.2.4

Limitação de vazão

101

3.2.5

Preservação de junções ou contatos

102

7

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3.3

Tipos de molas

102

Molas helicoidais

103

3.3.1.1

Generalidades

103

3.3.1.2

Classificação das molas helicoidais

103

3.3.1.3

Características das molas helicoidais

106

Molas planas

109

3.4

Materiais de fabricação

111

3.5

Aplicação

112

Unidade IV – Elementos de vedação

113

4.1

Introdução

113

4.2

Conceito de vedação

113

4.3

Elementos de vedação

113

4.3.1

Juntas não metálicas

114

4.3.2

Juntas metálicas

114

4.3.2.1

Juntas semimetálicas, em espiral

114

4.3.2.2

Juntas metálicas folheadas

114

4.3.2.3

Juntas metálicas maciças

115

4.3.2.4

Juntas metálicas de anel (JTA)

115

4.3.3

Anéis de borracha (ring)

116

4.3.4

Anéis de vedação mecânica

117

4.3.5

Retentores

120

4.3.5.1

Elementos de um retentor básico

121

4.3.5.2

Tipos de perfis de retentores

122

4.3.5.3

Recomendações para a aplicação de retentores

123

4.3.5.4

Condições de armazenamento dos retentores

124

4.3.5.5

Pré-lubrificação dos retentores

124

4.3.5.6

Cuidados na montagem do retentor no alojamento

124

4.3.5.7

Montagem do retentor no eixo

124

3.3.1

3.3.2

8

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4.3.5.8

Cuidados na substituição do retentor

124

4.3.5.9

Análise de falhas e prováveis causas de vazamento

125

Gaxetas

126

4.3.6.1

Seleção da gaxeta

127

4.3.6.2

Substituição da gaxeta

128

4.3.6.3

Falhas e defeitos na gaxetas

129

Selo mecânico

129

4.3.7.1

Vedação principal

129

4.3.7.2

Vedação secundária

130

4.3.7.3

Uso do selo mecânico

131

4.3.7.4

Vantagens do selo mecânico

131

4.3.6

4.3.7

Unidade V – Elementos de transmissão

132

5.1

Introdução

132

5.2

Descrição resumida de alguns elementos de transmissão

134

5.2.1

Correias

135

5.2.2

Correntes

135

5.2.3

Engrenagens

135

5.2.4

Rodas de atrito

136

5.2.5

Roscas

136

5.2.6

Cabos de aço

137

5.2.7

Acoplamento

137

Eixos de árvores

138

5.3.1

Introdução

138

5.3.2

Material de fabricação

138

5.3.3

Tipos e características de árvores

139

5.3.3.1

Eixos maciços

139

5.3.3.2

Eixos vazados

140

5.3.3.3

Eixos cônicos

140

5.3

9

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5.3.3.4

Eixos roscados

140

5.3.3.5

Eixos-árvore ranhurados

141

5.3.3.6

Eixos-árvore estriados

141

5.3.3.7

Eixos-árvore flexíveis

141

Transmissão de correias e polias

142

5.4.1

Introdução

142

5.4.2

Relação de transmissão (i)

143

5.4.3

Transmissão por correia plana

143

5.4.4

Formato da polia plana

145

5.4.5

Tensionador ou esticador

145

5.4.6

Materiais para correa plana

146

5.4.7

Transmissão por correia em “V”

147

5.4.8

Perfil e designação das correias em V

147

5.4.9

Perfil dos canais das polias

148

5.4.10

Relação de transmissão (i) para correias e polias em V

149

5.4.11

Transmissão por correia dentada

151

5.4.12

Procedimentos em manutenção com correias e polias

151

5.4.13

Danos típicos das correias

153

5.4.14

Vantagens da transmissão com (correias em “V”)

156

Correntes

157

5.5.1

Introdução

157

5.5.2

Tipos de correntes

157

5.5.2.1

Corrente de rolos

157

5.5.2.2

Corrente de dentes

158

5.5.2.3

Corrente de elos livres

159

5.5.2.4

Corrente comum

159

5.5.2.5

Corrente de blocos

159

5.5.3

Fabricação das correntes

160

5.5.4

Engrenagens para correntes

160

5.4

5.5

10

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5.6

Cabos

161

5.6.1

Introdução

161

5.6.2

Componentes

161

5.6.3

Construção de cabos

162

5.6.4

Tipos de distribuição dos fios nas pernas

162

5.6.4.1

Distribuição normal

163

5.6.4.2

Distribuição seale

163

5.6.4.3

Distribuição filler

163

5.6.4.4

Distribuição warrington

163

Tipos de alma de cabo de aço

164

5.6.5.1

Alma de fibra

164

5.6.5.2

Alma de algodão

164

5.6.5.3

Alma de asbesto

164

5.6.5.4

Alma de aço

165

Tipos de torção

165

5.6.6.1

Torção regular ou em cruz

165

5.6.6.2

Torção lang ou em paralelo

165

5.6.7

Preformação dos cabos de aço

166

5.6.8

Fixação do cabo de aço

166

5.6.9

Dimensionamento

167

Roscas de transmissão

167

5.7.1

Introdução

167

5.7.2

Perfil das roscas de transmissão

168

5.7.2.1

Rosca com perfil quadrado

169

5.7.2.2

Rosca com perfil trapezoidal

170

5.7.2.3

Rosca com perfil misto

171

Material de fabricação

172

Engrenagens

172

Introdução

172

5.6.5

5.6.6

5.7

5.7.3 5.8 5.8.1

11

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5.8.2

Tipos de engrenagens

174

5.8.2.1

Engrenagens cilíndricas

175

5.8.2.2

Engrenagens cônicas

176

5.8.2.3

Engrenagens helicoidais

176

5.8.2.4

Cremalheira

177

Came

178

5.9.1

Introdução

178

5.9.2

Tipos

179

5.9.2.1

Came de disco

179

5.9.2.2

Came de tambor

179

5.9.2.3

Came frontal

180

5.9.2.4

Quadro com came circular

180

5.9.2.5

Quadro com came triangular

181

5.9.2.6

Came de palminha

181

5.9.3

Representação gráfica do movimento da came de disco

182

5.9.4

Aplicação das cames

183

Acoplamento

183

5.10.1

Introdução

183

5.10.2

Classificação

183

5.10.2.1

Acoplamentos fixos

183

5.10.2.2

Acoplamentos elásticos

185

5.10.2.3

Acoplamentos móveis

188

5.10.3

Montagem de acoplamentos

189

5.10.4

Lubrificação de acoplamentos

189

5.9

5.10

Unidade I - Elementos de fixação 1.1 Introdução Elementos de fixação constituem a unidade inicial que faz parte da disciplina de Elementos de Máquinas. Nessa unidade, você vai estudar os principais elementos de fixação:

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rebites, pinos, cavilhas, cupilhas ou contrapinos, parafusos, porcas, arruelas, anéis elásticos e chavetas. Você pode estar pensando por que deve estudar esses elementos, não é? A resposta é simples: como profissional ligado à manutenção, você precisa, necessariamente, conhecer tudo sobre máquinas, inclusive suas peças que são unidas ou fixadas entre si. Assim, você ficará capacitado para operar máquinas, identificar seus possíveis defeitos e até mesmo corrigi-los. Nesta primeira aula, você terá uma visão geral de todos os elementos de fixação que serão estudados ao longo das aulas seguintes. Posteriormente apresentaremos informações sobre rebites, pinos, cavilhas, cupilhas ou contrapinos e parafusos, suas características, forma de uso, tipos e os cálculos necessários para seu emprego na prática. Nas últimas aulas, você vai estudar, com detalhes, porcas, arruelas, anéis elásticos e chavetas. De cada um desses elementos de fixação, você terá informações relativas a características, material de fabricação, função, forma de uso, desenho técnico e cálculos necessários para fixação de peças.

1.2 Elementos de fixação Se você vai fazer uma caixa de papelão, possivelmente usará cola, fita adesiva ou grampos para unir as partes da caixa. Por outro lado, se você pretende fazer uma caixa ou engradado de madeira, usará pregos ou taxas para unir as partes. Na mecânica é muito comum a necessidade de unir peças como chapas, perfis e barras. Qualquer construção, por mais simples que seja, exige união de peças entre si. Entretanto, em mecânica as peças a serem unidas, exigem elementos próprios de união que são denominados elementos de fixação.

Figura 01 – Exemplo de fixação

Numa classificação geral, os elementos de fixação mais usados em mecânica são: rebites, pinos, cavilhas, parafusos, porcas, arruelas, chavetas etc. Você vai estudar cada um desses elementos de fixação para conhecer suas características, o material de que é feito, suas aplicações, representação, simbologia e alguns cálculos necessários para seu emprego.

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A união de peças feita pelos elementos de fixação pode ser de dois tipos: móvel ou permanente.No tipo de união móvel, os elementos de fixação podem ser colocados ou retirados do conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas. É o caso, por exemplo, de uniões feitas com parafusos, porcas e arruelas.

Figura 02 – União com arruela, porca e parafuso

No tipo de união permanente, os elementos de fixação, uma vez instalados, não podem ser retirados sem que fiquem inutilizados. É o caso, por exemplo, de uniões feitas com rebites e soldas.

Figura 03 – União permanente

Tanto os elementos de fixação móvel como os elementos de fixação permanente devem ser usados com muita habilidade e cuidado porque são, geralmente, os componentes mais frágeis da máquina. Assim, para projetar um conjunto mecânico é preciso escolher o elemento de fixação adequado ao tipo de peças que irão ser unidas ou fixadas. Se, por exemplo, unirmos peças robustas com elementos de fixação fracos e mal planejados, o conjunto apresentar á falhas e poderá ficar inutilizado. Ocorrerá, portanto, desperdício de tempo, de materiais e de recursos financeiros. Ainda é importante planejar e escolher corretamente os elementos de fixação a serem usados para evitar concentração de tensão nas peças fixadas. Essas tensões causam

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rupturas nas peças por fadiga do material. Fadiga de material significa queda de resistência ou enfraquecimento do material devido a tensões e constantes esforços.

1.3 Tipos de elementos de fixação Para você conhecer melhor alguns elementos de fixação, apresentamos a seguir uma descrição simples de cada um deles. 1.3.1 Rebite O rebite é formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça. É fabricado em aço, alumínio, cobre ou latão. É usado para fixação permanente de duas ou mais peças.

Figura 04 - Rebite

1.3.2 Pino O pino une peças articuladas. Nesse tipo de união, uma das peças pode se movimentar por rotação.

Figura 05 – Pino

1.3.3 Cavilha A cavilha une peças que não são articuladas entre si.

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Figura 06 - Cavilha

1.3.4 Contrapino ou cupilha O contrapino ou cupilha é uma haste ou arame com forma semelhante a de um meiocilindro, dobrado de modo a fazer uma cabeça circular e tem duas pernas desiguais. Introduzse o contrapino ou cupilha num furo na extremidade de um pino ou parafuso com porca castelo. As pernas do contrapino são viradas para trás e, assim, impedem a saída do pino ou da porca durante vibrações das peças fixadas.

Figura 07 – Contrapino ou cupilha

1.3.5 Parafuso O parafuso é uma peça formada por um corpo cilíndrico roscado e uma cabeça, que pode ter várias formas.

Figura 08 – Parafuso de cabeça cilíndrica com fenda

1.3.6 Porca A porca tem forma de prisma, de cilindro etc. Apresenta um furo roscado. Através desse furo, a porca é atarraxada ao parafuso.

Figura 09 – Porca sextavada

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1.3.7 Arruela A arruela é um disco metálico com um furo no centro. O corpo do parafuso passa por esse furo.

Figura 10 – Arruela chanfrada

1.3.8 Anel elástico O anel elástico é usado para impedir deslocamento de eixos. Serve, também, para posicionar ou limitar o movimento de uma peça que desliza sobre um eixo.

Figura 11 – Anel elástico tipo RS

1.3.9 Chaveta A chaveta tem corpo em forma prismática ou cilíndrica que pode ter faces paralelas ou inclinadas, em função da grandeza do esforço e do tipo de movimento que deve transmitir. Alguns autores classificam a chaveta como elementos de fixação e outros autores, como elementos de transmissão. Na verdade, a chaveta desempenha as duas funções.

Figura 12 – Chaveta

1.4 Rebites Os rebites são peças fabricadas em aço, alumínio, cobre ou latão. Unem rigidamente peças ou chapas, principalmente, em estruturas metálicas, de reservatórios, caldeiras, máquinas, navios, aviões, veículos de transporte e treliças.

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A fixação das pontas da lona de fricção do disco de embreagem de automóvel é feita por rebites.

Figura 13 – Disco de embreagem de um automóvel

Outro exemplo de aplicação, visto na mesma figura, é a fixação da lona de fricção da sapata de freio de automóvel. O rebite também é usado para fixação de terminais de cintas e lona.

Figura 14 – Fixação de terminais de cintas e lona

1.4.1 Tipos de rebites e suas proporções O quadro a seguir mostra a classificação dos rebites em função do formato da cabeça e de seu emprego em geral.

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Tabela 01 – Tipos de rebites

A fabricação de rebites é padronizada, ou seja, segue normas técnicas que indicam medidas da cabeça, do corpo e do comprimento útil dos rebites. No quadro a seguir apresentamos as proporções padronizadas para os rebites. Os valores que aparecem nas ilustrações são constantes, ou seja, nunca mudam.

Tabela 02 – Proporções dos rebites

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O que significa 2 x d para um rebite de cabeça redonda larga, por exemplo? Significa que o diâmetro da cabeça desse rebite é duas vezes o diâmetro do seu corpo. Se o rebite tiver um corpo com diâmetro de 5 mm, o diâmetro de sua cabeça será igual a 10 mm, pois 2 x 5 mm = 10 mm. Essa forma de cálculo é a mesma para os demais rebites. O quadro apresenta alguns tipos de rebite, segundo a forma de suas cabeças. Mas é grande a variedade dos tipos de rebite. Um mecânico precisa conhecer o maior número possível para saber escolher o mais adequado a cada trabalho a ser feito. Vamos ver outros exemplos. Em estruturas metálicas, você vai usar rebites de aço de cabeça redonda:

Figura 15 – Dimensões de um rebite

- Diâmetros padronizados: de 10 até 36 mm (d). - Comprimentos úteis padronizados: de 10 até 150 mm (L). Em serviços de funilaria você vai empregar, principalmente, rebites com cabeça redonda ou com cabeça escareada. Veja as figuras que representam esses dois tipos de rebites e suas dimensões: d = 1,6 a 6 mm

d = 3 até 5 mm

L = 3 até 40 mm

L = 3 até 40 mm

D = 1,6 x d

D = 2,4 até 1,8 x d

K = 0,7 x d

K = 0,3 x d

Figura 16 – Rebites de cabeça redonda e escareada

Existem também rebites com nomes especiais: de tubo, de alojamento explosivo etc. O rebite explosivo contém uma pequena cavidade cheia de carga explosiva. Ao se aplicar um dispositivo elétrico na cavidade, ocorre a explosão.

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Para que você conheça um pouco esses rebites com denominações especiais, apresentamos ilustrações de alguns deles.

Figura 17 – Rebite de tubo – rebite explosivo – rebite semi-tubo

Figura 18 – Rebites com alojamento

Figura 19 – Rebites distanciadores

Figura 20 – Rebites para rebitagem a frio com elevado esforço cortante

Além desses rebites, destaca-se, pela sua importância, o rebite de repuxo, conhecido por “rebite pop”. É um elemento especial de união, empregado para fixar peças com rapidez, economia e simplicidade. Abaixo mostramos a nomenclatura de um rebite de repuxo. D = aba abaulada Φ = diâmetro do rebite h = altura da aba

K = aba escareada H = diâmetro da aba f = altura da aba escareada

L = comprimento do rebite

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Figura 21 – Rebite pop

Os rebites de repuxo podem ser fabricados com os seguintes materiais metálicos: açocarbono; aço inoxidável; alumínio; cobre; monel (liga de níquel e cobre). 1.4.2 Especificação de rebites Vamos supor que você precise unir peças para fazer uma montagem com barras de metal ou outro tipo de peça. Se essa união for do tipo de fixação permanente, você vai usar rebites. Para adquirir os rebites adequados ao seu trabalho, é necessário que você conheça suas especificações, ou seja: - de que material é feito; - o tipo de sua cabeça; - o diâmetro do seu corpo; - o seu comprimento útil. O comprimento útil do rebite corresponde à parte do corpo que vai formar a união. A parte que vai ficar fora da união é chamada sobra necessária e vai ser usada para formar a outra cabeça do rebite. No caso de rebite com cabeça escareada, a altura da cabeça do rebite também faz parte do seu comprimento útil. O símbolo usado para indicar comprimento útil é L e o símbolo para indicar a sobra necessária é z. Na especificação do rebite é importante você saber qual será o seu comprimento útil (L) e a sobra necessária (z). Nesse caso, é preciso levar em conta: - o diâmetro do rebite; - o tipo de cabeça a ser formado; - o modo como vai ser fixado o rebite: a frio ou a quente. As figuras mostram o excesso de material (z) necessário para se formar a segunda cabeça do rebite em função dos formatos da cabeça, do comprimento útil (L) e do diâmetro do rebite (d).

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Figura 22 – Dados para especificação de rebites

Para solicitar ou comprar rebites você deverá indicar todas as especificações. Por exemplo: - material do rebite: rebite de aço ABNT 1006 a 1010; - tipo de cabeça: redondo; - diâmetro do corpo: ¼” - comprimento útil: ¾” Normalmente, o pedido de rebites é feito conforme o exemplo: Rebite de alumínio, cabeça chata, de ¼” – ½”

1.4.3. Processos de rebitagem A segunda cabeça do rebite pode ser feita por meio de dois processos: manual e mecânico.

1.4.3.1.Processo manual Esse tipo de processo é feito à mão, com pancadas de martelo. Antes de iniciar o processo, é preciso comprimir as duas superfícies metálicas a serem unidas, com o auxílio de duas ferramentas: o contra-estampo, que fica sob as chapas, e o repuxador, que é uma peça de aço com furo interno, no qual é introduzida a ponta saliente do rebite.

Figura 23 – Prensagem das chapas

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Após as chapas serem prensadas, o rebite é martelado até encorpar, isto é, dilatar e preencher totalmente o furo. Depois, com o martelo de bola, o rebite é “boleado”, ou seja, é martelado até começar a se arredondar. A ilustração mostra o “boleamento”.

Figura 24 – “Boleamento”

Em seguida, o formato da segunda cabeça é feito por meio de outra ferramenta chamada estampo, em cuja ponta existe uma cavidade que será usada como matriz para a cabeça redonda.

Figura 25 – Confecção da segunda cabeça

A seguir iremos mostrar toda a seqüência de operações de uma rebitagem, usando-se rebites de cabeça escareada chata. 1. Prepare o material - Elimine as rebarbas dos furos a fim de assegurar uma boa aderência entre as chapas. Apóie as chapas sobre uma base sólida e repuxe os rebites. A base sólida deve estar sempre limpa, ou seja, livre de partículas sólidas. 2. Alinhe as chapas - Se necessário, prenda as chapas com grampos, alicates de pressão ou morsa manual. Se houver furos que não coincidam, passe o alargador.

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3. Prepare os rebites - Calcule o comprimento do rebite de acordo com o formato da cabeça. Se necessário, corte o rebite e rebarbe-o. 4. Rebite - Inicie a rebitagem pelos extremos da linha de rebitagem. As pancadas iniciais sobre os rebites devem ser aplicadas com a face de impacto do martelo e devem ser perpendiculares em relação aos rebites. Boleie os rebites com a bola do martelo a fim de preencher todo o escareado. Termine a rebitagem dando pancadas com a face do martelo. Evite dar pancadas desnecessárias sobre os rebites, pois isto torna-os duros e frágeis.

Figura 26 – Seqüência de execução de uma rebitagem manual

1.4.3.2 Processo mecânico O processo mecânico é feito por meio de martelo pneumático ou de rebitadeiras pneumáticas e hidráulicas. O martelo pneumático é ligado a um compressor de ar por tubos flexíveis e trabalha sob uma pressão entre 5 Pa a 7 Pa, controlada pela alavanca do cabo. O martelo funciona por meio de um pistão ou êmbolo que impulsiona a ferramenta existente na sua extremidade . Essa ferramenta é o estampo, que dá a forma à cabeça do rebite e pode ser trocado, dependendo da necessidade. Abaixo ilustramos, em corte, um tipo de martelo pneumático para rebitagem.

Figura 27 – Martelo pneumático para rebitagem

A rebitadeira pneumática ou hidráulica funciona por meio de pressão contínua. Essa máquina tem a forma de um C e é constituída de duas garras, uma fixa e outra móvel com estampos nas extremidades.

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Figura 28 – Rebitadeira pneumática

Se compararmos o sistema manual com o mecânico, veremos que o sistema manual é utilizado para rebitar em locais de difícil acesso ou peças pequenas. A rebitagem por processo mecânico apresenta vantagens, principalmente quando é usada a rebitadeira pneumática ou hidráulica. Essa máquina é silenciosa, trabalha com rapidez e permite rebitamento mais resistente, pois o rebite preenche totalmente o furo, sem deixar espaço. Entretanto, as rebitadeiras são máquinas grandes e fixas e não trabalham em qualquer posição. Nos casos em que é necessário o deslocamento da pessoa e da máquina, é preferível o uso do martelo pneumático. Tanto a rebitagem manual como a mecânica podem ser feitas a quente ou a frio. Na rebitagem a quente o rebite é aquecido por meio de fornos a gás , elétricos ou maçarico até atingir a cor vermelho-brilhante. Depois o rebite é martelado à mão ou à máquina até adquirir o formato. Os fornos possibilitam um controle perfeito da temperatura necessária para aquecer o rebite. Já o maçarico apresenta a vantagem de permitir o deslocamento da fonte de calor para qualquer lugar. A rebitagem a quente é indicada para rebites com diâmetro superior a 6,35 mm, sendo aplicada, especialmente, em rebites de aço. A rebitagem a frio é feita por martelamento simples, sem utilizar qualquer fonte de calor. É indicada para rebites com diâmetro de até 6,3 mm, se o trabalho for à mão, e de 10 mm, se for à máquina. Usa-se na rebitagem a frio rebites de aço, alumínio etc. A seguir você vai ver um exemplo de como se faz rebitagem, usando rebite de cabeça escareada chata. Assim, você terá uma noção do processo de rebitagem. Antes, porém, é preciso que você conheça as principais ferramentas usadas na rebitagem: estampo, contraestampo e repuxador. - Estampo: É uma ferramenta usada para dar forma a uma peça. O estampo utilizado na rebitagem manual é feito de aço temperado e apresenta três partes: cabeça, corpo e

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ponta. Na ponta existe um rebaixo, utilizado para dar formato final à segunda cabeça do rebite.

Figura 29 – Estampo para rebites

- Contra-estampo: O contra-estampo é na verdade um estampo colocado em posição oposta à do estampo. Também é de aço temperado e apresenta um rebaixo semi-esférico no qual é introduzida a cabeça do rebite. O rebaixo semi-esférico pode apresentar vários diâmetros a fim de alojar cabeças de rebites de diversas dimensões. Abaixo mostramos um modelo de contra-estampo. No caso de peças pequenas, pode-se utilizar o contra-estampo fixo a uma morsa; no caso de peças grandes, o contra-estampo pode ser apoiado no piso, sobre uma chapa de proteção.

Figura 30 – Contra-estampo

- Repuxador: O repuxador comprime as chapas a serem rebitadas. É feito de aço temperado e apresenta três partes: cabeça, corpo e face. Na face existe um furo que aloja a extremidade livre do rebite.

Figura 31 – Repuxador para rebites

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1.4.4 Tipos de rebitagem Os tipos de rebitagem variam de acordo com a largura das chapas que serão rebitadas e o esforço a que serão submetidas. Assim, temos a rebitagem de recobrimento, de recobrimento simples e de recobrimento duplo.

1.4.4.1 Rebitagem de recobrimento Na rebitagem de recobrimento, as chapas são apenas sobrepostas e rebitadas. Esse tipo destina-se somente a suportar esforços e é empregado na fabricação de vigas e de estruturas metálicas.

Figura 32 – Rebitagem por recobrimento

a) Rebitagem de recobrimento simples: É destinada a suportar esforços e permitir fechamento ou vedação. É empregada na construção de caldeiras a vapor e recipientes de ar comprimido. Nessa rebitagem as chapas se justapõem e sobre elas estende-se uma outra chapa para cobri-las.

Figura 33 – Recobrimento simples

Rebitagem de recobrimento duplo: Usada unicamente para uma perfeita vedação. É empregada na construção de chaminés e recipientes de gás para iluminação. As chapas são justapostas e envolvidas por duas outras chapas que as recobrem dos dois lados.

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Figura 34 – Recobrimento duplo

Quanto ao número de rebites que devem ser colocados, pode-se ver que, dependendo da largura das chapas ou do número de chapas que recobrem a junta, é necessário colocar uma, duas ou mais fileiras de rebites.

Figura 35 – Número de rebites por fileira

Quanto à distribuição dos rebites, existem vários fatores a considerar: o comprimento da chapa, a distância entre a borda e o rebite mais próximo, o diâmetro do rebite e o passo. O passo é a distância entre os eixos dos rebites de uma mesma fileira. O passo deve ser bem calculado para não ocasionar empenamento das chapas. No caso de junções que exijam boa vedação, o passo deve ser equivalente a duas vezes e meia ou três vezes o diâmetro do corpo do rebite. A distância entre os rebites e a borda das chapas deve ser igual a pelo menos uma vez e meia o diâmetro do corpo dos rebites mais próximos a essa borda. O cálculo de distribuição dos rebites é feito por projetistas que deverão levar em conta a finalidade da rebitagem, o esforço que as chapas sofrerão, o tipo de junta necessário e a dimensão das chapas, entre outros dados do projeto. Por essa razão, o profissional

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encarregado pela rebitagem receberá os cálculos já prontos junto com o projeto a ser executado. 1.4.5 Cálculos para rebitagem Para rebitar, é preciso escolher o rebite adequado em função da espessura das chapas a serem fixadas, do diâmetro do furo e do comprimento excedente do rebite, que vai formar a segunda cabeça. Veja a seguir como fazer esses cálculos. 1.4.5.1 Cálculo do diâmetro do rebite: A escolha do rebite é feita de acordo com a espessura das chapas que se quer rebitar. A prática recomenda que se considere a chapa de menor espessura e se multiplique esse valor por 1,5, segundo a fórmula: d = 1,5 x (< S) onde: d = diâmetro; (< S) = menor espessura; 1,5 = constante ou valor predeterminado. Exemplo - para rebitar duas chapas de aço, uma com espessura de 5 mm e outra com espessura de 4 mm, qual o diâmetro do rebite? Solução: d = 1,5 x (< S) d = 1,5 x 4 mm d = 6,0 mm Geralmente, os rebites comerciais são fornecidos com as dimensões em polegadas; portanto é necessário escolher um rebite com um valor que mais se aproxime da dimensão obtida em milímetros pelo cálculo. Assim, no exemplo acima, o rebite comercial que mais se aproxima da dimensão 6,0 mm é o rebite de diâmetro 1/4". 1.4.5.2 Cálculo do diâmetro do furo: O diâmetro do furo pode ser calculado multiplicando-se o diâmetro do rebite pela constante 1,06.

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Matematicamente, pode-se escrever: dF = dR x 1,06 onde: dF = diâmetro do furo; dR = diâmetro do rebite; 1,06 = constante ou valor predeterminado. Exemplo – qual é o diâmetro do furo para um rebite com diâmetro de 6,35 mm? Solução: dF = dR x 1,06 dF = 6,35 x 1,06 dF = 6,73 mm 1.4.5.3 Cálculo do comprimento útil do rebite: O cálculo desse comprimento é feito por meio da seguinte fórmula: L=yxd+S onde: L = comprimento útil do rebite; y = constante determinada pelo formato da cabeça do rebite; d = diâmetro do rebite; S = soma das espessuras das chapas. - Para rebites de cabeça redonda e cilíndrica, temos: L = 1,5 x d + S

Figura 36 – Rebite de cabeça redonda

- Para rebites de cabeça escareada, temos: L=1xd+S

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Figura 37 – Rebite de cabeça escareada

1. Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça redonda com diâmetro de 3,175 mm para rebitar duas chapas, uma com 2 mm de espessura e a outra com 3 mm. Solução: L=yxd+S L = 1,5 x 3,175 + 5 L = 4,762 + 5 L = 9,76 mm 2. Calcular o comprimento útil de um rebite de cabeça escareada com diâmetro de 4,76 mm para rebitar duas chapas, uma com 3 mm de espessura e a outra com 7 mm de espessura. Solução: L=yxd+S L = 1 x 4,76 + 10 L = 4,76 + 10 L = 14,76 mm 1.4.6 Defeitos de rebitagem É preciso fazer bem- feita a rebitagem para assegurar a resistência e a vedação necessárias às peças unidas por rebites. Os defeitos, por menores que sejam, representam enfraquecimento e instabilidade da união. Alguns desses defeitos somente são percebidos com o passar do tempo por isso, é preciso estar bem atento e executar as operações de rebitagem com a maior precisão possível. Os principais defeitos na rebitagem são devidos, geralmente, ao mau preparo das chapas a serem unidas e à má execução das operações nas fases de rebitagem. Os defeitos causados pelo mau preparo das chapas são:

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- Furos fora do eixo, formando degraus - Nesse caso, o corpo rebitado preenche o vão e assume uma forma de rebaixo, formando uma incisão ou corte, o que diminui a resistência do corpo.

Figura 38 – Furo fora do eixo

- Chapas mal encostadas - Nesse caso, o corpo do rebite preenche o vão existente entre as chapas, encunhando-se entre elas. Isso produz um engrossamento da secção do corpo do rebite, reduzindo sua resistência.

Figura 39 – Chapas mal encostadas

- Diâmetro do furo muito maior em relação ao diâmetro do rebite – O rebatimento não é suficiente para preencher a folga do furo. Isso faz o rebite assumir um eixo inclinado, que reduz muito a pressão do aperto.

Figura 40 – Diâmetro do furo maior que o diâmetro do rebite

Os defeitos causados pela má execução das diversas operações e fases de rebitagem são: - Aquecimento excessivo do rebite - Quando isso ocorre, o material do rebite terá suas características físicas alteradas, pois após esfriar, o rebite contrai-se e então a folga aumenta. Se a folga aumentar, ocorrerá o deslizamento das chapas.

Figura 41 – Aquecimento excessivo do rebite

- Rebitagem descentralizada - Nesse caso, a segunda cabeça fica fora do eixo em relação ao corpo e à primeira cabeça do rebite e, com isso, perde sua capacidade de apertar as chapas.

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Figura 42 – Rebitagem descentralizada

- Mal uso das ferramentas para fazer a cabeça - A cabeça do rebite é rebatida erradamente e apresenta irregularidades como rebarbas ou rachaduras.

Figura 43 – Mal uso de ferramentas

- O comprimento do corpo do rebite é pequeno em relação à espessura da chapa Nessa situação, o material disponível para rebitar a segunda cabeça não é suficiente e ela fica incompleta, com uma superfície plana.

Figura 44 – Comprimento pequeno do rebite

1.4.7 Eliminação dos defeitos Para eliminar os defeitos é preciso remover a cabeça do rebite. Isso pode ser feito por três processos: com talhadeira, com lima e com esmerilhadeira.

1.4.7.1 Eliminação com talhadeira A cabeça do rebite é aberta em duas partes e depois extraída. A cabeça do rebite pode ser extraída inteira, com uma talhadeira trabalhando de lado. Depois de eliminada uma das cabeças, o restante do rebite é extraído com um saca-pinos sobre o qual se aplicam alguns golpes com o martelo.

Figura 45 – Eliminação com talhadeira

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1.4.7.2 Eliminação com esmerilhadeira A esmerilhadeira é uma máquina-ferramenta que desgasta o material por meio da ação abrasiva exercida pelo rebolo. A cabeça do rebite pode ser esmerilhada e o corpo retirado com saca-pinos ou por meio de furação. Abaixo, é ilustrado um rebolo esmerilhando a cabeça de um rebite e uma broca removendo-o em seguida.

Figura 46 – Eliminação com esmerilhadeira

1.4.7.3 Eliminação com lima A lima é usada quando se trata de chapas finas que não podem sofrer deformações. O corpo do rebite pode ser retirado por meio de furação, com broca de diâmetro pouco menor que o diâmetro do rebite. Para finalizar, algumas recomendações sobre procedimentos de segurança durante as operações de rebitagem: - Use óculos de segurança. - Use protetor auricular durante todo o trabalho. - Escreva com giz a palavra “quente” na peça onde houver rebites aquecidos. - Verifique se todas as ferramentas estão em ordem antes de iniciar o trabalho. -Tome cuidado quando executar rebitagem à máquina; é preciso saber operá-la corretamente.

1.5 Pinos, cavilhas e cupilhas ou contrapinos Os pinos e cavilhas têm a finalidade de alinhar ou fixar os elementos de máquinas, permitindo uniões mecânicas, ou seja, uniões em que se juntam duas ou mais peças, estabelecendo, assim, conexão entre elas. Veja os exemplos abaixo.

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Figura 47 – Exemplo de aplicação de pinos e cavilhas

As cavilhas, também, são chamados pinos estriados, pinos entalhados, pinos ranhurados ou, ainda, rebite entalhado. A diferenciação entre pinos e cavilhas leva em conta o formato dos elementos e suas aplicações. Por exemplo, pinos são usados para junções de peças que se articulam entre si e cavilhas são utilizadas em conjuntos sem articulações; indicando pinos com entalhes externos na sua superfície. Esses entalhes é que fazem com que o conjunto não se movimente. A forma e o comprimento dos entalhes determinam os tipos de cavilha. Pinos e cavilhas se diferenciam pelos seguintes fatores: - utilização - forma - tolerâncias de medidas - acabamento superficial - material - tratamento térmico 1.5.1 Pinos Os pinos são usados em junções resistentes a vibrações. Há vários tipos de pinos, segundo sua função. Tipo

Função

1. Pino cônico

Ação de centragem

2. Pino cônico com haste roscada

A ação de retirada do pino de furos cegos e facilitada por um simples aperto da porca Requer um furo de tolerâncias rigorosas e é utilizado quando são

3. Pino cilíndrico

aplicadas às forças cortantes. Apresenta elevada resistência ao corte e pode ser assentado em

4. Pino elástico ou pino tubular partido

furos, com variação de diâmetro considerável. Serve para alinhar elementos de máquinas. A distância entre os

5. Pino de guia

pinos deve ser calculada para evitar o risco de ruptura Tabela 03 – Tipos de pinos e função

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Figura 48 – Tipos de pinos

Para especificar pinos e cavilhas deve-se levar em conta seu diâmetro nominal, seu comprimento e função do pino, indicada pela respectiva norma. Exemplo: Um pino de diâmetro nominal de 15mm, com comprimento de 20mm, a ser utilizado como pino cilíndrico, é designado: pino cônico: 10 x 60 DIN 1.

1.5.2 Cavilhas A cavilha é uma peça cilíndrica, fabricada em aço, cuja superfície externa recebe três entalhes que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos entalhes determinam os tipos de cavilha. Sua fixação é feita diretamente no furo aberto por broca, dispensando-se o acabamento e a precisão do furo alargado.

Figura 49 – Tipos de cavilhas

1.5.2.1 Classificação das cavilhas: As cavilhas podem ser classificadas como mostram a figura e a tabela abaixo.

Figura 50 – Classificação de cavilhas

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Segue uma tabela de classificação de cavilhas segundo tipos, normas e utilização.

Tabela 04 – Tipos de cavilhas, normas e utilização.

1.5.3 Cupilhas ou contrapinos Cupilha é um arame de secção semi-circular, dobrado de modo a formar um corpo cilíndrico e uma cabeça. Sua função principal é a de travar outros elementos de máquinas como porcas.

Figura 52 – Cupilhas ou contrapinos

No caso do pino cupilhado, a cupilha não entra no eixo, mas no próprio pino. O pino cupilhado é utilizado como eixo curto para uniões articuladas ou para suportar rodas, polias, cabos, etc.

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Figura 52 – Aplicação das cupilhas

1.6 Roscas 1.6.1 Introdução Rosca é um conjunto de filetes em torno de uma superfície cilíndrica ou cônica.

Figura 53 – Representação do filete da rosca

Figura 54 – Parafuso e porca

As roscas podem ser internas ou externas. As roscas internas encontram-se no interior das porcas e as roscas externas no corpo dos parafusos.

Figura 55 – União rosqueada

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As roscas permitem a união e desmontagem de peças. Permitem, também, o movimento de peças, de acordo com a ilustração abaixo apresentada.

Figura 56 – Rosca para movimento

As roscas apresentam vários tipos de perfis de filetes. Esses perfis, sempre uniformes, dão nome às roscas e condicionam sua aplicação.

Tabela 05 – Tipos de roscas e aplicação

1.6.2 Sentido de direção da rosca Dependendo da inclinação dos filetes em relação ao eixo do parafuso, as roscas podem ter dois sentidos de direção: à direita ou à esquerda.

Figura 57 – Sentido da rosca

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Na rosca direita, primeira figura, o filete sobe da direita para a esquerda. Na rosca esquerda, segunda figura, o filete sobe da esquerda para a direita. 1.6.3 Nomenclatura da rosca Independente da sua aplicação, as roscas têm os mesmos elementos, variando apenas os perfis e dimensões.

Figura 58 – Nomenclatura da rosca

P = Passo (em mm) d = Diâmetro externo d1 = Diâmetro interno d2 = Diâmetro do flanco ∝ = ângulo do filete f = Fundo do filete i = ângulo da hélice c = crista D = Diâmetro do fundo da porca D1 =Diâmetro do furo da porca h1 = Altura do filete da porca h = altura do filete do parafuso - Filete ou fio: É a saliência de perfil constante, em forma helicoidal, produzida por um ou mais sulcos na superfície externa ou interna de um cilindro ou cone. - Perfil da rosca: É representado pelo corte do filete no plano que passa pelo eixo do cilindro ou cone.

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- Crista: É a superfície proeminente de um filete, seja na rosca interna ou externa. - Fundo: É a superfície interna do sulco - Flanco: São, em cada filete, as duas superfícies que ligam a crista ao fundo. - Ângulo do filete: É o ângulo formado pelos flancos medido num papel diametral. - Passo: É a distância medida de forma paralela ao eixo, entre os pontos correspondentes de dois filetes consecutivos. - Número de filetes por polegada: É o número de fios existentes no comprimento de uma polegada, medida paralelamente ao eixo do parafuso.

1.6.4 Elementos de uma rosca

Figura 59 – Elementos de uma rosca

Filete: é a saliência helicoidal que caracteriza a existência da rosca; Crista: é o vértice do filete; Flanco: é a parede lateral do filete, deve Ter um bom acabamento; Vão: é o sulco helicoidal deixado pela passagem de uma ferramenta que pode ser macho, cossinete, ferramenta de corte de torno, rolos, etc... Fundo do Vão: (raiz): é a região do vão junto ao núcleo do parafuso; Altura do filete: (h) ou profundidade do vão: é a distância entre a crista e o fundo do vão, tomada perpendicularmente ao eixo do parafuso; Diâmetro externo ou maior (D): com relação ao parafuso, é o diâmetro tomado pelas cristas e também corresponde ao diâmetro do cilindro que será roscado. É praticamente (um pouco menor) o diâmetro nominal do parafuso. Ex. M12; 1”. Perfil: é o formato do filete, que é praticamente igual ao formato do vão. Os ângulos do filete e do vão normalmente são iguais;

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Diâmetro menor ou núcleo do parafuso (d): é o diâmetro tomado pelo fundo do vão. Deste depende a resistência à tração do parafuso. Com relação à porca, é um pouco menor que o furo inicial que deve ser feito na peça a ser roscada; Passo: é a distância paralela ao eixo, entre cristas de um filete simples, com relação a rosca de uma entrada, corresponde ao quanto se desloca, no sentido axial, qualquer ponto da peça com rosca ao se dar uma volta completa. O passo nas roscas métricas é dado diretamente como característica nominal. Com relação às roscas do sistema inglês, o passo não é dado diretamente como características nominais é o número de fios por polegada. Para se chegar ao passo é suficiente dividir uma polegada pelo número de fios por polegada. Ex.: Passo = 1” / no filetes Ex.: O passo de um parafuso que possui 12 filetes por polegada é:

1.6.5 Classificação As roscas podem ser classificadas segundo inúmeros aspectos a saber: - Quanto ao formato do filete (perfil) a) Triangular: É o mais comum. Utilizado em parafusos e porcas de fixação, uniões e tubos.

Figura 60 – Rosca triangular

b) Trapezoidal: Empregado em órgãos de comando das máquinas operatrizes (para transmissão de movimento suave e uniforme), fusos e prensas de estampar (balancins mecânicos), utilizada para grandes esforços e choques.

Figura 61 – Rosca trapezoidal

c) Redonda: Emprego em parafusos de grandes diâmetros e que devem suportar grandes esforços, geralmente em componentes ferroviários. É empregado também em lâmpadas e fusíveis pela facilidade na estampagem.

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Figura 62 – Rosca redonda

d) Dente de serra: Usado quando a força de solicitação é muito grande em um só sentido (morsas, macacos, pinças para tornos e fresadoras).

Figura 63 – Rosca dente de serra

e) Quadrado: Quase em desuso, mas ainda utilizado em parafusos e peças sujeitas a choques e grandes esforços (morsas).

Figura 64 – Rosca quadrada

f) Edson – (ABNT) é uma rosca, direita, de uma entrada, cujo perfil é uma curva contínua, formada por uma sucessão de arcos de circunferência de raios iguais e concavidades alternativamente opostas, estando seus centros situados em duas retas paralelas ao eixo do cilindro. É usada em bases de lâmpadas e fusíveis roscáveis, bem como nas peças fêmeas roscadas dos correspondentes porta lâmpadas e porta fusíveis. (Designadas pela letra E) - Quanto ao sentido da hélice: a) Direita: Quando, ao avançar, gira no sentido dos ponteiros do relógio (sentido de aperto à direita).

Figura 65 – Rosca à direita

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b) Esquerda: Quando, ao avançar, gira em sentido contrário ao dos ponteiros do relógio (sentido de aperto à esquerda).

Figura 66 – Rosca à esquerda

- Quanto a posição na peça: Externa (parafuso) Interna (porca) - Quanto ao número de entradas (número de hélices independentes e paralelas) Simples: uma entrada Múltipla: duas ou mais entradas 1.6.6 Roscas Triangulares As roscas triangulares classificam-se segundo seu perfil, em três tipos: - Rosca métrica - Rosca whitworth - Rosca americana 1.6.6.1 Rosca triangular métrica

Figura 67– Rosca triangular métrica

Ângulo do perfil da rosca: a = 60° Diâmetro menor do parafuso (do núcleo): d1 = d – 1,2268P. Folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete da porca e a crista do filete do parafuso: f = 0,045P. Diâmetro maior da porca: D = d + 2f

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Diâmetro menor da porca (Φ furo): D1 = d – 1,0825P. Diâmetro efetivo da porca (Φ médio): D2 = d2 Altura do filete do parafuso: he = 0,6134 P Raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso: r = 0,14434P Raio de arredondamento da raiz do filete da porca: r = 0,063P A rosca métrica fina, num determinado comprimento, possui maior número de filetes do que a rosca normal. Permite melhor fixação da rosca, evitando afrouxamento do parafuso, em caso de vibração. Exemplo: Em veículos automotores. 1.6.6.2 Rosca whitworth normal – BSW e rosca fina – BSF

Figura 68 – Rosca whitworth

As características dimensionais da rosca whitworth, são as seguintes: a = 55° P=

1”/ n° de fios

h1=he = 0,6403P rri = rre 0,1373P d=D d1 = d – 2he D2 = d2 = d – he As fórmulas utilizadas para calcular as roscas whitworth normal e fina são mesmas. Apenas variam os números de filetes. Objetivando facilitar a obtenção desses valores, apresentaremos a seguir as tabelas das roscas métricas de perfil triangular normal e fina e withworth normal – BSW e withworth fina – BSF.

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Tabela 06 – Rosca triangular métrica de perfil triangular série normal

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Tabela 07 - Rosca triangular métrica de perfil triangular série fina

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Tabela 08 – Roscas no sistema inglês

1.6.7 Ação do sistema parafuso – porca na união de peças Suponha-se o caso da figura a seguir. Por meio de uma chave própria, gira-se a porca sextavada, mantendo fixa a cabeça sextavada do parafuso pelo emprego de outra chave ou ferramenta adequada. Em virtude do giro, a porca vai-se deslocando também, lentamente, na direção do eixo geométrico do parafuso, até tomar contato com a arruela (ou com a peça se não houver arruela). A partir do contato, a porca passa a produzir um aperto tanto mais enérgico quanto maior for o esforço resultante da ação da chave. O aperto que se consegue, com o sistema parafuso porca, para uma mesma chave, e a mesma força aplicada a esta, será tanto mais enérgico quanto menor for o passo da rosca.

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Figura 69 – Parafuso e porca sextavada

As mesmas considerações se aplicam ao caso da próxima figura, no qual se apresenta uma união de peças por meio de porca e um parafuso especial, sem cabeça, denominado parafuso prisioneiro ou, comumente, denominado de estojo.

Figura 70 – Parafuso prisioneiro e porca sextavada

1.7 Parafusos 1.7.1 Generalidades Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da cabeça, da haste e do tipo de acionamento. Em geral, o parafuso é composto de duas partes: cabeça e corpo. O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico, totalmente roscado ou particularmente roscado. A cabeça pode apresentar vários formatos, porém, há parafusos sem cabeça.

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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 passantes, parafusos não passantes, parafusos de pressão, parafusos prisioneiros.

Figura 71 – Representação de um parafuso sextavado

Em mecânica, ele é empregado para unir e manter juntas peças de máquinas, geralmente formando conjuntos com porcas e arruelas. Em geral, os parafusos são fabricados em aço de baixo e médio teor de carbono, por meio de forjamento ou usinagem. Os parafusos forjados são opacos e os usinados, brilhantes. As roscas podem ser cortadas ou laminadas. Aço de alta resistência à tração, aço-liga, aço inoxidável, latão e outros metais ou ligas não-ferrosas podem também ser usados na fabricação de parafusos. Em alguns casos, os parafusos são protegidos contra a corrosão por meio de galvanização ou cromagem.

1.7.2 Tipos de parafusos 1.7.2.1 Parafusos Passantes: Esses parafusos atravessam, de lado a lado, as peças a serem unidas, passando livremente nos furos. Dependendo do serviço, esses parafusos, além das porcas, utilizam arruelas e contraporcas como acessório. Os parafusos passantes apresentam-se com cabeça ou sem cabeça.

Figura 72 – Parafuso passante

1.7.2.2 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.

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Figura 73 – Parafusos não passantes

1.7.2.3 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.

Figura 74 – Parafusos de pressão

1.7.2.4 Parafusos prisioneiros: São parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades, sendo recomendados nas situações que existem montagens e desmontagens freqüentes. Em tais situações que exigem montagens e desmontagens freqüentes. Em tais situações, o uso de outros tipos de parafusos acaba danificando a rosca dos furos. Os parafusos prisioneiros possuem as seguintes características: a) As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes ou sentidos opostos, isto é, um horário e outro anti-horário. b) Para fixarmos o prisioneiro no furo da máquina, utilizamos uma ferramenta especial. c) Caso não haja esta ferramenta, improvisa-se um apoio com duas porcas travadas numa das extremidades do prisioneiro. d) Após a fixação do prisioneiro pela outra extremidade, retiram-se as porcas. e) A segunda peça é apertada mediante uma porca e arruela, aplicadas à extremidade livre do prisioneiro. f)

O parafuso prisioneiro permanece no lugar quando as peças são desmontadas.

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Figura 75 – Parafuso prisioneiro

1.7.2.5 Parafusos Allen: O parafuso Allen é fabricado com aço de alta resistência à tração e submetido a um tratamento térmico após a conformação. Possui um furo hexagonal de aperto na cabeça, que é geralmente cilíndrica e recartilhada. Para o aperto, utiliza-se uma chave especial: a chave Allen. Os parafusos Allen são utilizados sem porcas e suas cabeças são encaixadas num rebaixo na peça fixada, para melhor acabamento. E também por necessidade de redução de espaço entre peças com movimento relativo.

Figura 76 – Parafuso Allen

1.7.2.6 Parafusos de cabeça sextavada: Em desenho técnico, esse parafuso é representado da seguinte forma:

Figura 77 – Representação do parafuso sextavado

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d = diâmetro do parafuso k = altura da cabeça (0,7d) s = medida entre as faces paralelas do sextavado (1,7d) e = distância entre os vértices do sextavado (2d) L = comprimento útil (medidas padronizadas) b = comprimento da rosca (medidas padronizadas) R = raio de arredondamento da extremidade do corpo do parafuso. Em geral, esse tipo de parafuso é utilizado em uniões em que se necessita de um forte aperto da chave de boca ou estria.

Figura 78 – União com parafuso sextavado

Esse parafuso pode ser usado com ou sem rosca. Quando usado sem rosca, o rosqueamento é feito na peça. 1.7.2.7 Parafusos com sextavado interno: De cabeça cilíndrica com sextavado interno (allen). Em desenho técnico, este tipo de parafuso é representado na seguinte forma:

Figura 79 – Representação do parafuso com sextavado interno

A = d = altura da cabeça do parafuso; e = 1,5d = diâmetro da peça; t = 0,6d = profundidade do encaixe da chave; s = 0,8d = medida do sextavado interno;

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d = diâmetro do parafuso Este tipo de parafuso é utilizado em uniões que exigem um bom aperto, em locais onde o manuseio de ferramentas é difícil devido à falta de espaço. Esses parafusos são fabricados em aço e tratados termicamente para aumentar sua resistência à torção. 1.7.2.8 Parafusos de cabeça com fenda: De cabeça escareada chata com fenda. Em desenho técnico, a representação é a seguinte

Figura 80 – Representação do parafuso de cabeça com fenda

a) diâmetro do parafuso = 2d b) largura da fenda = 0,18d; c) profundidade da fenda = 0,29d; d) medida do ângulo escareado = 90° São fabricados em aço inoxidável, cobre, latão, etc. Esse tipo de parafuso é muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços e onde a cabeça do parafuso não pode exceder a superfície da peça. 1.7.2.9 Parafusos de cabeça redonda com fenda: Em desenho técnico, a representação é feita como mostra a figura.

Figura 81 – Representação do parafuso de cabeça redonda com fenda

a) diâmetro da cabeça da cabeça do parafuso = 1,9d b) raio da circunferência da cabeça = d c) largura da fenda = 0,18d d) profundidade da fenda = 0,36d.

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Esse tipo de parafuso é também muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços. Possibilita melhor acabamento na superfície. São fabricados em aço, cobre e liga, como latão.

1.7.3 Procedimentos para montagem de parafusos Para a montagem de parafusos alguns parâmetros devem ser observados, conforme mostramos a seguir.

Figura 82 – Fatores para montagem de parafusos

Esses fatores se relacionam conforme mostram as figuras e a tabela a seguir. Φ - diâmetro do furo broqueado d – diâmetro da rosca A – profundidade do furo broqueado B – profundidade da parte roscada C – comprimento de penetração do parafuso d1 – diâmetro do furo passante

Profundidade do furo

Profundidade da

Comprimento de

Diâmetro do furo

broqueado A

parte roscada B

penetração do parafuso C

passante d1

2d

1,5d

1d

Ferro fundido

2,5d

2d

1,5d

Bronze, latão

2,5d

2d

1,5d

3d

2,5d

2d

Material Aço

Alumínio

1,06

Tabela 09 - Fatores a considerar ao unir peças com parafusos.

Exemplo duas peças de alumínio devem ser unidas com um parafuso de 6mm de diâmetro. Qual deve ser a profundidade do furo broqueado? Qual deve ser a profundidade do furo roscado? Quanto o parafuso deverá penetrar? Qual é o diâmetro do furo passante? Solução: a)

Procura-se na tabela o material a ser parafusado, ou seja o alumínio.

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b)

A seguir, busca-se na coluna profundidade do furo broqueado a relação a ser

usada para o alumínio. Encontra-se o valor 3d. Isso significa que a profundidade do furo broqueado deverá ser de três vezes o diâmetro do parafuso, ou seja: 3 x 6 mm = 18mm. c)

Prosseguindo busca-se na coluna profundidade do furo roscado a relação a

relação a ser usada para o alumínio. Encontra-se o valor 2,5d. Logo, a profundidade da parte roscada deverá ser de: 2,5 x 6mm = 15mm. d)

Consultando a coluna comprimento de penetração do parafuso, encontra-se a

relação 2d para o alumínio. Portanto: 2x 6mm = 12mm. O valor 12mm deverá ser o comprimento de penetração do parafuso. e)

Finalmente, determina-se o diâmetro do furo passante por meio da relação

1,06d. Portanto: 1,06 x 6mm = 6,36mm Se a união por parafusos for feita entre materiais diferentes, os cálculos deverão ser efetuados em função do material que receberá a rosca. O primeiro procedimento para calcular roscas consiste na medição do passo da rosca. Para obter esta medida, podemos usar pente de rosca, escala ou paquímetro.

Figura 83 – Medição de rosca

Esses instrumentos são chamados verificadores de roscas e fornecem a medida do passo em milímetros ou em filete por polegada e , também, a medida do ângulo dos filetes. As roscas de perfil triangular são fabricadas segundo três sistemas normalizados: o sistema métrico ou internacional (ISO), o sistema inglês ou withworth e o sistema americano. No sistema métrico, as medidas das roscas são determinadas em milimetros. Os filetes têm forma triangular, ângulo de 60°, crista plana e raiz arredondada.

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No sistema withworth, as medidas são dadas em polegadas. Nesse sistema, o filete tem a forma triangular, ângulo de 55°, crista e raiz arredondadas. O passo é determinado dividindo-se uma polegada pelo número de filetes contidos em uma polegada. No sistema americano, as medidas são expressas em polegadas. O filete tem a forma triangular, ângulo de 60°, crista plana e raiz arredondada. Nesse sistema, como no withworth, o passo também é determinado dividindo-se uma polegada pelo número de filetes contidos em uma polegada. Nos três sistemas, as roscas são fabricadas em dois padrões: normal e fina. A rosca normal tem menor número de filetes por polegada que a rosca fina. No sistema withworth, a rosca normal é caracterizada pela sigla BSW (british standart whithworth – padrão para roscas normais). Nesse mesmo sistema, a rosca fina é caracterizada pela sigla BSF (british standard fine – padrão britânico para roscas finas). No sistema americano, a rosca normal é caracterizada pela sigla NC (national coarse) e a rosa fina pela sigla NF (national fine) Agora que você viu com detalhes os instrumentos de medir passo de rosca e os sistemas de roscas, vamos verificar quais são os procedimentos para determinar o passo da rosca ou o número de fios por polegada. Vamos usar o pente de rosca. a) verificar qual das lâminas do pente da rosca se encaixa perfeitamente nos filetes da rosca. A lâmina que se encaixar vai indicar-lhe o passo da rosca ou o número de fios por polegada. b) Vimos que, no lugar do pente de rosca, você pode usar uma escala e medir, por exemplo, 10 filetes da rosca. Você divide a medida encontrada por 10 para encontrar o passo da rosca. Isto, se a rosca for do sistema métrico. Se ela for sistema inglês, você deve verificar quanto filetes cabem em uma polegada da escala. O resultado, portanto, será o número de fios por polegada. c) Medir o diâmetro externo da rosca com paquímetro. Tendo a medida do diâmetro e a medida do passo, ou o número de fios por polegada, você vai consultar a tabela para obter as demais medidas da rosca. Também, em vez de consultar a tabela, você pode fazer os cálculos das dimensões da rosca. Exemplo – calcular o diâmetro menor de um parafuso (d), para uma rosca de diâmetro externo (d) de 10mm e passo (p) de 1,5mm. Cálculo:

d1 = d – 1,2268.P

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Substituindo os valores dessa fórmula: d1 = 10 – 1,2268.1,5 d1 = 10 – 1,840 d1 = 8,16mm Portanto, o diâmetro menor da rosca é de 8,16mm.

Withworth (Normal) Parafuso e porca

Métrica (Normal)

Arruela

Parafuso e porca

Arruela

d(ext.)

E

e

a

b

D

H

f

d(ext.)

E

e

a

b

D

h

f

3/32”

5

5,8

2,2

2,5

6

0,3

2,5

2

4,5

5,2

1,5

2

8

0,3

3

1/8”

6

6,9

2,5

3

8

0,5

3,5

3

6

6,9

2,5

3

8

0,5

4

5/32”

8

9,2

2,8

3,2

10

0,5

4,5

4

8

9,2

3,5

4

10

0,5

5

3/16”

9

10,4

4

5

12

0,8

5

5

9

10,4

4

5

12

0,8

6

¼”

11

12,7

5

6,5

14

1,5

7

6

11

12,7

5

6,5

14

1,5

7

5/16”

14

16,2

6

8

18

2

8,5

7

11

12,7

5

6,5

14

1,5

8

3/8”

17

19,6

7

10

22

2,5

10

8

14

16,2

6

8

18

2

9

7/16”

19

21,9

8

11

24

3

11,5

9

17

19,6

6

8

18

2

10

½”

22

25,4

9

13

28

3

13

10

17

19,6

7

10

22

2,5

11

5/8”

27

31,2

12

16

34

3

17

11

19

21,9

7

10

24

2,5

12

¾”

32

36,9

14

19

40

4

20

12

22

25,4

9

13

28

3

13

7/8”

36

41,6

16

23

45

4

23

14

22

25,4

10

13

28

3

15

1”

41

47,1

18

26

52

5

26

16

27

31,2

12

16

34

3

17

11/8”

46

53,1

21

29

58

5

30

18

32

36,9

14

19

40

4

19

11/4”

50

57,7

23

32

62

5

33

20

32

36,9

14

19

40

4

21

13/8”

55

63,5

25

35

68

6

36

22

36

41,6

16

23

45

4

23

11/2”

60

69,3

27

38

75

6

40

24

36

41,6

16

23

45

4

25

15/8”

65

75

30

42

80

7

43

27

41

47,3

18

26

52

5

28

13/4”

70

80,8

32

45

85

7

46

30

46

53,1

21

29

58

5

31

17/8”

75

86,5

34

48

92

8

49

33

50

57,7

23

32

62

5

34

2”

80

92,4

36

50

98

8

52

36

55

63,5

25

35

68

6

37

21/4”

85

98

40

54

105

9

58

39

60

69,3

27

38

75

6

40

21/2”

95

110

45

60

120

10

65

42

65

75

30

42

80

7

43

2 ¾”

105

121

48

65

135

11

72

45

70

80,8

32

45

85

7

46

3”

110

127

50

68

145

12

78

48

75

86,5

34

48

92

8

49

Tabela 10 – Dimensões de parafusos

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Sendo os parafusos um dos elementos de fixação utilizados com maior freqüência podem ser empregados de várias formas á saber: Parafusos de fixação, para junções desmontáveis; Parafusos de protensão (tensores) Parafusos obturadores para tampar orifícios; Parafusos de ajustagem, para ajustes iniciais ou ajustes de eliminação de folgas ou compensação de desgastes (ex.: bainha do micrômetro); Parafusos micrométricos para obter deslocamentos mínimos e precisos ( ex.: prensa de parafuso morsa); Parafusos de transmissores de força, para se obter grandes forças axiais através da aplicação de pequenas forças tangenciais (ex.: prensa de parafuso e morsa) Parafusos de movimento para a transformação de movimentos rotativos em movimento retilíneo (morsa, fuso) ou movimentos retilíneos em rotativos. Parafusos diferenciais para a obtenção de pequenos deslocamentos por meio de roscas grossas; Podemos citar ainda como desvantagens dos parafusos, a necessidade de usar elementos de travamento (arruelas) para a fixação de conjuntos sujeitos à grandes vibrações evitando assim o afrouxamento das porcas; o baixo rendimento dos parafusos de transmissão, uma vez que os flancos sofrem grandes desgastes dificultando a posterior centralização dos elementos através dessa rosca. Podem ser fabricados pelos processos de conformação (sem cavaco) e por usinagem (com cavaco).

1.7.4 Dados necessários para especificação de parafusos •

Aplicação

•

Material do parafuso: aço carbono com diversos teores, aço – inox, latão etc. (alguns tem um número em alto relevo na cabeça do parafuso que informam o tipo de aço e se foi feito tratamento térmico.

•

O tipo e padrão da rosca;

•

O sentido da hélice;

•

O diâmetro nominal: M10, M12, ¾”

•

O passo da rosca: normal ou fina, o passo(para isso usa-se o pente de roscas e se a rosca for do sistema inglês a referência é em relação ao número de filetes por polegada);

60

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•

O comprimento do parafuso e da parte roscada se for parcialmente roscado;

•

O tipo de cabeça: quadrada sextavada, com fenda, cilíndrica com sextavado interno etc.

•

Se for acompanhado ou não de porcas e arruelas, especificá-las; Exemplo: parafuso de aço médio carbono, com tratamento térmico (8,8), rosca

triangular métrica direita, diâmetro nominal 12mm (M12), passo de 1,75mm; comprimento de 35mm, com 25mm roscados; cabeça sextavada (chave19 – distância entre as faces paralelas da cabeça ou da porca); com arruela de pressão, porca e contra-porca..

1.8 Porcas 1.8.1 Generalidades São elementos ligados aos parafusos porém dotados de rosca interna com as mesmas especificações que a do parafuso. Servem para maior fixação e transmissão, podendo como os parafusos receber banhos como zincagem, bicromatização para protege-las contra à corrosão. Podem ainda ser classificadas quanto ao tipo de aperto em manual: borboleta, recartilhada, alavanca; quanto ao formato as porcas recebem a mesma classificação que o formato das cabeças dos parafusos e podem ser quadradas, sextavadas, com anel de retenção, porcas castelo para uso conjunto com cupilhas e porcas com entalhes que servem para fixar arruelas dentadas, estes dois últimos tipos usados em conjuntos sujeitos a vibrações intensas. As porcas são fabricadas de diversos materiais: aço, bronze, latão, alumínio, plástico. O perfil da rosca varia de acordo com o tipo de aplicação que se deseja. As porcas usadas para fixação geralmente têm roscas com perfil triangular.

Figura 84 – Porca com perfil triangular

As porcas para transmissão de movimentos têm roscas com perfis quadrados, trapezoidais, redondo e dente de serra, conforme mostrado na figura seguir.

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Figura 85 – Porcas para transmissão

1.8.2 Tipos de porcas Para aperto manual são mais usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e recartilhada baixa.

Figura 86 – Porcas para fixação manual

A porca borboleta tem saliências parecidas com asas para proporcionar o aperto manual. Geralmente fabricada em aço ou latão, esse tipo de porca é empregado quando a montagem e a desmontagem das peças são necessárias e freqüentes. Veja, na ilustração a seguir, a aplicação da porca borboleta.

Figura 87 – Arco de serra – porca boirboleta

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As porcas cega baixa e cega alta, além de propiciarem boa fixação, deixam as peças unidas com melhor aspecto.

Figura 88 – Porca cega

Nesse tipo de porca, uma das extremidades do furo rosqueado é encoberta, ocultando a ponta do parafuso. A porca cega pode ser feita de aço ou latão, é geralmente cromada e possibilita um acabamento de boa aparência. Para ajuste axial (eixos de máquinas), são usadas as seguintes porcas:

Figura 89 – Porcas para ajuste axial

Certos tipos de porcas apresentam ranhuras próprias para uso de cupilhas. Utilizamos cupilhas para evitar que a porca se solte com vibrações.

Figura 90 – Porcas com cupilhas

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A porca castelo é uma porca hexagonal com seis entalhes radiais, coincidentes dois a dois, que se alinham com um furo no parafuso, de modo que uma cupilha possa ser passada para travar a porca.

Figura 91 – Emprego da cupilha

As porcas sujeitas a cargas de impacto e vibração apresentam tendência a afrouxar, o que pode causar danos às máquinas. Um dos meios de travar uma porca é através do aperto de outra porca contra a primeira, chamada de contraporca. Por medida de economia utiliza-se uma porca mais fina, e para sua travação são necessárias duas chaves de boca. Veja figura a seguir.

Figura 92 – Contraporcas

Veja, a seguir, os tipos mais comuns de porcas.

Figura 93 – Tipos usuais de porcas

1.9 Arruelas 1.9.1 Generalidades São peças cilíndricas, de pouca espessura, com um furo no centro, pelo qual passa o corpo do parafuso. As arruelas servem basicamente para:

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• proteger a superfície das peças; • evitar deformações nas superfícies de contato; • evitar que a porca afrouxe; • suprimir folgas axiais (isto é, no sentido do eixo) na montagem das peças; • evitar desgaste da cabeça do parafuso ou da porca.

Figura 94 – Utilização de arruelas

A maioria das arruelas é fabricada em aço, mas o latão também é empregado; neste caso, são utilizadas com porcas e parafusos de latão. As arruelas de cobre, alumínio, fibra e couro são extensivamente usados na vedação de fluidos.

1.9.2 Tipos de arruelas Existem vários tipos de arruela: lisa, de pressão, dentada, serrilhada, ondulada, de travamento com orelha e arruela para perfilados. Para cada tipo de trabalho, existe um tipo ideal de arruela. 1.9.2.1 Arruela lisa: Além de distribuir igualmente o aperto, a arruela lisa tem, também, a função de melhorar os aspectos do conjunto. A arruela lisa por não ter elemento de trava, é utilizada em órgãos de máquinas que sofrem pequenas vibrações. A arruela lisa (ou plana) geralmente é feita de aço e é usada sob uma porca para evitar danos à superfície e distribuir a força do aperto. As arruelas de qualidade inferior, mais baratas, são furadas a partir de chapas brutas, mas as de melhor qualidade são usinadas e têm a borda chanfrada como acabamento.

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Figura 95 – Arruela lisa

1.9.2.2 Arruela de pressão: A arruela de pressão é utilizada na montagem de conjuntos mecânicos, submetidos a grandes esforços e grandes vibrações. A arruela de pressão funciona, também, como elemento de trava, evitando o afrouxamento do parafuso e da porca. É, ainda, muito empregada em equipamentos que sofrem variação de temperatura (automóveis, prensas etc.). A arruela de pressão consiste em uma ou mais espiras de mola helicoidal, feita de aço de mola de seção retangular. Quando a porca é apertada, a arruela se comprime, gerando uma grande força de atrito entre a porca e a superfície. Essa força é auxiliada por pontas aguçadas na arruela que penetram nas superfícies, proporcionando uma travação positiva.

Figura 96 – Arruela de pressão

1.9.2.3 Arruela dentada ou estrelada: Muito empregada em equipamentos sujeitos a grandes vibrações, mas com pequenos esforços, como, eletrodomésticos, painéis automotivos, equipamentos de refrigeração etc. O travamento se dá entre o conjunto parafuso/porca. Os dentes inclinados das arruelas formam uma mola quando são pressionados e se encravam na cabeça do parafuso. A arruela estrelada, ou arruela de pressão serrilhada, ou arruela dentada é de dentes de aço de molas e consiste em um disco anular provido de dentes ao longo do diâmetro interno ou diâmetro externo. Os dentes são torcidos e formam pontas aguçadas. Quando a porca é apertada, os dentes se aplainam penetrando nas superfícies da porca e da peça em contato. A arruela estrelada com dentes externos é empregada em conjunto com parafusos de cabeça chanfrada.

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Figura 97 – Arruela dentada ou estrelada

1.9.2.4 Arruela serrilhada: A arruela serrilhada tem, basicamente, as mesmas funções da arruela dentada. Apenas suportam esforços um pouco maiores. É usada nos mesmos tipos de trabalho que a arruela dentada.

Figura 98 – Arruela serrilhada

1.9.2.5 Arruela ondulada: A arruela ondulada não tem cantos vivos. É indicada, especialmente, para superfícies pintadas, evitando danificação do acabamento. É adequada para equipamentos que possuem acabamento externo constituído de chapas finas.

Figura 99 – Arruela ondulada

1.9.2.6 Arruela de travamento com orelha: Utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da peça. Em seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo um dos lados chanfrado do conjunto porca/parafuso.

Figura 100 – Arruela de travamento com orelha

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Existem alguns outros tipos de arruelas, não tão usuais, que serão mostrados a seguir:

Figura 101 – Arruelas especiais

1.10 Anel elástico 1.10.1 Introdução O anel elástico é um elemento usado em eixos ou furos, tendo como principais funções: - Evitar deslocamento axial (movimento no sentido longitudinal do eixo) de peças ou componentes.

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- Posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto deslizante sobre o eixo. Esse elemento de máquina é conhecido também como anel de retenção, de trava ou de segurança.

Figura 102 – Aplicações do anel elástico

1.10.2 Material de fabricação e forma Fabricado de aço-mola, tem a forma de anel incompleto, que se aloja em um canal circular construído conforme normalização. Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 1 000 mm. Trabalha externamente. - Norma DIN 471.

Figura 103 – Anel segundo norma DIN 471

Aplicação: para furos com diâmetro entre 9,5 e 1 000 mm. Trabalha internamente. - Norma DIN 472.

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Figura 104 – Anel segundo norma DIN 472

Aplicação: para eixos com diâmetro entre 8 e 24 mm. Trabalha externamente. - Norma DIN 6799.

Figura 105 – Anel segundo norma DIN 6799

Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 390 mm para rolamentos.

Figura 106 – Anel trava para rolamentos

Anéis de secção circular · Aplicação: para pequenos esforços axiais.

Figura 107 – Anel de seção circular

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Tendo em vista facilitar a escolha e seleção dos anéis em função dos tipos de trabalho ou operação, existem tabelas padronizadas de anéis, como as que seguem.

Tabela 11 – Dimensão de anel elástico para eixos

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Tabela 12 – Dimensão de anel elástico para furos

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1.10.3 Observações para montagem de anéis Na utilização dos anéis, alguns pontos importantes devem ser observados: - A dureza do anel deve ser adequada aos elementos que trabalham com ele. - Se o anel apresentar alguma falha, pode ser devido a defeitos de fabricação ou condições de operação. - As condições de operação são caracterizadas por meio de vibrações, impacto, flexão, alta temperatura ou atrito excessivo. - Um projeto pode estar errado: previa, por exemplo, esforços estáticos, mas as condições de trabalho geraram esforços dinâmicos, fazendo com que o anel apresentasse problemas que dificultaram seu alojamento. - A igualdade de pressão em volta da canaleta assegura aderência e resistência. O anel nunca deve estar solto, mas alojado no fundo da canaleta, com certa pressão. - A superfície do anel deve estar livre de rebarbas, fissuras e oxidações. · Em aplicações sujeitas à corrosão, os anéis devem receber tratamento anticorrosivo adequado. - Dimensionamento correto do anel e do alojamento. - Em casos de anéis de secção circular, utilizá-los apenas uma vez. - Utilizar ferramentas adequadas para evitar que o anel fique torto ou receba esforços exagerados. - Montar o anel com a abertura apontando para esforços menores, quando possível. - Nunca substituir um anel normalizado por um “equivalente”, feito de chapa ou arame sem critérios. - Para que esses anéis não sejam montados de forma incorreta, é necessário o uso de ferramentas adequadas, no caso, alicates. Vejamos alguns tipos de alicate:

Figura 108 – Alicate de bico curvo para anéis internos

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Figura 109 – Alicate de bico reto para anéis externos

1.11 Chavetas 1.11.1 Introdução É um elemento mecânico fabricado em aço. Sua forma, em geral, é retangular ou semicircular. A chaveta se interpõe numa cavidade de um eixo e de uma peça. A chaveta tem por finalidade ligar dois elementos mecânicos.

Figura 110 – Aplicações de chavetas

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1.11.2 Classificação das chavetas As chavetas se classificam em: •

chavetas de cunha

•

chavetas de paralelo

•

chavetas de disco

1.11.2.1 Chavetas de Cunha: As chavetas têm esse nome porque são parecidas com uma cunha. Uma de suas faces é inclinada, para facilitar a união de peças. Empregada para unir elementos de máquinas que devem girar. Pode ser com cabeça ou sem cabeça, para facilitar sua montagem e desmontagem. Sua inclinação é de 1:100, o que permite um ajuste firme entre as partes.

Figura 111 – Chaveta de cunha

Havendo folga entre os diâmetros da árvore e do elemento movido, a inclinação da chaveta provocará na montagem uma determinada excentricidade, não sendo portanto aconselhado o seu emprego em montagens precisas ou de alta rotação. As chavetas de cunha classificam-se em dois grupos: •

chavetas longitudinais

•

chavetas transversais

a) As chavetas longitudinais são colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes, etc. podem ser com ou sem cabeça e são de montagem e desmontagem fácil

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Figura 112 – Chavetas em cunha longitudinais

Sua inclinação é de 1:1000 e suas medidas principais são definidas quanto a: •

altura (h)

•

comprimento (L)

•

largura (b)

As chavetas longitudinais podem ser de diversos tipos: encaixada, meia – cana, plana, embutida e tangencial. Veremos as características de cada desses tipos. As chavetas longitudinais encaixadas são muito usadas. Sua forma corresponde à do tipo mais simples de chaveta de cunha. Para possibilitar seu emprego, o rasgo do eixo é sempre mais comprido que a chaveta.

Figura 113 – Chaveta em cunha longitudinal encaixada

A chaveta longitudinal meia-cana tem sua base côncava (com o mesmo raio do eixo). Sua inclinação é de 1:100, com ou sem cabeça. Não é necessário rasgo na árvore, pois a chaveta transmite o movimento por efeito do atrito. Desta forma, quando o esforço no elemento conduzido for muito grande, a chaveta desliza sobre a árvore.

Figura 114 – Chaveta em cunha longitudinal meia-cana

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A chaveta longitudinal plana tem a sua forma é similar à da chaveta encaixada, porém, para sua montagem não se abre rasgo no eixo. É feito um rebaixo plano. Sua inclinação é de 1:100 com ou sem cabeça. Seu emprego é reduzido, pois serve somente para a transmissão de pequenas forças.

Figura 115 – Chaveta em cunha longitudinal plana

As chavetas longitudinais embutidas têm os extremos arredondados, conforme se observa na vista superior ao lado. O rasgo para seu alojamento no eixo possui o mesmo comprimento da chaveta. As chavetas embutidas nunca têm cabeça, sem qualquer conicidade, e sua precisão de ajuste é nas laterais, havendo uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo do elemento conduzido.

Figura 116 – Chaveta em cunha longitudinal embutida

As chavetas longitudinais tangenciais são formadas por um par de cunhas colocado em cada rasgo. São sempre utilizadas duas chavetas, e os rasgos são posicionados a 120°. Transmitem fortes cargas e são utilizadas, sobretudo, quando o eixo está submetido a mudança de carga ou golpes, isto é nos casos em que o sentido de rotação se alterna. É formada por um par de cunhas com inclinação de 1:60 a 1:100 em cada rasgo. A designação tangencial é devido sua posição em relação ao eixo.

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Figura 117 – Chaveta em cunha longitudinal tangencial

b) Chavetas transversais:

São aplicadas em união de peças que transmitem

movimentos rotativos e retilíneos alternativos.

Figura 118 – Chaveta em cunha transversal

Quando as chavetas transversais são empregadas em uniões permanentes, sua inclinação varia entre 1:25 e 1:50. Se a união se submete a montagem e desmontagem freqüentes, a inclinação pode ser de 1:6 a 1:15.

Figura 119 – Tipos de chavetas transversais

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1.11.2.2 Chavetas paralelas ou lingüetas: Essas chavetas têm as faces paralelas, portanto, não tem inclinação. A transmissão do movimento é feita pelo ajuste de suas faces laterais do rasgo da chaveta. Fica uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo do elemento conduzido.

Figura 120 – Chavetas paralelas ou linguetas

As chavetas paralelas não possuem cabeça. Quanto à forma de seus extremos, ser retos ou arredondados. Podem, ainda, Ter parafusos para fixarem a chaveta do eixo.

Figura 121 – Tipos de chavetas paralelas ou linguetas

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1.11.2.3 Chaveta de disco ou meia lua (tipo woodruff):

É uma variante da chaveta

paralela. Recebe este nome porque sua forma corresponde a um segmento circular.

É

comumente empregada em eixos cônicos por facilitar a montagem e se adaptar à conicidade do fundo do rasgo do elemento externo.

Figura 122 –Chaveta de disco ou meia lua (tipo woodruff)

1.11.3 Tolerâncias para chavetas O ajuste da chaveta deve ser feito em função das características do trabalho. A figura mostra os três tipos mais comuns de ajustes e tolerâncias para chavetas e rasgos.

Figura 123 – Tolerâncias para chavetas

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Unidade II - Elementos de apoio 2.1 Introdução De modo geral, os elementos de apoio consistem de acessórios auxiliares para o funcionamento de máquinas. Nesta unidade, são abordados os seguintes elementos de apoio: buchas, guias, rolamentos e mancais. Na prática, podemos observar que buchas e mancais são elementos que funcionam conjuntamente. Apenas para facilitar o estudo, eles são descritos separadamente. Para que você tenha uma visão geral dos assuntos a serem estudados, são apresentadas algumas das principais informações relativas aos elementos de apoio.

2.2 Buchas Muitos aparelhos possuem buchas em seus mecanismos como, por exemplo o liquidificador, o espremedor de frutas e o ventilador. As buchas são elementos de máquinas de forma cilíndrica ou cônica. Servem para apoiar eixos e guiar brocas e alargadores. Nos casos em que o eixo desliza dentro da bucha, deve haver lubrificação. Podem ser fabricadas de metal antifricção ou de materiais plásticos. Normalmente, a bucha deve ser fabricada com material menos duro que o material do eixo.

Figura 124 – Exemplo de montagem de bucha

2.2.1 Classificação As buchas podem ser classificadas quanto ao tipo de solicitação. Nesse sentido, elas podem ser de fricção radial para esforços radiais, de fricção axial para esforços axiais e cônicos .

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2.2.1.1 Buchas de fricção radial: Essas buchas podem ter várias formas. As mais comuns são feitas de um corpo cilíndrico furado, sendo que o furo possibilita a entrada de lubrificantes. Essas buchas são usadas em peças para cargas pequenas e em lugares onde a manutenção seja fácil. Em alguns casos, essas buchas são cilíndricas na parte interior e cônicas na parte externa. Os extremos são roscados e têm três rasgos longitudinais, o que permite o reajuste das buchas nas peças.

Figura 125 – Exemplo de aplicação de uma bucha de fricção radial

2.2.1.2 Bucha de fricção axial: Essa bucha é usada para suportar o esforço de um eixo em posição vertical.

Figura 126 – Exemplo de aplicação de uma bucha de fricção axial

2.2.1.3 Bucha cônica: Esse tipo de bucha é usado para suportar um eixo do qual se exigem esforços radiais e axiais. Quase sempre essas buchas requerem um dispositivo de fixação e, por isso, são pouco empregadas.

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Figura 127 – Exemplo de aplicação de uma bucha cônica

2.2.1.4 Bucha-guia para furação e alargamento: Nos dispositivos para furação, a bucha-guia orienta e possibilita autoposicionamento da ferramenta em ação na peça. Dessa forma, obtém-se a posição correta das superfícies usinadas. As buchas-guia são elementos de precisão, sujeitas a desgaste por atrito. Por isso, elas são feitas em aço duro, com superfícies bem lisas, de preferência retificadas. As buchas pequenas com até 20 mm de diâmetro são feitas em aço-carbono, temperado ou nitretado. As maiores são feitas em aço cementado. A distância entre a bucha-guia e a peça baseia-se em dois parâmetros: - Quando o cavaco deve passar pelo interior da bucha-guia, a distância será de 0,2 mm. - Quando o cavaco deve sair por baixo da bucha-guia, a distância será igual ou maior que 0,5 mm, multiplicado pelo diâmetro do furo da bucha.

A principal finalidade da bucha-guia é a de manter um eixo comum (coaxilidade) entre ela e o furo.

Figura 128 – Exemplo de aplicação de uma bucha guia

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2.3 Guias A guia é um elemento de máquina que mantém, com certo rigor, a trajetória de determinadas peças. Para ficar clara sua descrição, apresentamos, como exemplo, a ilustração de uma porta corrediça do box de um banheiro. Nessa ilustração, o trilho serve como guia para a porta ter movimento de direção controlada (trajetória da porta).

Figura 129 – Representação da aplicação de uma guia

2.3.1 Tipos de guias No caso de se desejar movimentos retilíneos geralmente são usados guias constituídas de peças cilíndricas ou prismáticas. As guias podem ser abertas ou fechadas. Essas peças deslizam dentro de outra peça com forma geométrica semelhante, conforme ilustrações.

Figura 130 – Representação de guias

2.3.2 Classificação As guias classificam-se em dois grupos: guias de deslizamento e de rolamento. As guias de deslizamento apresentam-se, geralmente, nas seguintes formas:

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Figura 131 – Classificação das guias

Em máquinas operatrizes são empregadas combinações de vários perfis de guias de deslizamentos, conhecidos como barramento. O quadro a seguir apresenta alguns perfis combinados e sua aplicação.

Tabela 13 – Perfis de guias

2.3.3 Réguas de ajuste Quando uma ou mais peças se movimentam apoiadas em guias, as superfícies entram em contato por atrito. Com o passar do tempo, o movimento vai provocando desgaste das superfícies dando origem à folga no sistema, mesmo que ele seja sempre lubrificado. Para

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evitar que essa folga prejudique a precisão do movimento, é preciso que ela seja compensada por meio de réguas de ajuste. As réguas têm perfil variado, de acordo com a dimensão da folga. Para você compreender melhor o uso das réguas de ajuste, observe as ilustrações.

Figura 132 – Régua de ajuste

Geralmente, o barramento, ou seja, conjunto de guias de deslizamento é feito com ferro fundido. Conforme a finalidade do emprego da guia, ela pode ser submetida a um tratamento para aumentar a dureza de sua superfície. O barramento é muito usado em máquinas operatrizes como, por exemplo, em um torno. De modo geral, as guias são lubrificadas com óleo, que é introduzido entre as superfícies em contato por meio de ranhuras ou canais de lubrificação. O óleo deve correr pelas ranhuras de modo que atinja toda a extensão da pista e forme uma película lubrificante. Essas ranhuras são feitas sempre na pista da peça móvel.

2.4 Rolamentos e mancais O mancal pode ser definido como suporte ou guia em que se apóia o eixo. No ponto de contato entre a superfície do eixo e a superfície do mancal, ocorre atrito. Dependendo da solicitação de esforços, os mancais podem ser de deslizamento ou de rolamento.

2.4.1 Mancais de deslizamento Geralmente, os mancais de deslizamento são constituídos de uma bucha fixada num suporte. Esses mancais são usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa

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rotação, porque a baixa velocidade evita superaquecimento dos componentes expostos ao atrito. São conjuntos destinados a suportar as solicitações de peso e rotação de eixos e árvores. Os mancais estão submetidos ao atrito de deslizamento que é o principal fator a considerar para sua utilização.

Figura 133 – Mancal de deslizamento

O uso de buchas e de lubrificantes permite reduzir esse atrito e melhorar a rotação do eixo. As buchas são, em geral, corpos cilíndricos ocos que envolvem os eixos, permitindolhes uma melhor rotação. São feitas de materiais macios, como o bronze e ligas de metais leves. 2.4.1.1 Classificação dos mancais: Pelo sentido das forças que suportam, os mancais classificam-se em: axiais, radiais, mistos. a) Axiais: Impedem o deslocamento na direção do eixo, isto é, absorvem esforços longitudinais.

Figura 134 – Mancal de deslizamento axial

b) Radiais: Impedem o deslocamento na direção do raio, isto é, absorvem esforços transversais.

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Figura 135 – Mancal de deslizamento radial

c) Mistos: Tem, simultaneamente, os efeitos dos mancais axiais e radiais.

Figura 136 – Mancal de deslizamento misto

2.4.1.2 Formas construtivas dos mancais: Os mancais, em sua maioria, são constituídos por uma carcaça e uma bucha. A bucha pode ser dispensada em casos de pequena solicitação. a) Mancal axial: Feito de ferro fundido ou aço, tem como fator principal a forma da superfície que deve permitir uma excelente lubrificação. A figura abaixo mostra um mancal axial com rotação em sentido único e o detalhe dos espaços para lubrificação. A figura seguinte mostra um caso para rotação alternada com respectivo detalhe para lubrificação.

Figura 137 – Mancal axial com rotação em sentido único

Figura 138 – Mancal axial com rotação alternada

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b) Mancal inteiriço: Feito geralmente de ferro fundido e empregado como mancal auxiliar embuchado ou não.

Figura 139 – Mancal inteiriço

c) Mancal ajustável: Feito de ferro fundido ou aço e embuchado. A bucha tem sempre forma que permite reajuste radial. Empregado geralmente em tornos e máquinas que devem funcionar com folga constante.

Figura 140 – Mancal ajustável

d) Mancal reto bipartido: Feito de ferro fundido ou aço e embuchado com buchas de bronze ou casquilhos de metal antifricção. Empregado para exigências médias.

Figura 141 – Mancal reto bipartido

e) Mancal a gás: O gás (nitrogênio, ar comprimido, etc.) é introduzido no mancal e mantém o eixo suspenso no furo. Isso permite altas velocidades e baixo atrito. Empregado em turbinas para esmerilhamento e outros equipamentos de alta velocidade. 2.4.1.3 Materiais para buchas: Os materiais para buchas devem ter as seguintes propriedades: • baixo módulo de elasticidade, para facilitar a acomodação à forma do eixo;

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• baixa resistência ao cisalhamento, para facilitar o alisamento da superfície; • baixa soldabilidade ao aço, para evitar defeitos e cortes na superfície; • boa capacidade de absorver corpos estranhos, para efeito de limpar a película lubrificante; • resistência à compressão, à fadiga, à temperatura de trabalho e à corrosão; • boa condutibilidade térmica; • coeficiente de dilatação semelhante ao do aço. Os materiais mais usados são: bronze fosforoso, bronze ao chumbo, latão, ligas de alumínio, metal antifricção, ligas de cobre sinterizado com adição de chumbo ou estanho ou grafite em pó, materiais plásticos como o náilon e o politetrafluretileno (teflon). Os sinterizados são autolubrificantes por serem mergulhados em óleo quente após sua fabricação. Este processo faz com que o óleo fique retido na porosidade do material e com o calor do trabalho venha à superfície cumprir sua função.

2.4.2 Mancais de rolamento Quando se buscou diminuir sensivelmente os problemas de atrito de resistência à alta velocidade, encontrados nos mancais de deslizamento, chegou-se aos mancais de rolamento ou simplesmente rolamentos. Os rolamentos são simplesmente rolamentos de máquinas constituídos por dois anéis de aço (geralmente SAE 52 100) separados por uma ou mais fileiras de esferas ou rolos. Essas esferas ou rolos são mantidos eqüidistantes por meio do separador ou gaiola a fim de distribuir os esforços e manter concêntricos os anéis. O anel externo (capa) é fixado na peça ou no mancal e o anel interno é fixado diretamente ao eixo.

Figura 142 – Partes de um rolamento

A seguir veja as vantagens e desvantagens que os rolamentos possuem em relação aos mancais de deslizamento.

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Desvantagens

Vantagens • Menor atrito e aquecimento

• Maior sensibilidade aos choques

• Coeficiente de atrito de partida (estático) não superior

• Maiores custos de fabricação

ao de operação (dinâmico)

• Tolerância pequena para carcaça e alojamento do

• Pouca variação do coeficiente de atrito com carga e

eixo

velocidade

• Não suporta cargas tão elevadas como os mancais de

• Baixa exigência de lubrificação

deslizamento

• Intercambialidade internacional

• Ocupa maior espaço radial

• Mantém a forma de eixo • Pequeno aumento da folga durante a vida útil Tabela 14 – Comparação entre mancais de deslizamento e rolamento

2.4.2.1 Classificação dos rolamentos: Quanto ao tipo de carga que suportam, os rolamentos podem ser: • Radiais - suportam cargas radiais e leves cargas axiais. • Axiais - não podem ser submetidos a cargas radiais. • Mistos - suportam tanto carga axial quanto radial.

2.4.2.2 Tipos de rolamentos: a) Rolamento fixo de uma carreira de esferas: É o mais comum dos rolamentos. Suporta cargas radiais e pequenas cargas axiais e é apropriado para rotações mais elevadas. Sua capacidade de ajustagem angular é limitada, por conseguinte, é necessário um perfeito alinhamento entre o eixo e os furos da caixa.

Figura 143 – Rolamento fixo de uma carreira de esferas

b) Rolamento de contato angular de uma carreira de esferas: Admite cargas axiais somente em um sentido, portanto, deve sempre ser montado contraposto a um outro rolamento que possa receber a carga axial no sentido contrário.

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Figura 144 – Rolamento de contato angular de uma carreira de esferas

c) Rolamento autocompensador de esferas: É um rolamento de duas carreiras de esferas com pista esférica no anel externo, o que lhe confere a propriedade de ajustagem angular, ou seja, compensar possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo.

Figura 145 –Rolamento autocompensador de esferas

d) Rolamento de rolo cilíndrico: É apropriado para cargas radiais elevadas e seus componentes são separáveis, o que facilita a montagem e desmontagem.

Figura 146 – Rolamento de rolo cilíndrico

e) Rolamento autocompensador de uma carreira de rolos: Seu emprego é particularmente indicado para construções em que se exige uma grande capacidade de suportar carga radial e a compensação de falhas de alinhamento.

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Figura 147 - Rolamento autocompensador de uma carreira de rolos

f) Rolamento autocompensador com duas carreiras de rolos: É um rolamento para os mais pesados serviços. Os rolos são de grande diâmetro e comprimento. Devido ao alto grau de oscilação entre rolos e pistas, existe uma distribuição uniforme de carga.

Figura 148 - Rolamento autocompensador com duas carreiras de rolos

g) Rolamento de rolos cônicos: Além de cargas radiais, os rolamentos de rolos cônicos também suportam cargas axiais em um sentido. Os anéis são separáveis. O anel interno e o externo podem ser montados separadamente. Como só admitem cargas axiais em um sentido, de modo geral torna-se necessário montar os anéis aos pares, um contra o outro.

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Figura 149 – Rolamento de rolos cônicos

h) Rolamento axial de esfera: Ambos os tipo de rolamento axial de esfera (escora simples e escora dupla) admitem elevadas cargas axiais, porém, não podem ser submetidos a cargas radiais. Para que as esferas sejam guiadas firmemente em suas pistas, é necessária a atuação permanente de uma determinada carga axial mínima.

Figura 1450- Rolamento axial de esfera

i) Rolamento axial autocompensador de rolos: Possui grande capacidade de carga axial e, devido à disposição inclinada dos rolos, também pode suportar consideráveis cargas radiais. A pista esférica do anel da caixa confere ao rolamento a propriedade de alinhamento angular, compensando possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo.

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Figura 151 - Rolamento axial autocompensador de rolos

j) Rolamento de agulhas: Possui uma secção transversal muito fina, em comparação com o rolamento de rolos comuns. É utilizado especialmente quando o espaço radial é limitado.

Figura 152 – Rolamento de agulhas

2.4.2.3 Designação dos rolamentos: Cada rolamento métrico padronizado tem uma designação básica específica que indica o tipo de rolamento e a correlação entre suas dimensões principais. Essas designações básicas compreendem 3, 4 ou 5 algarismos, ou uma combinação de letras e algarismos, que indicam o tipo de rolamento, as séries de dimensões e o diâmetro do furo, nesta ordem.

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Os símbolos para os tipos de rolamento e as séries de dimensões, junto com os possíveis sufixos indicando uma alteração na construção interna, designam uma série de rolamentos. A tabela mostra esquematicamente como o sistema de designação é constituído. Os algarismos entre parênteses, indicam que embora eles possam ser incluídos na designação básica, são omitidos por razões práticas. Como no caso do rolamento de duas carreiras de esferas de contato angular onde o zero é omitido. Convém salientar que, para a aquisição de um rolamento, é necessário conhecer apenas as seguintes dimensões: o diâmetro externo, o diâmetro interno e a largura ou altura. Com esses dados, consulta-se o catálogo do fabricante para obter a designação e informações como capacidade de carga, peso, etc.

Tabela 15 – Designação de rolamentos

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2.4.2.4 Cuidados com os rolamentos: Na troca de rolamentos, deve-se tomar muito cuidado, verificando sua procedência e seu código correto. Antes da instalação é preciso verificar cuidadosamente os catálogos dos fabricantes e das máquinas, seguindo as especificações recomendadas. Na montagem, entre outros, devem ser tomados os seguintes cuidados: - verificar se as dimensões do eixo e cubo estão corretas; - usar o lubrificante recomendado pelo fabricante; - remover rebarbas; - no caso de reaproveitamento do rolamento, deve-se lavá-lo e lubrificá-lo imediatamente para evitar oxidação; - não usar estopa nas operações de limpeza; - trabalhar em ambiente livre de pó e umidade. 2.4.2.5.Defeitos comuns dos rolamentos: Os defeitos comuns ocorrem por: - desgaste; - fadiga; - falhas mecânicas. a) Desgaste: O desgaste pode ser causado por: - deficiência de lubrificação; - presença de partículas abrasivas; - oxidação (ferrugem); - desgaste por patinação (girar em falso); - desgaste por brinelamento.

Figura 153 – Falha por desgaste

b) Fadiga: A origem da fadiga está no deslocamento da peça, ao girar em falso. A peça se descasca, principalmente nos casos de carga excessiva. Descascamento parcial revela fadiga por desalinhamento, ovalização ou por conificação do alojamento.

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Figura 154 – Falha por fadiga

c) Falhas mecânicas: O brinelamento é caracterizado por depressões correspondentes aos roletes ou esferas nas pistas do rolamento. Resulta de aplicação da précarga, sem girar o rolamento, ou da prensagem do rolamento com excesso de interferência.

Figura 155 – Falha por brinelamento

Goivagem é defeito semelhante ao anterior, mas provocado por partículas estranhas que ficam prensadas pelo rolete ou esfera nas pistas.

Figura 156 – Falha por goivagem

Sulcamento é provocado pela batida de uma ferramenta qualquer sobre a pista rolante.

Figura 157 - Falha por sulcamento

Queima por corrente elétrica é geralmente provocada pela passagem da corrente elétrica durante a soldagem. As pequenas áreas queimadas evoluem rapidamente com o uso do rolamento e provocam o deslocamento da pista rolante.

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Figura 158 – Falha por queima por corrente elétrica

As rachaduras e fraturas resultam, geralmente, de aperto excessivo do anel ou cone sobre o eixo. Podem, também, aparecer como resultado do girar do anel sobre o eixo, acompanhado de sobrecarga.

Figura 159 – Falha por rachaduras e fraturas

O engripamento pode ocorrer devido à lubrificante muito espesso ou viscoso. Pode acontecer, também, por eliminação de folga nos roletes ou esferas por aperto excessivo. 2.4.2.6.O que verificar durante o funcionamento: Nos rolamentos montados em máquinas deve-se verificar, regularmente, se sua parada pode causar problemas. Os rolamentos que não apresentam aplicações muito críticas, ou que não são muito solicitados, não precisam de atenção especial. Na rotina de verificação são usados os seguintes procedimentos: ouvir, sentir, observar. Para ouvir o funcionamento do rolamento usa-se um bastão de madeira, uma chave de fenda ou objetos similares o mais próximo possível do rolamento. Coloca-se o ouvido junto à outra extremidade do objeto. Se o ruído for suave é porque o rolamento está em bom estado. Se o ruído for uniforme mas apresentar um som metálico, é necessário lubrificar o rolamento. Atualmente, existe o analisador de vibração que permite identificar a folga e a intensidade da vibração do rolamento.

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Figura 160 – Análise de vibração

Com a mão, verifica-se a temperatura. Se ela estiver mais alta que o normal, algo está errado: falta ou excesso de lubrificação, sujeira, sobrecarga, fadiga, folga, pressão ou calor nos retentores, vindos de uma fonte externa. Mas é preciso lembrar que logo após a lubrificação é normal ocorrer um aumento da temperatura, que pode durar de um a dois dias. Atualmente, existe um termômetro industrial para medir temperatura. Pela observação, pode-se verificar se há vazamento de lubrificante através dos vedadores ou de bujões. Geralmente, sujeiras mudam a cor do lubrificante, tornando-o mais escuro. Nesse caso, é preciso trocar os vedadores e o óleo. Quando o sistema de lubrificação for automático devese verificar, regularmente, seu funcionamento.

Figura 161 – Análise de temperatura

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Unidade III - Elementos elásticos - molas 3.1 Introdução Peças fixadas entre si com elementos elásticos podem ser deslocadas sem sofrerem alterações. Assim, as molas são muito usadas como componentes de fixação elástica. Elas sofrem deformação quando recebem a ação de alguma força, mas voltam ao estado normal, ou seja, ao repouso, quando a força pára. As uniões elásticas são usadas para amortecer choques, reduzir ou absorver vibrações e para tornar possível o retorno de um componente mecânico à sua posição primitiva. Com certeza, você conhece muitos casos em que se empregam molas, como por exemplo, estofamentos, fechaduras, válvulas de descarga, suspensão de automóvel, relógios, brinquedos.

3.2 Aplicação das molas As molas são usadas, principalmente nos casos de armazenamento de energia, amortecimento de choques, distribuição de cargas, limitação de vazão, preservação de junções ou contatos.

3.2.1 Armazenamento de energia Neste caso, as molas são utilizadas para acionar mecanismos de relógios, de brinquedos, de retrocessos das válvulas de descarga e aparelhos de controle.

Figura 163 – Válvula de descarga

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3.2.2 Amortecimento de choques As molas amortecem choques em suspensão e pára-choques de veículos, em acoplamento de eixos e na proteção de instrumentos delicados ou sensíveis.

Figura 164 – Suspensão automotiva

3.2.3 Distribuição de cargas As molas distribuem cargas em estofamentos de poltronas, colchões estrados de camas e veículos em que, por meio de molas, a carga pode ser distribuída pelas rodas.

3.2.4 Limitação de vazão As molas regulam a vazão de água em válvulas e registros e a vazão de gás em bujões ou outros recipientes.

Figura 165 – Válvula de gás

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3.2.5 Preservação de junções ou contatos Neste caso, a função das molas é a de preservar peças articuladas, alavancas de contato, vedações etc. que estejam em movimento ou sujeitas a desgastes. Ainda, as molas têm a função especial de manter o carvão de um coletor sob pressão.

Figura 166 – Sistema haste - came

3.3. Tipos de molas Os diversos tipos de mola podem ser classificados quanto à sua forma geométrica ou segundo o modo como resistem aos esforços. Quando à forma geométrica, as molas podem ser helicoidais (forma de hélice) ou planas

Figura 167 – Molas helicoidais

Figura 168 – Molas planas

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Quanto ao esforço que suportam, as molas podem ser de tração, de compressão ou de torção.

Figura 169 – Molas de tração – compressão - torção

3.3.1 Molas helicoidais 3.3.1.1 Generalidades: A mola helicoidal é mais usada em mecânica. Em geral, ela é feita de barra de aço enrolada em forma de hélice cilíndrica ou c6onica. A barra de aço pode Ter seção retangular, circular, quadrada, etc.. Em geral, a mola helicoidal é enrolada a direita. Quando a mola helicoidal for enrolada à esquerda, o sentido da hélice deve ser indicado no desenho.

Figura 170 – Mola helicoidal à direita

Figura 171 – Mola helicoidal à esquerda

3.3.1.2 Classificação das molas helicoidais: As molas helicoidais podem funcionar por compressão, por tração ou por torção. A mola helicoidal de compressão é formada por espiras. Quando esta mola é comprimida por alguma força, o espaço entre as espiras diminui, tornando menor o comprimento da mola. Você pode ver a aplicação de uma mola helicoidal de compressão observando um furador de papéis.

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Figura 172 – Mola helicoidal de compressão

A mola helicoidal de tração possui ganchos nas extremidades, além das espiras. Os ganchos são também chamados de olhais. Para a mola helicoidal de tração desempenhar sua função, deve ser esticada, aumentando seu comprimento. Em estado de repouso, ela volta ao seu comprimento normal.

Figura 173 – Mola helicoidal de tração

Figura 174 – Mola helicoidal de tração em repouso

Figura 175 – Mola helicoidal de tração distendida

A mola helicoidal de torção tem dois braços de alavancas, além das espiras. Veja um exemplo de mola de torção na figura à esquerda, e, à direita, a aplicação da mola num pregador de roupas.

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Figura 176 – Mola de torção

Agora veja exemplos de molas helicoidais cônicas e suas aplicações em utensílios diversos.

Figura 177 – Molas helicoidais cônicas

Note que a mola que fixa as hastes do alicate é bicônica. Algumas molas padronizadas são produzidas por fabricantes específicos e encontramse nos estoques dos almoxarifados. Outras são executadas de acordo com as especificações do projeto, segundo medidas proporcionais padronizadas. A seleção de uma mola depende das respectivas formas e solicitações mecânicas. Para poder ler e interpretar os desenhos técnicos de molas diversas, é necessário conhecer suas características 3.3.1.3 Características das molas helicoidais: a) Análise das características da mola helicoidal de compressão cilíndrica. De: diâmetro externo Di: diâmetro interno H: comprimento da mola d: diâmetro da seção do arame p: passo da mola no: número de espiras da mola.

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Figura 178 – Características das molas helicoidais cilíndricas

Passo: é a distância entre os centros de duas espiras consecutivas. A distância entre as espiras é medida paralelamente ao eixo da mola.

As

molas

de

compressão

são

enroladas com as espiras separadas de forma que possam ser comprimidas. b) Analise agora as características da mola helicoidal de tração: De: (diâmetro externo) DI: (diâmetro interno) d: (diâmetro da seção do arame) p: (passo) no: (número de espiras da mola)

Figura 179 – Características das molas helicoidais de tração

Como você vê, as características da mola helicoidal de tração são quase as mesmas da mola helicoidal de compressão. A única diferença é em relação ao comprimento. Na mola helicoidal de tração, H representa o comprimento total da mola, isto é, a soma do comprimento do corpo da mola mais o comprimento dos ganchos. A mola de tração é enrolada com as espiras em contato uma com a outra, de forma a poder ser estendida.

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As extremidades normalmente terminam em dois ganchos de forma circular. A mola helicoidal de compressão pode ter a forma de um tronco de cone. Existem dois tipos de molas cônicas: a primeira tem seção circular e a segunda tem seção retangular.

c) Características das molas cônicas de seção circular H: comprimento Dm: diâmetro maior da mola dm: diâmetro menor da mola p: passo no: número de espiras d: diâmetro de seção do arame

Figura 180 – Características das molas cônicas de seção circular

d) Características das molas cônicas de seção retangular H: comprimento da mola Dm: diâmetro maior da mola dm: diâmetro menor da mola p: passo no: número de espiras e: espessura da seção da lâmina A: largura da seção da lâmina

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Figura 181 – Características das molas cônicas de seção retangular

e) Características das molas helicoidais de torção: De: diâmetro externo da mola Di: Diâmetro interno da mola H: comprimento da mola d: diâmetro da seção do arame p: passo no: número de espiras r: comprimento do braço de alavanca a: ângulo entre as pontas da mola

Figura 182 – Características das molas helicoidais de torção

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As novas características que aparecem nesse tipo de mola são: r, que representa o comprimento do braço da alavanca, e a, que representa abertura do ângulo formado pelos dois braços da alavanca. As forças que atuam sobre a mola de torção são perpendiculares ao sue eixo, enquanto que nas molas de torção e de compressão a força segue a mesma direção do eixo.

3.3.2 Molas Planas As molas planas são feitas de material plano ou em fita. As molas planas podem ser simples, prato, feixe de molas e espiral.

Figura 183 – Molas planas

Observe a ilustração da mola plana simples. Esse tipo de mola é empregado somente para algumas cargas. Em geral, essa mola é fixa numa extremidade e livre na outra. Quando sofre a ação de uma força, a mola é flexionada em direção oposta.

Figura 184 – Mola plana simples

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Veja agora a mola prato. Essa mola tem a forma de um tronco de cone com paredes de seção retangular. Em geral, as molas prato funcionam associadas entre si, empilhadas, formando colunas.O arranjo das molas nas colunas depende da necessidade que se tem em vista. Veja a seguir dois exemplos de colunas de molas prato.

Figura 185 – Mola tipo pratoo

As características das molas prato são: De:diâmetro externo da mola; Di: diâmetro interno da mola; H: comprimento da mola; h: comprimento do tronco interno da mola; e: espessura da mola.

Figura 186 – Características das molas tipo prato

O feixe de molas é feito de diversas peças planas de comprimento variável, moldadas de maneira que fiquem retas sob a ação de uma força.

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Figura 187 – Feixe de molas

Finalmente, conheça um pouco mais sobre a mola espiral. A mola espiral tem a forma de espiral ou caracol. Em geral ela é feita de barra ou de lâmina com seção retangular. A mola espiral é enrolada de tal forma que todas as espiras ficam concêntricas e coplanares. Esse tipo de mola é muito usado em relógios e brinquedos. Para interpretar a cotagem da mola espiral, você precisa conhecer suas características. De: diâmetro externo da mola L: largura da seção da lâmina; e: espessura da seção da lâmina; no: número de espiras.

Figura 188 – Características das molas em espiral

3.4 Materiais de fabricação As molas podem ser feitas com os seguintes materiais: aço, latão, cobre, bronze, borracha, madeira, plastiprene, etc. As molas de borracha e de arames de aço com pequenos diâmetros, solicitados a tração, apresentam a vantagem de constituírem elementos com menor peso e volume em relação à energia armazenada.

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Para conservar certas propriedades das molas - elásticas, magnéticas; resistência ao calor e à corrosão - devem-se usar aços-liga e bronze especiais ou revestimentos de proteção.

Os aços molas devem apresentar as seguintes características: alto limite de

elasticidade, grande resistência, alto limite de fadiga. Quando as solicitações são leves, usam-se aços-carbono - ABNT 1070 ou ABNT 1095. Além de 8mm de diâmetro, não são aconselháveis os aços-carbono, pois a têmpera não chega até o núcleo. As molas destinadas a trabalhos em ambientes corrosivos com grande variação de temperaturas são feitas de metal monel (33% CU - 67% Ni) ou aço inoxidável. Os aços-liga apresentam a vantagem de se adequarem melhor a qualquer temperatura, sendo particularmente úteis no caso de molas de grandes dimensões.

3.5 Aplicação Para selecionar o tipo de mola, é preciso levar em conta certos fatores, como por exemplo, espaço ocupado, peso e durabilidade. Há casos em que se deve considerar a observação das propriedades elásticas, atritos internos ou externo adicional (amortecimento, relações especiais entre força aplicada e deformação). Na construção de máquinas empregam-se, principalmente, molas helicoidais de arame de aço. São de baixo preço, de dimensionamento e montagem fáceis e podem ser aplicadas em forças de tração e de compressão. As molas de borracha são utilizadas em fundações, especialmente como amortecedores de vibrações e ruídos e em suspensão de veículos. As molas de lâmina (feixe de molas) e de barra de torção requerem espaços de pequena altura (veículos). As molas espirais (de relógios) e de prato podem ser montadas em espaços estreitos. As molas de lâmina, de prato, helicoidal de prato e de borracha dispendem pouca quantidade de energia por atrito.

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Unidade IV - Elementos de vedação 4.1 Introdução O óleo de mamona produzido numa indústria química começou a vazar na união de uma tubulação. O mecânico de manutenção bloqueou a tubulação e foi examiná-la. Constatou que a junta usada como vedante estava deteriorada. Observando o desenho do projeto da instalação da planta, verificou que havia um erro de especificação, ou seja, o projetista havia especificado um vedante de material não adequado em vez de ter especificado um vedante inerte à ação do óleo. Que tipo de vedante o mecânico utilizou para suportar a ação do óleo? Afinal de contas, o que são vedantes?

4.2 Conceito de vedação Vedação é o processo usado para impedir a passagem, de maneira estática ou dinâmica, de líquidos, gases e sólidos particulados (pó) de um meio para outro. Por exemplo, consideremos uma garrafa de refrigerante lacrada. A tampinha em si não é capaz de vedar a garrafa. É necessário um elemento contraposto entre a tampinha e a garrafa de refrigerante impedindo a passagem do refrigerante para o exterior e não permitindo que substâncias existentes no exterior entrem na garrafa. Os elementos de vedação atuam de maneira diversificada e são específicos para cada tipo de atuação. Exemplos: tampas, bombas, eixos, cabeçotes de motores, válvulas, etc. É importante que o material do vedador seja compatível com o produto a ser vedado, para que não ocorra uma reação química entre eles. Se houver reação química entre o vedador e o produto a ser vedado, poderá ocorrer vazamento e contaminação do produto. Um vazamento, em termos industriais, pode parar uma máquina e causar contaminações do produto que, conseqüentemente, deixará de ser comercializado, resultando em prejuízo à empresa. 4.3 Elementos de vedação Os principais elementos de vedação utilizados são: juntas de borracha, papelão, velumóide, anéis de borracha ou metálicos, juntas metálicas, retentores, gaxetas, selos mecânicos, etc.

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4.3.1 Juntas não metálicas São sempre juntas planas, usadas para flanges de face com ressalto ou de face plana. As espessuras variam de 0,7 a 3 mm, sendo 1,5 mm a espessura mais comum. Os principais materiais empregados são: a) Borracha natural: usada para água, ar, condensado até 60°C. b) Borrachas sintéticas: usadas para óleos até 80°C. c) Materiais plásticos: usados para fluidos corrosivos em baixas pressões e temperatura ambiente. d) Papelão hidráulico: nome genérico para designar diversas classes de juntas de amianto comprimido com um material aglutinante. De acordo com as especificações da ABNT, são os seguintes os principais tipos dessas juntas: - EB-216: amianto com composto de borracha; para água, ar, vapor saturado, soluções neutras até 200°C. - EB-212: amianto com composto especial de borracha; para vapor, amônia, cáusticos, ácidos fracos, salmoura etc. até 500°C. - EB-313: amianto com composto resistente a ácidos; para ácidos em geral até 450ºC - EB-827: amianto com armação metálica inserida; para vapor, óleos, hidrocarbonetos etc. até 590°C. 4.3.2 Juntas metálicas 4.3.2.1 Juntas semimetálicas, em espiral: Essas juntas são constituídas de uma lamina metálica (geralmente de aço inoxidável), torcida em espiral, com enchimento de amianto entre cada volta. Usa-se para flanges de face com ressalto, em serviços acima dos limites permitidos para as juntas de papelão hidráulico, e de modo geral, para flanges de classes de pressão 600# ou mais altas. As juntas semimetálicas, em espiral são notáveis por sua excelente elasticidade. Para essas juntas, recomenda-se o acabamento liso para a face dos flanges, com rugosidade média máxima de 0,003 mm (125 RMS). 4.3.2.2 Juntas metálicas folheadas: São juntas com uma capa metálica, plana ou corrugadas e enchimento de amianto; a espessura da junta é de 2 a 3 mm. Os casos de emprego são os mesmos das juntas semimetálicas em espiral, sendo que essas juntas têm geralmente vedação mais difícil, exigindo flanges com acabamento liso com rugosidade média máxima de 0,002 mm ou com ranhuras concêntricas. Dependendo das condições de serviço, a capa metálica pode ser de aço-carbono, aços inoxidáveis ou metal Monel.

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4.3.2.3 Juntas metálicas maciças: São juntas metálicas com faces planas ou ranhuradas. Usam-se essas juntas com flanges de face com ressalto (para pressões muito altas), e com flanges de face de macho e fêmea ou de ranhura e lingüeta. Os materiais empregados são os mesmos das juntas folheadas. Em todas as juntas metálicas é importante que o material da junta seja menos duro do que o material dos flanges. 4.3.2.4 Juntas metálicas de anel (JTA): São anéis metálicos maciços de seção ovalada ou octogonal, sendo a ovalada a mais comum. As dimensões do anel, que variam com o diâmetro e com a classe de pressão nominal do flange, estão padronizadas na norma ANSI.B.16.20. Esses anéis são geralmente de aço inoxidável, fabricando-se também de açocarbono, aços-liga, níquel e metal Monel, sendo sempre peças de fabricação cuidadosa. A dureza do material da junta de anel deve ser sempre menor do que a dureza do material do flange, sugerindo-se uma diferença mínima de 30 Brinell. As juntas de anel são empregadas para vapor e para hidrogênio (com flanges de classe 600#, ou mais altas), para hidrocarbonetos (com flanges de classe 900#, ou mais altas), e outros serviços de grande risco. Costumam também ser usadas para quaisquer serviços em temperaturas acima de 550°C. Devido à pequena área de contato da junta com os flanges, a força de aperto necessária para essas juntas é bem inferior à mesma força para as juntas metálicas maciças. São destinadas à vedação de equipamentos que operam com altas pressões e altas temperaturas. São geralmente fabricadas em aço de baixo teor de carbono, em alumínio, cobre ou chumbo. São normalmente aplicadas em flanges de grande aperto ou de aperto limitado.

Figura 189 – Exemplos de juntas de vedação

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4.3.3 Anéis de borracha (ring) São vedadores usados em partes estáticas ou dinâmicas de máquinas ou equipamentos. Estes vedadores podem ser comprados nas dimensões e perfis padronizados ou confeccionados colando-se, com adesivo apropriado, as pontas de um fio de borracha com secção redonda, quadrada ou retangular. A vantagem do anel padronizado é que nele não existe a linha de colagem, que pode ocasionar vazamento. Os anéis de borracha ou anéis da linha ring são bastante utilizados em vedações dinâmicas de cilindros hidráulicos e pneumáticos que operam à baixa velocidade.

Figura 190 – Anel O ring

Esses anéis são guarnições confeccionadas em borracha sintética e podem ser empregadas para a vedação de fluidos entre superfícies fixas ou móveis. O funcionamento dessas guarnições se baseia na deformação que elas sofrem após a montagem em uma sede, com dimensão inferior à da guarnição. A deformação do anel cria uma ação de vedação, mesmo se o fluido não estiver sob pressão. Os fabricantes dos anéis OR dispõem de tabelas com todas as dimensões dos anéis e suas sedes de alojamento. Informam os detalhes para execução das concordâncias das sedes e as tolerâncias respectivas. Vejamos alguns exemplos de aplicação. Uso de anéis OR para vedação de uma válvula.

Figura 190 – Vedação de uma válvula

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Exemplo de guarnição OR colocada em um escareamento para vedações em roscas externas métricas ISO.

Figura 191 – Vedação em rosca externa

Anéis HR (H Ring): São semelhantes aos anéis OR, com exceção da forma da seção, que se parece com um H. A principal vantagem dos anéis HR consiste no fato de que a forma de seção impede seu dobramento, garantindo, portanto, a vedação mesmo em condições fora do comum.

Figura 192 – Anéis HR

Anéis de sustentação BK: São usados quando se torna necessário evitar a extrusão dos anéis OR, provocada pela pressão. Os anéis de sustentação BK são arruelas de resina sintética lubriflon, aplicadas bem próximas das guarnições OR. No caso de pressão agindo de um só lado do anel O Ring, é suficiente um anel de sustentação BK ao passo que se o OR está sujeito, alternadamente, a pressões de ambos os lados, será necessário usar dois anéis BK.

Figura 192 – Anéis BK

4.3.4 Anéis de vedação mecânica São utilizados em elementos cilíndricos giratórios para a vedação de fluidos lubrificantes, óleos de transmissão e óleos emulsionáveis para corte dos metais.

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Normalmente, são constituídos de um corpo de borracha sintética, em armadura metálica e mola de compressão para perfeita vedação. O anel deve ser posicionado de maneira correta e precisam de lubrificação adequada. Esses anéis podem ser de diversos tipos. A cada tipo correspondem características e empregos particulares, conforme pode ser visto na tabela a seguir.

TIPOS

MATERIAL

EMPREGO

ANGUS

elastômero

Vedação de fluidos em elementos cilíndricos rolantes.

armadura de aço SM-SMIM

mola de aço elastômero

BA-SL

armadura de aço

Vedação de fluidos em elementos cilíndricos rolantes.

mola de aço ANÉIS DE VEDAÇÃO MECÂNICA

elastômero BA-DUO

armadura de aço mola de aço elastômero

BA-J

armadura de aço mola de aço elastômero armadura de aço

D com arruela

mola de aço

de suporte elastômero ANGUS SPLIT

mola de aço

elastomero G

nitrílico

SD

armadura de aço

Para vedação de derivados dos hidrocarbonetos, graxas animais e vegetais, ácidos e álcalis, e de um considerável número de compostos alifáticos. Para vedação de derivados dos hidrocarbonetos, graxas animais e vegetais, ácidos e álcalis, e de um considerável número de compostos alifáticos. Para vedação dos derivados dos hidrocarbonetos, graxas animais e vegetais, ácidos e álcalis, e de um considerável número de compostos alifáticos, porém com alta velocidade de rotação (18m/s) e altas temperaturas (em condições especiais também a 150ºC). Vedação de fluidos em elementos cilíndricos giratórios de notáveis dimensões.

Para vedação com gaiolas, bocais e coxinetes a roletes, onde são exigidas dimensões axiais reduzidas.

poliamida Tabela 16 – Anéis de vedação mecânica

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Veja a seguir, exemplos de aplicação dos anéis de vedação. Aplicação de anel de vedação ANGUS para emprego em motores.

Figura 193 – Vedação ANGUS

Aplicação de dois anéis de vedação com interposição de um distanciador com furo e engraxadeira para lubrificação. Deste modo se pode impedir a saída do lubrificante e a entrada de pó pela parte oposta.

Figura 194 – Aplicação de dois anéis de vedação

Aplicação do anel de vedação para coxinetes a roletes.

Figura 195 – Aplicação para coxinetes e roletes

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Anel de vedação com arruela de apoio que permite suportar pressões de 7 a 10 kgf/cm2.

Figura 196 – Anel de vedação com arruela de apoio

4.3.5 Retentores O vedador de lábio, também conhecido pelo nome de retentor, é composto essencialmente por uma membrana elastomérica em forma de lábio e uma parte estrutural metálica semelhante a uma mola que permite sua fixação na posição correta de trabalho. A função primordial de um retentor é reter óleo, graxa e outros produtos que devem ser mantidos no interior de uma máquina ou equipamento. O retentor é sempre aplicado entre duas peças que executam movimentos relativos entre si, suportando variações de temperatura. A figura a seguir mostra um retentor entre um mancal e um eixo.

Figura 197 – Retentor – mancal – eixo

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4.3.5.1 Elementos de um retentor básico: Os elementos de um retentor básico encontram-se a seguir.

Figura 198 – Elementos de um retentor

1. Membrana elastomérica ou lábio 1a - ângulo de ar 1b - ângulo de vedação 1c - ângulo de óleo 1d - região de cobertura da mola 1e - alojamento da mola 1f - região interna do lábio 1g - região do engaste do lábio 2. Mola de tração 3. Região interna do vedador, eventualmente recoberta por material elastomérico 4. Anel de reforço metálico ou carcaça 5. Cobertura externa elastomérica 5a - borda 5b - chanfro da borda 5c - superfície cilíndrica externa ou diâmetro externo 5d - chanfro das costas 5e - costas

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4.3.5.2 Tipos de perfis de retentores: As figuras seguintes mostram os tipos de perfis mais usuais de retentores. Como foi visto, a vedação por retentores se dá através da interferência do lábio sobre o eixo. Esta condição de trabalho provoca atrito e a conseqüente geração de calor na área de contato, o que tende a causar a degeneração do material do retentor, levando o lábio de vedação ao desgaste. Em muitas ocasiões provoca o desgaste no eixo na região de contato com o retentor.

Figura 199 – Perfis de retentores

A diminuição do atrito é conseguida com a escolha correta do material elastomérico. A tabela a seguir mostra quatro tipos de elastômeros e suas recomendações genéricas de uso diante de diferentes fluidos e graxas, bem como os limites de temperatura que eles podem suportar em trabalho.

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Tabela 17 – Aplicações de retentores

4.3.5.3 Recomendações para a aplicação dos retentores: Para que um retentor trabalhe de modo eficiente e tenha uma boa durabilidade, a superfície do eixo e o lábio do retentor deverão atender aos seguintes parâmetros: - O acabamento da superfície do eixo deve ser obtido por retificação, seguindo os padrões de qualidade exigidos pelo projeto. - A superfície de trabalho do lábio do retentor deverá ser isenta de sinais de batidas, sulcos, trincas, falhas de material, deformação e oxidação. - A dureza do eixo, no local de trabalho do lábio do retentor, deverá estar acima de 28 HRC.

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4.3.5.4 Condições de armazenagem dos retentores: Durante o período de armazenamento, os retentores deverão ser mantidos nas próprias embalagens. A temperatura ambiente deverá permanecer entre 10ºC e 40ºC. Manipulações desnecessárias deverão ser evitadas para preservar os retentores de danos e deformações acidentais. Cuidados

especiais

precisam

ser

observados

quanto

aos

lábios

dos

retentores,

especialmente quando eles tiverem que ser retirados das embalagens. 4.3.5.5 Pré-lubrificação dos retentores: Recomenda-se pré-lubrificar os retentores na hora da montagem. A pré-lubrificação favorece uma instalação perfeita do retentor no alojamento e mantém uma lubrificação inicial no lábio durante os primeiros giros do eixo. O fluido a ser utilizado na pré-lubrificação deverá ser o mesmo fluido a ser utilizado no sistema, e é preciso que esteja isento de contaminações. 4.3.5.6 Cuidados na montagem do retentor no alojamento: A montagem do retentor no alojamento deverá ser efetuada com o auxílio de prensa mecânica, hidráulica e um dispositivo que garanta o perfeito esquadrejamento do retentor dentro do alojamento. - A superfície de apoio do dispositivo e o retentor deverão ter diâmetros próximos para que o retentor não venha a sofrer danos durante a prensagem. - O dispositivo não poderá, de forma alguma, danificar o lábio de vedação do retentor. 4.3.5.7 Montagem do retentor no eixo: Os cantos do eixo devem ter chanfros entre 15º e 25º para facilitar a entrada do retentor. Não sendo possível chanfrar ou arredondar os cantos, ou o retentor ter de passar obrigatoriamente por regiões com roscas, ranhuras, entalhes ou outras irregularidades, recomenda-se o uso de uma luva de proteção para o lábio. O diâmetro da luva deverá ser compatível, de forma tal que o lábio não venha a sofrer deformações. 4.3.5.8 Cuidados na substituição do retentor: Sempre que houver desmontagem do conjunto que implique desmontagem do retentor ou do seu eixo de trabalho, recomenda-se substituir o retentor por um novo. - Quando um retentor for trocado, mantendo-se o eixo, o lábio do novo retentor não deverá trabalhar no sulco deixado pelo retentor velho. - Riscos, sulcos, rebarbas, oxidação e elementos estranhos devem ser evitados para não danificar o retentor ou acarretar vazamento.

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- Muitas vezes, por imperfeições no alojamento, usam-se adesivos (colas) para garantir a estanqueidade entre o alojamento e o retentor. Nessa situação, deve-se cuidar para que o adesivo não atinja o lábio do retentor, pois isso comprometeria seu desempenho. 4.3.5.9 Análise de falhas e prováveis causas de vazamentos FALHAS

PROVÁVEIS CAUSAS DE VAZAMENTO

Lábio do retentor apresenta-se cortado ou

Armazenagem descuidada; má preparação do eixo; falha na limpeza; falta de proteção

com arrancamento de material.

do lábio na montagem. Lábio apresenta-se com desgaste excessivo Superfície do eixo mal-acabada; falta de e uniforme.

prélubrificação antes da montagem; uso de lubrificante não recomendado; diâmetro do eixo acima do especificado; rugosidade elevada.

Lábio com desgaste excessivo, concentrado Montagem em alguma parte do perímetro.

desalinhada

ou

excêntrica

(alojamento/eixo); deformação nas costas do retentor por uso de ferramenta inadequada na

montagem;

retentor

inclinado

no

alojamento. Eixo apresenta desgaste excessivo na pista Presença de partículas abrasivas; dureza do de trabalho do lábio.

eixo armazenagem e manipulação do eixo.

Eixo apresenta-se com marcas de oxidação Falta de boa proteção contra oxidação na área de trabalho do retentor.

durante a armazenagem e manipulação do eixo.

Lábio endurecido e com rachaduras na área Superaquecimento de contato com o eixo.

por

trabalhos

em

temperaturas acima dos limites normais; lubrificação inadequada (lubrificação não recomendada);

nível

abaixo

do

recomendado. Retentor apresenta-se com deformações no Diâmetro do alojamento com medidas abaixo diâmetro, alojamento.

ou

apresenta-se

inclinado

no do especificado; chanfro de entrada irregular com rebarbas ou defeitos; instalação com ferramenta inadequada.

Tabela 18 – Análise de falhas em retentores

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4.3.6 Gaxetas Gaxetas são elementos mecânicos utilizados para vedar a passagem de um fluxo de fluido de um local para outro, de forma total ou parcial. Os materiais usados na fabricação de gaxetas são: algodão, juta, asbesto (amianto), náilon, teflon, borracha, alumínio, latão e cobre. A esses materiais são aglutinados outros, tais como: óleo, sebo, graxa, silicone, grafite, mica etc. A função desses outros materiais que são aglutinados às gaxetas é torná-las autolubrificadas. Em algumas situações, o fluxo de fluido não deve ser totalmente vedado, pois é necessária uma passagem mínima de fluido com a finalidade de auxiliar a lubrificação entre o eixo rotativo e a própria gaxeta. A este tipo de trabalho dá-se o nome de restringimento. O restringimento é aplicado, por exemplo, quando se trabalha com bomba centrífuga de alta velocidade. Nesse tipo de bomba, o calor gerado pelo atrito entre a gaxeta e o eixo rotativo é muito elevado e, sendo elevado, exige uma saída controlada de fluido para minimizar o provável desgaste. A caixa de gaxeta mais simples apresenta um cilindro oco onde ficam alojados vários anéis de gaxeta, pressionados por uma peça chamada sobreposta. A função dessa peça é manter a gaxeta alojada entre a caixa e o eixo, sob pressão conveniente para o trabalho. A seguir mostramos gaxetas alojadas entre um eixo e um mancal e a sobreposta.

Figura 200 – Aplicação de gaxetas

As gaxetas são fabricadas em forma de cordas para serem recortadas ou em anéis já prontos para a montagem. As figuras seguintes mostram gaxetas em forma de corda, anéis e algumas de suas aplicações.

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Figura 201 – Exemplos de aplicação de gaxetas

4.3.6.1 Seleção da gaxeta: A escolha da gaxeta adequada para cada tipo de trabalho deve ser feita com base em dados fornecidos pelos catálogos dos fabricantes. No entanto, os seguintes dados deverão ser levados em consideração: - material utilizado na confecção da gaxeta; - dimensões da caixa de gaxeta; - fluido líquido ou gasoso bombeado pela máquina; - temperatura e pressão dentro da caixa de gaxeta;

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- tipo de movimento da bomba (rotativo/alternativo); - material utilizado na construção do eixo ou da haste; - ciclos de trabalho da máquina; - condições especiais da bomba: alta ou baixa temperatura; local de trabalho (submerso ou não); meio (ácido, básico, salino) a que se encontra exposta. 4.3.6.2 Substituição da gaxeta: A gaxeta deve ser removida com um par de saca gaxeta com tamanho adequado. O interior da caixa de gaxeta deve ser bem limpo. O grau de limpeza poderá ser verificado com o auxílio de um espelho ou lâmpada, caso seja necessário.

Figura 202 – Detalhe do saca gaxeta

Caso não exista uma gaxeta padronizada, deve-se substituí-la por uma em forma de corda, tomando cuidado em seu corte e montagem. O corte deverá ser a 45° para que haja uma vedação. A gaxeta deverá ser montada escalonadamente para que não ocorra uma coincidência dos cortes ou emendas, evitando assim possíveis vazamentos conforme mostra a figura seguinte.

Figura 203 – Escalonamento da gaxeta

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4.3.6.3 Falhas e defeitos nas gaxetas FALHAS

CAUSAS PROVÁVEIS

Excessivas reduções na seção da gaxeta Mancais baixos com o eixo atuando sobre a situada embaixo do eixo.

gaxeta; vazamento junto à parte superior do eixo.

Redução excessiva da espessura da gaxeta Mancais

gastos

ou

haste

fora

de

em um ou em ambos os lados do eixo.

alinhamento.

Um ou mais anéis faltando no grupo.

Fundo de caixa de gaxeta muito gasto, o que causa extrusão da própria gaxeta.

Desgaste na superfície externa da gaxeta.

Anéis girando com o eixo ou soltos dentro da caixa.

Conicidade na face de um ou mais anéis.

Anéis adjacentes cortados em comprimento insuficiente, fazendo com que a gaxeta seja forçada dentro do espaço livre.

Grande deformação nos anéis posicionados Instalação inadequada da gaxeta e excessiva junto à sobreposta, enquanto os anéis do pressão da sobreposta. fundo se encontram em boas condições. Gaxetas

apresentam

tendência

para Pressão excessiva ou espaço muito grande

escoamento ou extrusão entre o eixo e a entre o eixo e sobreposta. sobreposta. Face

de

desgaste

do

anel

seca

e Temperatura de trabalho elevada e falta de

chamuscada, enquanto o restante da gaxeta lubrificação. se encontra em boas condições. Figura 19 – Falhas em gaxetas

4.3.7 Selo mecânico O selo mecânico é um vedador de pressão que utiliza princípios hidráulicos para reter fluidos. A vedação exercida pelo selo mecânico se processa em dois momentos: a vedação principal e a secundária. 4.3.7.1 Vedação principal: A vedação principal é feita num plano perpendicular ao eixo por meio do contato deslizante entre as faces altamente polidas de duas peças, geralmente chamadas de sede e anel de selagem. A sede é estacionária e fica conectada numa parte sobreposta. O anel de selagem é fixado ao eixo e gira com ele. Para que as faces do anel de

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selagem e da sede permaneçam sempre em contato e pressionadas, utilizam-se molas helicoidais conectadas ao anel de selagem. As figuras a seguir mostram alguns tipos de sedes e de anéis de selagem, bem como um selo mecânico em corte.

Figura 204 – Montagem do anel de selagem

Figura 205 – Tipos de sedes e anéis de selagem

4.3.7.2 Vedação secundária: A vedação secundária, aplicada à sede e ao anel de selagem, pode ser feita por meio de vários anéis com perfis diferentes, tais como: junta, anel o'ring, anel "V", cunha, fole etc.

Figura 206 – Detalhe dos anéis o”ring

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4.3.7.3 Uso do selo mecânico: Os selos mecânicos são utilizados com vantagens em relação às gaxetas, pois não permitem vazamentos e podem trabalhar sob grandes velocidades e em temperaturas e pressões elevadas, sem apresentarem desgastes consideráveis. Eles permitem a vedação de produtos tóxicos e inflamáveis. As figuras a seguir mostram exemplos de selos mecânicos em corte.

Figura 207 – Exemplo de utilização de selo mecânico

4.3.7.4 Vantagens do selo mecânico: - Reduz o atrito entre o eixo da bomba e o elemento de vedação reduzindo, conseqüentemente, a perda de potência. - Elimina o desgaste prematuro do eixo e da bucha. - A vazão ou fuga do produto em operação é mínima ou imperceptível. - Permite operar fluidos tóxicos, corrosivos ou inflamáveis com segurança. - Tem capacidade de absorver o jogo e a deflexão normais do eixo rotativo. O selo mecânico é usado em equipamentos de grande importância como bombas de transporte em refinarias de petróleo; bombas de lama bruta nos tratamentos de água e esgoto; bombas de submersão em construções; bombas de fábricas de bebidas; em usinas termoelétricas e nucleares.

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Unidade V - Elementos de transmissão 5.1 Introdução Um motorista viajava numa estrada e não viu a luz vermelha que, de repente, apareceu no painel. Mais alguns metros, o carro parou . O motorista, que nada entendia de carro, percebeu que algo de grave acontecera. Empurrou o carro para o acostamento, colocou o triângulo como sinal de aviso e saiu à procura de socorro. Por sorte, encontrou um mecânico. O mecânico identificou o problema. A correia do alternador estava arrebentada. Como o motorista não tinha uma correia de reserva, foi necessário rebocar o carro. Esse problema pode lhe dar idéia da importância da correia como elemento de transmissão de movimento. Por isso, você vai estudar alguns elementos de máquina para transmissão: correia, correntes, engrenagens, rodas de atrito, roscas, cabos de aço. Com esses elementos são montados sistemas de transmissão que transferem potência e movimento a outro sistema. Na figura abaixo, a polia condutora transmite energia e movimento à polia conduzida.

Figura 208 – Sistema de transmissão

Os sistemas de transmissão podem, também, variar as rotações entre dois eixos. Nesse caso, o sistema de rotação é chamado variador. As maneiras de variar a rotação de um eixo podem ser: - por engrenagens; - por correias; - por atrito.

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Seja qual for o tipo de variador, sua função está ligada a eixos. Abaixo, temos a ilustração de um variador por engrenagens acionado por um motor elétrico.

Figura 209 – Sistema de variação de velocidade

A transmissão de força e movimento pode ser pela forma e por atrito. A transmissão pela forma é assim chamada porque a forma dos elementos transmissores é adequada para encaixamento desses elementos entre si. Essa maneira de transmissão é a mais usada, principalmente com os elementos chavetados, eixos-árvore entalhados e eixos-árvore estriados.

Figura 210 – Sistemas de transmissão de movimento

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A transmissão por atrito possibilita uma boa centralização das peças ligadas aos eixos. Entretanto, não possibilitam transmissão de grandes esforços quanto os transmitidos pela forma. Os principais elementos de transmissão por atrito são os elementos anelares e arruelas estreladas.

Figura 211 – Transmissão por elementos anelares

Esses elementos constituem-se de dois anéis cônicos apertados entre si e que atuam ao mesmo tempo sobre o eixo e o cubo.

Figura 212 – Transmissão por arruelas estreladas

As arruelas estreladas possibilitam grande rigor de movimento axial (dos eixos) e radial (dos raios). As arruelas são apertadas por meio de parafusos que forçam a arruela contra o eixo e o cubo ao mesmo tempo.

5.2 Descrição resumida de alguns elementos de transmissão Apresentamos, a seguir, uma breve descrição dos principais elementos de máquina de transmissão: correias, correntes, engrenagens, rodas de atrito, roscas, cabos de aço e acoplamento. Cada um desses elementos será estudado mais profundamente na continuidade desta unidade.

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5.2.1 Correias São elementos de máquina que transmitem movimento de rotação entre eixos por intermédio das polias. As correias podem ser contínuas ou com emendas. As polias são cilíndricas, fabricadas em diversos materiais. Podem ser fixadas aos eixos por meio de pressão, de chaveta ou de parafuso.

Figura 213 – Sistema correia - polia

5.2.2 Correntes São elementos de transmissão, geralmente metálicos, constituídos de uma série de anéis ou elos. Existem vários tipos de corrente e cada tipo tem uma aplicação específica.

Figuras 214 – Corrente de elos e corrente de buchas

5.2.3 Engrenagens Também conhecidas como rodas dentadas, as engrenagens são elementos de máquina usados na transmissão entre eixos. Existem vários tipos de engrenagem.

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Figura 215 – Engrenagens cilíndricas de dentes retos

5.2.4 Rodas de atrito São elementos de máquinas que transmitem movimento por atrito entre dois eixos paralelos ou que se cruzam.

Figura 216 – Rodas de atrito

5.2.5 Roscas São saliências de perfil constante, em forma de hélice (helicoidal). As roscas se movimentam de modo uniforme, externa ou internamente, ao redor de uma superfície cilíndrica ou cônica. As saliências são denominadas filetes. Existem roscas de transporte ou movimento que transformam o movimento giratório num movimento longitudinal. Essas roscas são usadas, normalmente, em tornos e prensas, principalmente quando são freqüentes as montagens e desmontagens.

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Figura 217 – Rosca de transmissão de movimento de rotação em translação

5.2.6 Cabos de aço São elementos de máquinas feitos de arame trefilado a frio. Inicialmente, o arame é enrolado de modo a formar pernas. Depois as pernas são enroladas em espirais em torno de um elemento central, chamado núcleo ou alma.

Figura 218 – Cabos de sustentação ou içamento

5.2.7 Acoplamento É um conjunto mecânico que transmite movimento entre duas peças.

Figura 219 – Sistema de acoplamento

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5.3 Eixos e árvores 5.3.1 Introdução Assim como o homem, as máquinas contam com sua .coluna vertebral. como um dos principais elementos de sua estrutura física: eixos e árvores, que podem ter perfis lisos ou compostos, em que são montadas as engrenagens, polias, rolamentos, volantes, manípulos etc. Os eixos e as árvores podem ser fixos ou giratórios e sustentam os elementos de máquina. No caso dos eixos fixos, os elementos (engrenagens com buchas, polias sobre rolamentos e volantes) é que giram. Quando se trata de eixo-árvore giratório, o eixo se movimenta juntamente com seus elementos ou independentemente deles como, por exemplo, eixos de afiadores (esmeris), rodas de trole (trilhos), eixos de máquinas-ferramenta, eixos sobre mancais.

Figura 220 – Representação de um eixo giratório

5.3.2 Material de fabricação Os eixos e árvores são fabricados em aço ou ligas de aço, pois os materiais metálicos apresentam melhores propriedades mecânicas do que os outros materiais. Por isso, são mais adequados para a fabricação de elementos de transmissão: - eixos com pequena solicitação mecânica são fabricados em aço ao carbono; - eixo-árvore de máquinas e automóveis são fabricados em aço-níquel; - eixo-árvore para altas rotações ou para bombas e turbinas são fabricados em aço cromo-níquel; - eixo para vagões são fabricados em aço-manganês. Quando os eixos e árvores têm finalidades específicas, podem ser fabricados em cobre, alumínio, latão. Portanto, o material de fabricação varia de acordo com a função dos eixos e árvores.

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5.3.3 Tipos e características de árvores Conforme suas funções, uma árvore pode ser de engrenagens (em que são montados mancais e rolamentos) ou de manivelas, que transforma movimentos circulares em movimentos retilíneos. Para suporte de forças radiais, usam-se espigas retas, cônicas, de manivela e esférica. Para suporte de forças axiais, usam-se espigas de anéis ou de cabeça. As forças axiais têm direção perpendicular (90º) à seção transversal do eixo, enquanto as forças radiais têm direção tangente ou paralela à seção transversal do eixo. Quanto ao tipo, os eixos podem ser roscados, ranhurados, estriados, maciços, vazados, flexíveis, cônicos, cujas características estão descritas a seguir.

Figura 221 – Sistema de forças aplicadas a um eixo

5.3.3.1 Eixos maciços: A maioria dos eixos maciços tem seção transversal circular maciça, com degraus ou apoios para ajuste das peças montadas sobre eles. A extremidade do eixo é chanfrada para evitar rebarbas. As arestas são arredondadas para aliviar a concentração de esforços.

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Figura 222 – Eixo maciço

5.3.3.2 Eixos vazados: Normalmente, as máquinas-ferramenta possuem o eixo-árvore vazado para facilitar a fixação de peças mais longas para a usinagem. Temos ainda os eixos vazados empregados nos motores de avião, por serem mais leves.

Figura 223- Eixo vazado

5.3.3.3 Eixos cônicos: Os eixos cônicos devem ser ajustados a um componente que possua um furo de encaixe cônico. A parte que se ajusta tem um formato cônico e é firmemente presa por uma porca. Uma chaveta é utilizada para evitar a rotação relativa.

Figura 224 – Eixo cônico

5.3.3.4 Eixos roscados: Esse tipo de eixo é composto de rebaixos e furos roscados, o que permite sua utilização como elemento de transmissão e também como eixo prolongador

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utilizado na fixação de rebolos para retificação interna e de ferramentas para usinagem de furos.

Figura 225 – Eixo roscado

5.3.3.5 Eixos-árvore ranhurados: Esse tipo de eixo apresenta uma série de ranhuras longitudinais em torno de sua circunferência. Essas ranhuras engrenam-se com os sulcos correspondentes de peças que serão montadas no eixo. Os eixos ranhurados são utilizados para transmitir grande força.

Figura 226 – Eixo-árvore ranhurado

5.3.3.6 Eixos-árvore estriados: Assim como os eixos cônicos, como chavetas, caracterizam-se por garantir uma boa concentricidade com boa fixação, os eixos-árvore estriados também são utilizados para evitar rotação relativa em barras de direção de automóveis, alavancas de máquinas etc.

Figura 227 – Eixo-árvore estriado

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5.3.3.7 Eixos-árvore flexíveis: Consistem em uma série de camadas de arame de aço enroladas alternadamente em sentidos opostos e apertadas fortemente. O conjunto é protegido por um tubo flexível e a união com o motor é feita mediante uma braçadeira especial com uma rosca. São eixos empregados para transmitir movimento a ferramentas portáteis (roda de afiar), e adequados a forças não muito grandes e altas velocidades (cabo de velocímetro).

Figura 228 – Eixo-árvore flexível

5.4 Transmissões por polias e correias 5.4.1 Introdução Para transmitir potência de uma árvore à outra, alguns dos elementos mais antigos e mais usados são as correias e as polias. As transmissões por correias e polias apresentam as seguintes vantagens: - possuem baixo custo inicial, alto coeficiente de atrito, elevada resistência ao desgaste e funcionamento silencioso; - são flexíveis, elásticas e adequadas para grandes distâncias entre centros.

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Figura 229 – Transmissão por correia e polia

5.4.2 Relação de transmissão ( i ) É a relação entre o número de voltas das polias (n) numa unidade de tempo e os seus diâmetros. A velocidade periférica (V) é a mesma para as duas rodas. V1 = V2 logo πD1n1 = πD2n2

Onde: D1 = Φ da polia menor D2 =

Φ da polia maior

n1 = número de voltas por minuto (rpm) da polia menor n2 = rpm da polia maior Logo: V1 = V2 πD1n1 = πD2n2 D1n1 = D2n2

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5.4.3 Transmissão por correia plana Essa maneira de transmissão de potência se dá por meio do atrito que pode ser simples, quando existe somente uma polia motora e uma polia movida (como na figura abaixo), ou múltiplo, quando existem polias intermediárias com diâmetros diferentes. A correia plana, quando em serviço, desliza e portanto não transmite integralmente a potência. A velocidade periférica da polia movida é, na prática, sempre menor que a da polia motora. O deslizamento depende da carga, da velocidade periférica, do tamanho da superfície de atrito e do material da correia e das polias.

Figura 230 – Transmissão por correia plana

O tamanho da superfície de atrito é determinado pela largura da correia e pelo ângulo de abraçamento ou contato (α) (figura acima) que deve ser o maior possível e calcula-se pela seguinte fórmula:

Para obter um bom ângulo de abraçamento é necessário que: - a relação de transmissão i não ultrapasse 6:1; - a distância entre eixos não seja menor que 1,2 (D1 + D2). No acionamento simples, a polia motora e a movida giram no mesmo sentido. No acionamento cruzado as polias giram em sentidos contrários e permitem ângulo de abraçamento maior, porém o desgaste da correia é maior.

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Figura 231 – Acionamento cruzado

A correia plana permite ainda a transmissão entre árvores não paralelas.

Figura 232 – Acionamento em árvores não paralelas

5.4.4 Formato da polia plana Segundo norma DIN 111, a superfície de contato da polia plana pode ser plana ou abaulada. A polia com superfície plana conserva melhor as correias e a polia com superfície abaulada guia melhor as correias. O acabamento superficial deve ficar entre quatro e dez milésimos de milímetro (4 a10 μm). Quando a velocidade da correia supera 25m/s é necessário equilibrar estática e dinamicamente as polias (balanceamento).

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Figura 233 – Formato das polias

5.4.5 Tensionador ou esticador Quando a relação de transmissão supera 6:1, é necessário aumentar o ângulo de abraçamento da polia menor. Para isso, usa-se o rolo tensionador ou esticador, acionado por mola ou por peso. A tensão da correia pode ser controlada também pelo deslocamento do motor sobre guias ou por sistema basculante.

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Figura 234 – Rolo tensionador

Figura 235 – Sistema basculante para tensionamento

5.4.6 Materiais para correia plana - Couro de boi: Recebe emendas, suporta bem os esforços e é bastante elástico. - Material fibroso e sintéticos: Não recebe emendas (correia sem-fim), própria para forças sem oscilações, para polia de pequeno diâmetro. Tem por material base o algodão, o pêlo de camelo, o viscose, o perlon e o nylon.

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- Material combinado, couro e sintéticos: Essa correia possui a face interna feita de couro curtido ao cromo e a externa de material sintético (perlon). Essa combinação produz uma correia com excelente flexibilidade, capaz de transmitir grandes potências. 5.4.7 Transmissão por correia em V A correia em V é inteiriça (sem-fim) fabricada com secção transversal em forma de trapézio. É feita de borracha revestida por lona e é formada no seu interior por cordonéis vulcanizados para absorver as forças.

Figura 236 – Seção de uma correia em V

O emprego da correia em V é preferível ao da correia plana e possui as seguintes características: - Praticamente não tem deslizamento. - Relação de transmissão até 10:1. - Permite uma boa proximidade entre eixos. O limite é dado por p = D + 3/2h (D = diâmetro da polia maior e h = altura da correia). - A pressão nos flancos, em conseqüência do efeito de cunha, triplica em relação à correia plana. - Partida com menor tensão prévia que a correia plana. - Menor carga sobre os mancais que a correia plana. - Elimina os ruídos e os choques, típicos da correia emendada com grampos. - Emprego de até doze correias numa mesma polia.

5.4.8 Perfil e designação das correias em V A designação é feita por uma letra que representa o formato e por um número que é o perímetro médio da correia em polegada.

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Os perfis são normalizados e denominam-se formato A, B, C, D e E, suas dimensões são mostradas na figura a seguir. Para especificação de correias, pode-se encontrar, por aproximação, o número que vai ao lado da letra, medindo o comprimento externo da correia, diminuindo um dos valores abaixo e transformando o resultado em polegadas.

Tabela 20 – Medidas da correia em V

Figura 237 – Perfis das correias em V

5.4.9 Perfil dos canais das polias As polias em V têm suas dimensões normalizadas e são feitas com ângulos diferentes conforme o tamanho.

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Figura 238 – Dimensões normalizadas das polias em V

Tabela 21 – Dimensões das polias em V

O perfil dos canais das polias em V deve ter as medidas corretas para que haja um alojamento adequado da correia no canal. A correia não deve ultrapassar a linha do diâmetro externo da polia e nem tocar no fundo do canal, o que anularia o efeito de cunha.

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Figura 239 – Posicionamento correto da correia na polia

5.4.10 Relação de transmissão (i) para correias e polias em V Uma vez que a velocidade (V) da correia é constante, a relação de transmissão está em função dos diâmetros das polias.

Figura 240 – Relação de transmissão para correias em V

Para as correias em V, deve-se tomar o diâmetro nominal médio da polia (Dm) para os cálculos. O diâmetro nominal calcula-se pela fórmula: Dm = De - 2x Onde: De = diâmetro da polia x = altura efetiva da correia h = altura da correia

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Figura 241 – Diâmetro médio da polia

5.4.11 Transmissão por correia dentada A correia dentada em união com a roda dentada correspondente permite uma transmissão de força sem deslizamento. As correias de qualidade têm no seu interior vários cordonéis helicoidais de aço ou de fibra de vidro que suportam a carga e impedem o alongamento. A força se transmite através dos flancos dos dentes e pode chegar a 400N/cm2.

Figura 242 – transmissão por correia dentada

O perfil dos dentes pode ser trapezoidal ou semicircular, geralmente, são feitos com módulos 6 ou 10. As polias são fabricadas de metal sinterizado, metal leve ou ferro fundido em areia especial para precisão nas medidas em bom acabamento superficial. Para a especificação das polias e correias dentadas, deve-se mencionar o comprimento da correia ou o número de sulcos da polia, o passo dos dentes e a largura. A relação de transmissão (i) é dada por:

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5.4.12 Procedimentos em manutenção com correias e polias A correia é importante para a máquina. Quando mal aplicada ou frouxa, provoca a perda de velocidade e de eficiência da máquina; quando esticada demais, há quebra dos eixos ou desgaste rápido dos mancais. As polias devem ter uma construção rigorosa quanto à concentricidade dos diâmetros externos e do furo, quanto à perpendicularidade entre as faces de apoio e os eixos dos flancos, e quanto ao balanceamento, para que não provoquem danos nos mancais e eixos. Os defeitos construtivos das polias também influem negativamente na posição de montagem do conjunto de transmissão.

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Tabela 22 – Defeitos em polias

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5.4.13 Danos típicos das correias As correias, inevitavelmente, sofrem esforços durante todo o tempo em que estiverem operando, pois estão sujeitas às forças de atrito e de tração. As forças de atrito geram calor e desgaste, e as forças de tração produzem alongamentos que vão danificando-as. Além desses dois fatores, as correias estão sujeitas às condições do meio ambiente como umidade, poeira, resíduos, substancias químicas, que podem agredi-las. Um dano típico que uma correia pode sofrer é a rachadura. As causas mais comuns deste dano são: altas temperaturas, polias com diâmetros incompatíveis, deslizamento durante a transmissão, que provoca o aquecimento, e poeira. As rachaduras reduzem a tensão das correias e, conseqüentemente, a sua eficiência.

Figura 243 – Rachadura em uma correia

Outro dano típico sofrido pelas correias é sua fragilização. As causas da fragilização de uma correia são múltiplas, porém o excesso de calor é uma das principais. De fato, sendo vulcanizadas, as correias industriais suportam temperaturas compreendidas entre 60°C e 70°C, sem que seus materiais de construção sejam afetados; contudo temperaturas acima desses limites diminuem sua vida útil. Correias submetidas a temperaturas superiores a 70°C começam a apresentar um aspecto pastoso e pegajoso.

Figura 244 – Fragilização das correias

Outro dano que as correias podem apresentar são os desgastes de suas paredes laterais. Esses desgastes indicam derrapagens constantes, e os motivos podem ser sujeira excessiva, polias com canais irregulares ou falta de tensão nas correias. Materiais estranhos entre a correia e a polia podem ocasionar a quebra ou o desgaste excessivo. A contaminação por óleo também pode acelerar a deterioração da correia.

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Figura 245 – Desgaste nas paredes laterais

Outros fatores podem causar danos às correias, como desalinhamento do sistema; canais das polias gastos e vibrações excessivas. Em sistemas desalinhados, normalmente, as correias se viram nos canais das polias. O emprego de polias com canais mais profundos é uma solução para minimizar o excesso de vibrações.

Figura 246 – Dano causado por desalinhamento

Outro fator que causa danos tanto às correias quanto às polias é o desligamento entre esses dois elementos de máquinas. Os danos surgem nas seguintes situações: toda vez que as correias estiverem gastas e deformadas pelo trabalho; quando os canais das polias estiverem desgastados pelo uso e quando o sistema apresentar correias de diferentes fabricantes. Os danos poderão ser sanados com a eliminação do fator que estiver prejudicando o sistema de transmissão, ou seja, as polias ou o jogo de correias.

Figura 247 – Dano causado por desligamento

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É possível resumir os danos que as correias podem sofrer tabelando os problemas, suas causas prováveis e soluções recomendadas.

Tabela 23 – Defeitos em correias

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5.4.14 Vantagens das transmissões com ( correias em "V" )

Tabela 24 – Vantagens das correias em V

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5.5 Correntes 5.5.1 Introdução Um ou vários eixos podem ser acionados através de corrente. A transmissão de potência é feita através do engrenamento entre os dentes da engrenagem e os elos da corrente; não ocorre o deslizamento.

É

necessário

para

o

funcionamento

desse

conjunto de transmissão que as engrenagens estejam em um mesmo plano e os eixos paralelos entre si.

Figura 248 – Transmissão por correntes

A transmissão por corrente normalmente é utilizada quando não se podem usar correias por causa da umidade, vapores, óleos, etc. É, ainda, de muita utilidade para transmissões entre eixos próximos, substituindo trens de engrenagens intermediárias.

5.5.2 Tipos de correntes 5.5.2.1 Corrente de rolos: É composta por elementos internos e externos, onde as talas são permanentemente ligadas através de pinos e buchas; sobre as buchas são, ainda, colocados rolos. Esta corrente é aplicada em transmissões, em movimentação e sustentação de contrapeso e, com abas de adaptação, em transportadores; é fabricada em tipo standard, médio e pesada.

Figura 249 – Correntes de rolos standart

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Várias correntes podem ser ligadas em paralelo, formando corrente múltipla; podem ser montadas até 8 correntes em paralelo.

Figura 250 – Correntes múltiplas

5.5.2.2 Corrente de dentes: Nesse tipo de corrente há, sobre cada pino articulado, várias talas dispostas uma ao lado da outra, onde cada segunda tala pertence ao próximo elo da corrente.

Figura 251 – Corrente de dentes

Dessa maneira, podem ser construídas correntes bem largas e muito resistentes. Além disso, mesmo com o desgaste, o passo fica, de elo a elo vizinho, igual, pois entre eles não há diferença. Esta corrente permite transmitir rotações superiores às permitidas nas correntes de rolos. É conhecida como corrente silenciosa (“silent chain”). 5.5.2.3 Corrente de elos livres: Esta é uma corrente especial usada para transportadores e, em alguns casos, pode ser usada em transmissões. Sua característica

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principal é a facilidade de retirar-se qualquer elo, sendo apenas necessário suspendê-lo. É conhecida por “link chain”.

Figura 252 – Corrente de elos livre

5.5.2.4 Corrente comum: Conhecida também por cadeia de elos, possui os elos formados de vergalhões redondos soldados, podendo ter um vergalhão transversal para esforço. É usada em talhas manuais, transportadores e em uma infinidade de aplicações.

Figura 253 – Corrente comum

5.5.2.5 Corrente de blocos: É uma corrente parecida com a corrente de rolos, mas, cada par de rolos, com seus elos, forma um sólido (bloco). É usada nos transportadores e os blocos formam base de apoio para os dispositivos usados para transporte.

Figura 254 – Corrente comum

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5.5.3 Fabricação das correntes As talas são estampadas de fitas de aço; os rolos e as buchas são repuxados de chapas de aço ou enrolados de fitas de aço; os pinos são cortados de arames de aço. As peças prontas são, separadamente, beneficiadas ou temperadas para aproximadamente 60 Rockwell.

5.5.4 Engrenagens para correntes As engrenagens para correntes têm como medidas principais o número de dentes (Z), o passo (p) e o diâmetro (d). O passo é igual à corda medida sobre o diâmetro primitivo desde o centro de um vão ao centro do vão consecutivo, porque a corrente se aplica sobre a roda em forma poligonal.

Figura 255 – Engrenagem para correntes

O perfil dos dentes corresponde ao diâmetro dos rolos da corrente e para que haja facilidade no engrenamento, as laterais dos dentes são afiladas e 10% mais estreitas que a corrente. Algumas rodas possuem o perfil modificado para compensar o alargamento produzido pelo desgaste. Os dentes são formados de tal modo que os rolos colocados entre eles tenham folga no flanco da frente e no flanco de trás. 5.6 Cabos 5.6.1 Introdução Um motorista dirigia, quando, de repente, surgiu um problema na embreagem do carro. Por mais que tentasse, o motorista não conseguia engatar a marcha. O carro foi rebocado até uma oficina mecânica. Depois de uma rápida inspeção, o mecânico explicou que o cabo da embreagem estava quebrado. Era preciso substituí-lo.

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Descrevemos esse problema para que você tenha idéia da importância de cabos, assunto desta unidade, como elemento de transmissão. Cabos são elementos de transmissão que suportam cargas (força de tração), deslocando-as nas posições horizontal, vertical ou inclinada. Os cabos são muito empregados em equipamentos de transporte e na elevação de cargas, como em elevadores, escavadeiras, pontes rolantes.

Figura 256 – Emprego de cabos

5.6.2 Componentes O cabo de aço se constitui de alma e perna. A perna se compõe de vários arames em torno de um arame central, conforme a figura abaixo.

Figura 257 – Componentes de um cabo

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5.6.3 Construção de cabos Um cabo pode ser construído em uma ou mais operações, dependendo da quantidade de fios e, especificamente, do número de fios da perna. Por exemplo: um cabo de aço 6 por 19 significa que uma perna de 6 fios é enrolada com 12 fios em duas operações. Quando a perna é construída em várias operações, os passos ficam diferentes no arame usado em cada camada. Essa diferença causa atrito durante o uso e, conseqüentemente, desgasta os fios. Passo é a distância entre dois pontos de um fio em torno da alma do cabo.

Figura 258 – Representação do passo de um cabo

5.6.4 Tipos de distribuição dos fios nas pernas Existem vários tipos de distribuição de fios nas camadas de cada perna do cabo. Os principais tipos de distribuição que vamos estudar são: - normal; - seale; - filler; - warrington. 5.6.4.1 Distribuição normal: Os fios dos arames e das pernas são de um só diâmetro. 5.6.4.2 Distribuição seale: As camadas são alternadas em fios grossos e finos.

Figura 259 – Cabo seale

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5.6.4.3 Distribuição filler: As pernas contêm fios de diâmetro pequeno que são utilizados como enchimento dos vãos dos fios grossos.

Figura 260 – Cabo filler

5.6.4.4 Distribuição warrington: Os fios das pernas têm diâmetros diferentes numa mesma camada.

Figura 261 – Cabo warrington

5.6.5 Tipos de alma de cabos de aço As almas de cabos de aço podem ser feitas de vários materiais, de acordo com a aplicação desejada. Existem, portanto, diversos tipos de alma. Veremos os mais comuns: alma de fibra, de algodão, de asbesto, de aço. 5.6.5.1 Alma de fibra: É o tipo mais utilizado para cargas não muito pesadas. As fibras podem ser naturais (AF) ou artificiais (AFA).

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Figura 262 – Alma de fibra

As fibras naturais utilizadas normalmente são o sisal ou o rami. Já a fibra artificial mais usada é o polipropileno (plástico). Vantagens das fibras artificiais: - não se deterioram em contato com agentes agressivos; - são obtidas em maior quantidade; - não absorvem umidade. Desvantagens das fibras artificiais: - são mais caras; - são utilizadas somente em cabos especiais. cabo 5.6.5.2 Alma de algodão: Tipo de alma que é utilizado em cabos de pequenas dimensões. 5.6.5.3 Alma de asbesto: Tipo de alma utilizado em cabos especiais, sujeitos a altas temperaturas. 5.6.5.4 Alma de aço: A alma de aço pode ser formada por uma perna de cabo (AA) ou por um cabo de aço independente (AACI), sendo que este último oferece maior flexibilidade somada à alta resistência à tração.

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Figura 263 – Cabo com alma AACI

5.6.6 Tipos de torção Os cabos de aço, quando tracionados, apresentam torção das pernas ao redor da alma. Nas pernas também há torção dos fios ao redor do fio central. O sentido dessas torções pode variar, obtendo-se as situações: 5.6.6.1 Torção regular ou em cruz: Os fios de cada perna são torcidos no sentido oposto ao das pernas ao redor da alma. As torções podem ser à esquerda ou à direita. Esse tipo de torção confere mais estabilidade ao cabo.

Figura 264 – Cabo com torção regular à direita e à esquerda

5.6.6.2 Torção lang ou em paralelo: Os fios de cada perna são torcidos no mesmo sentido das pernas que ficam ao redor da alma. As torções podem ser à esquerda ou à direita. Esse tipo de torção aumenta a resistência ao atrito (abrasão) e dá mais flexibilidade.

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Figura 265 – Torção Lang à direita e à esquerda

O diâmetro de um cabo de aço corresponde ao diâmetro da circunferência que o circunscreve.

Figura 266 – Medições: Errada - Correta

5.6.7 Preformação dos cabos de aço Os cabos de aço são fabricados por um processo especial, de modo que os arames e as pernas possam ser curvadas de forma helicoidal, sem formar tensões internas. As principais vantagens dos cabos preformados são: - manuseio mais fácil e mais seguro; - no caso da quebra de um arame, ele continuará curvado; - não há necessidade de amarrar as pontas.

5.6.8 Fixação do cabo de aço Os cabos de aço são fixados em sua extremidade por meio de ganchos ou laços. Os laços são formados pelo trançamento do próprio cabo. Os ganchos são acrescentados ao cabo.

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Figura 267 – Meios de fixação dos cabos

5.6.9 Dimensionamento Para dimensionar cabos, calculamos a resistência do material de fabricação aos esforços a serem suportados por esses cabos. É necessário verificar o nível de resistência dos materiais à ruptura. Os tipos, características e resistência à tração dos cabos de aço são apresentadas a seguir: RESISTÊNCIA À TRAÇÃO (KGF/MM2)

TIPOS DE CABOS Cabos polidos

180 – 225

Cabos galvanizados

180 – 185

Cabos Inox

140 – 165

Cordoalhas SM

60 – 80

Cordoalhas HS

120 – 140

Cordoalhas EHS

150 – 170

Cabos para elevadores

140 – 155 Tabela 25 –Resistência à tração de cabos

5.7 Roscas de Transmissão 5.7.1 Introdução O automóvel está com o pneu furado. Para trocá-lo, o motorista necessita de um macaco mecânico que suspenda o veículo.

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Figura 268 – Macaco Hidráulico

Macaco mecânico - equipamento para elevar pesos a pequena altura, pelo deslocamento de uma rosca de transmissão do sistema porca e fuso. Esse sistema é utilizado para as mais variadas aplicações. Exemplo: deslocamento da mandíbula móvel da morsa.

Figura 269 – Sistema fuso – mandíbula

5.7.2 Perfil das roscas de transmissão As roscas de transmissão apresentam vários tipos de perfil.

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Tabela 26 – Perfil das roscas de transmissão

5.7.2.1 Rosca com perfil quadrado: Esse tipo de perfil é utilizado na construção de roscas múltiplas. As roscas múltiplas possuem duas ou mais entradas, que possibilitam maior avanço axial a cada volta completa do parafuso. Essas roscas são utilizadas em conjuntos (fuso e porca) sempre que houver necessidade de se obter mais impacto (balancim) ou grande esforço (prensa).

Figura 270 – Rosca com perfil quadrado

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Figura 271 – Prensa e Balancim

5.7.2.2 Rosca com perfil trapezoidal: Resiste a grandes esforços e é empregada na construção de fusos e porcas, os quais transmitem movimento a alguns componentes de máquinas-ferramenta como, por exemplo, torno, plaina e fresadora.

Figura 272 – Aplicação da rosca trapezoidal

O mangote é um componente do cabeçote móvel do torno, e seu deslocamento também é feito por meio de fuso e porca.

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Figura 272 – Aplicação da rosca trapezoidal

A rosca sem-fim apresenta também perfil trapezoidal, e é um componente que funciona, geralmente, em conjunto com uma coroa (engrenagem helicoidal), possibilitando grande redução na relação de transmissão de movimento.

Figura 273 – Rosca sem fim

5.7.2.3 Rosca com perfil misto: Esta rosca é muito utilizada na construção de conjuntos fuso e porca com esferas recirculantes. Os fusos de esferas são elementos de transmissão de alta eficiência, transformando movimento de rotação em movimento linear e vice-versa, por meio de transmissão por esferas.

Figura 274 – Rosca com perfil misto

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No acionamento do avanço do carro da fresadora ferramenteira por Comando Numérico Computadorizado (CNC) é usado esse tipo de rosca, visando transferência de força com o mínimo atrito.

Figura 275 – Acionamento de fresadora CNC

5.7.3 Material de fabricação Fusos, porcas e coroas podem ser fabricados de vários materiais, conforme as necessidades e indicações. - Fusos - aço-carbono ou aço-liga. - Porcas e coroas - bronze ou ferro fundido. - Fusos e porcas de esferas recirculares - aço-liga.

5.8 Engrenagens 5.8.1 Introdução Engrenagens são rodas com dentes padronizados que servem para transmitir movimento e força entre dois eixos. Muitas vezes, as engrenagens são usadas para variar o número de rotações e o sentido da rotação de um eixo para o outro.

Figura 276 – Caixa de engrenagens

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Observe as partes de uma engrenagem:

Figura 277 – Partes constituintes de uma engrenagem

Existem diferentes tipos de corpos de engrenagem. Para você conhecer alguns desses tipos, observe as ilustrações.

Figura 278 – Corpos de engrenagens

Os dentes são um dos elementos mais importantes das engrenagens. Observem, no detalhe, as partes principais do dente de engrenagem.

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Figura 279 – Partes do dente de uma engrenagem

Para produzir o movimento de rotação as rodas devem estar engrenadas. As rodas se engrenam quando os dentes de uma engrenagem se encaixam nos vãos dos dentes da outra engrenagem.

Figura 280 – Mostra de um engrenamento

As engrenagens trabalham em conjunto. As engrenagens de um mesmo conjunto podem ter tamanhos diferentes. Quando um par de engrenagens tem rodas de tamanhos diferentes, a engrenagem maior chama-se coroa e a menor chama-se pinhão. Os materiais mais usados na fabricação de engrenagens são: aço-liga fundido, ferro fundido, cromo-níquel, bronze fosforoso, alumínio, náilon.

5.8.2 Tipos de engrenagens Existem vários tipos de engrenagem, que são escolhidos de acordo com sua função. Nesta unidade você vai estudar os tipos mais comuns.

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5.8.2.1 Engrenagens cilíndricas: Engrenagens cilíndricas têm a forma de cilindro e podem ter dentes retos ou helicoidais (inclinados). Observe as engrenagens cilíndricas com dentes retos:

Figura 281 – Engrenagens cilíndricas de dentes retos

Veja a representação de uma engrenagem com dentes helicoidais: Os dentes helicoidais são paralelos entre si mas oblíquos em relação ao eixo da engrenagem.

Figura 282 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais

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Já os dentes retos são paralelos entre si e paralelos ao eixo da engrenagem. As engrenagens cilíndricas servem para transmitir rotação entre eixos paralelos, como mostra o exemplo da figura 281. As engrenagens cilíndricas com dentes helicoidais transmitem também rotação entre eixos reversos (não paralelos),como mostra a figura 282. Elas funcionam mais suavemente que as engrenagens cilíndricas com dentes retos e, por isso, o ruído é menor. 5.8.2.2 Engrenagens cônicas: Engrenagens cônicas são aquelas que têm forma de tronco de cone. As engrenagens cônicas podem ter dentes retos ou helicoidais. Nesta unidade, você ficará conhecendo apenas as engrenagens cônicas de dentes retos. As engrenagens cônicas transmitem rotação entre eixos concorrentes. Eixos concorrentes são aqueles que vão se encontrar em um mesmo ponto, quando prolongados. Observe no desenho como os eixos das duas engrenagens se encontram no ponto A. Observe alguns exemplos de emprego de engrenagens cônicas com dentes retos.

Figura 283 – Engrenagens cônicas de dentes retos

5.8.2.3 Engrenagens helicoidais: Nas engrenagens helicoidais, os dentes são oblíquos em relação ao eixo. Entre as engrenagens helicoidais, a engrenagem para rosca sem-fim merece atenção especial. Essa engrenagem é usada quando se deseja uma redução de velocidade na transmissão do movimento.

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Figura 284 – Engrenagens helicoidais

Repare que os dentes da engrenagem helicoidal para rosca sem-fim são côncavos. Côncavos porque são dentes curvos, ou seja, menos elevados no meio do que nas bordas. No engrenamento da rosca sem-fim com a engrenagem helicoidal, o parafuso sem-fim é o pinhão e a engrenagem é a coroa. Veja um exemplo do emprego de coroa para rosca sem-fim. Repare que no engrenamento por coroa e rosca sem-fim, a transmissão de movimento e força se dá entre eixos não coplanares.

Figura 285 – Aplicação de engrenagens helicoidais

5.8.2.4 Cremalheira: Cremalheira é uma barra provida de dentes, destinada a engrenar uma roda dentada. Com esse sistema, pode-se transformar movimento de rotação em movimento retilíneo e vice-versa.

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Figura 286 – Engrenamento com cremalheira

5.9 Came 5.9.1 Introdução Came é um elemento de máquina cuja superfície tem um formato especial. Normalmente, há um excêntrico, isto é, essa superfície possui uma excentricidade que produz movimento num segundo elemento denominado seguidor.

Figura 287 – Esquema de um came e seguidor

Veja, a seguir, a came do comando de válvula.

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Figura 288 – Came do eixo comando de válvulas

À medida que a came vai girando, o seguidor sobe e desce, ou vice-versa. Veja dois momentos desse movimento.

Figura 289 – Esquema de movimentação de um came

5.9.2 Tipos As cames geralmente se classificam nos seguintes tipos: de disco, de tambor, frontal e de quadro. 5.9.2.1 Came de disco: É uma came rotativa e excêntrica. Consta de um disco, devidamente perfilado, que gira com velocidade constante, fixado a um eixo. O eixo comanda o movimento alternativo axial periódico de uma haste denominada seguidor. A extremidade da haste da came de disco pode ser: de ponta, de rolo e de prato.

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Figura 290 – Tipos de cames de disco

5.9.2.2 Came de tambor: As cames de tambor têm, geralmente, formato de cilindro ou cone sobre o qual é feita uma ranhura ou canaleta. Durante a rotação do cilindro em movimento uniforme, ocorre deslocamento do seguidor sobre a ranhura. O seguidor é perpendicular à linha de centro do tambor e é fixado a uma haste guia.

Figura 291 – Came de tambor

5.9.2.3 Came frontal: Tem a forma de um cilindro seccionado, sendo que as geratrizes têm comprimentos variados. Durante a rotação do cilindro em movimento uniforme, ocorre o movimento alternativo axial periódico do seguidor, paralelo à geratriz do tambor.

Figura 292 – Came frontal

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5.9.2.4 Quadro com came circular: É constituído de um quadro que encerra um disco circular. Veja, ao lado, o funcionamento desse tipo de came. O disco (A), ao girar pelo eixo (O), com movimento uniforme, faz com que o quadro (B) se desloque com movimentos alternados de vaivém.

Figura 293 – Quadro com came circular

5.9.2.5 Quadro com came triangular: É constituído de um quadro retangular que encerra um disco triangular. Os lados desse disco são arcos de circunferência. O disco triangular, ao girar com movimento circular uniforme, conduz o quadro num movimento alternado variado.

Figura 294 – Quadro com came triangular

5.9.2.6 Came de palminha: Palminhas são cames que transformam o movimento circular contínuo em movimento intermitente de queda. Existem palminhas de martelo e de pilão. a) Palminha de martelo: Nesse tipo de came, a distância entre os dentes do elemento condutor deve ter dimensões que evitem a queda da alavanca sobre o dente seguinte.

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Portanto, é preciso que, durante a queda da alavanca, o elemento condutor permaneça girando.

Figura 295 – Palminha de martelo

b) Palminha de pilão: Nesse tipo de came, o elemento condutor deve ser perfilado de modo que, durante o movimento circular, a haste do pilão faça o movimento uniforme de subida e a sua descida seja rápida.

Figura 296 – Palminha de pilão

5.9.3 Representação gráfica do movimento da came de disco O disco, ao girar, apresenta seus contornos excêntricos, com raios variáveis. A haste se desloca conforme o movimento dado pela excentricidade ou pela diferença desses raios. Veja o desenho.

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Figura 297 – Movimento de um came de disco

Para entender melhor, analise a figura acima. Você pode verificar que, quando a came gira no sentido da seta A, o seguidor toca a came nos pontos 1', 2', 3', 4'..., retornando ao ponto 1', após uma volta completa. Para obter o diagrama da came, basta retificar a circunferência de raio 0-1 da figura anterior. Nesse desenho, o ciclo corresponde à circunferência de raio 0-1 retificada. A linha formada pelos pontos 1', 2', 3', 4', ... 1', corresponde à curva descrita pelo seguidor, na qual as alturas 1-1', 2-2', 3-3', 4-4', 5-5', ... 1-1', correspondem às distâncias da circunferência de raio 0-1 até a superfície percorrida pelo seguidor na came. Esse gráfico é utilizado para construir a came.

Figura 298 – Gráfico do ciclo de um came

5.9.4 Aplicação das cames As cames são aplicadas principalmente em: - máquinas operatrizes - máquinas têxteis - máquinas automáticas de embalar - armas automáticas - motores térmicos - comandos de válvulas

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5.10 Acoplamento 5.10.1 Introdução Acoplamento é um conjunto mecânico, constituído de elementos de máquina, empregado na transmissão de movimento de rotação entre duas árvores ou eixo-árvores.

Figura 299 – Acoplamento em uma moto-bomba

5.10.2 Classificação Os acoplamentos podem ser fixos, elásticos e móveis. 5.10.2.1 Acoplamentos fixos: Os acoplamentos fixos servem para unir árvores de tal maneira que funcionem como se fossem uma única peça, alinhando as árvores de forma precisa. Por motivo de segurança, os acoplamentos devem ser construídos de modo que não apresentem nenhuma saliência. Vamos conhecer alguns tipos de acoplamentos fixos. a) Acoplamento rígido com flanges parafusados: Esse tipo de acoplamento é utilizado quando se pretende conectar árvores, e é próprio para a transmissão de grande potência em baixa velocidade.

Figura 300 – Acoplamento com flanges parafusados

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b) Acoplamento com luva de compressão ou de aperto: Esse tipo de luva facilita a manutenção de máquinas e equipamentos, com a vantagem de não interferir no posicionamento das árvores, podendo ser montado e removido sem problemas de alinhamento.

Figura 301 – Acoplamento com luva de compressão ou aperto

c) Acoplamento de discos ou pratos: Empregado na transmissão de grandes potências em casos especiais, como, por exemplo, nas árvores de turbinas. As superfícies de contato nesse tipo de acoplamento podem ser lisas ou dentadas.

Figura 302 – Acoplamento de discos e acoplamento de pratos

5.10.2.2 Acoplamentos elásticos: Esses elementos tornam mais suave a transmissão do movimento em árvores que tenham movimentos bruscos, e permitem o funcionamento do conjunto com desalinhamento paralelo, angular e axial entre as árvores. Os acoplamentos elásticos são construídos em forma articulada, elástica ou articulada e elástica. Permitem a compensação de até 6 graus de ângulo de torção e deslocamento angular axial. Veja a seguir os principais tipos de acoplamentos elásticos.

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a) Acoplamento elástico de pinos: Os elementos transmissores são pinos de aço com mangas de borracha.

Figura 303 – Acoplamento elástico de pinos

b) Acoplamento perflex: Os discos de acoplamento são unidos perifericamente por uma ligação de borracha apertada por anéis de pressão. Esse acoplamento permite o jogo longitudinal de eixos.

Figura 304 – Acoplamento elástico perflex

c) Acoplamento elástico de garras: As garras, constituídas por tocos de borracha, encaixam-se nas aberturas do contradisco e transmitem o movimento de rotação.

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Figura 305 – Acoplamento elástico de garras

d) Acoplamento elástico de fita de aço: Consiste de dois cubos providos de flanges ranhuradas, nos quais está montada uma grade elástica que liga os cubos. O conjunto está alojado em duas tampas providas de junta de encosto e de retentor elástico junto ao cubo. Todo o espaço entre os cabos e as tampas é preenchido com graxa. Apesar de esse acoplamento ser flexível, as árvores devem estar bem alinhadas no ato de sua instalação para que não provoquem vibrações excessivas em serviço.

Figura 306 – Acoplamento elástico de fita de aço

e) Acoplamento de dentes arqueados Os dentes possuem a forma ligeiramente curvada no sentido axial, o que permite até 3 graus de desalinhamento angular. O anel dentado (peça transmissora do movimento) possui duas carreiras de dentes que são separadas por uma saliência central.

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Figura 307 – Acoplamento elástico de dentes arqueados

f) Junta universal homocinética: Esse tipo de junta é usado para transmitir movimento entre árvores que precisam sofrer variação angular, durante sua atividade. Essa junta é constituída de esferas de aço que se alojam em calhas. A ilustração anterior é a de junta homocinética usada em veículos. A maioria dos automóveis é equipada com esse tipo de junta.

Figura 308 – Junta homocinética

5.10.2.3 Acoplamentos móveis: São empregados para permitir o jogo longitudinal das árvores. Esses acoplamentos transmitem força e movimento somente quando acionados, isto é, obedecem a um comando. Os acoplamentos móveis podem ser: de garras ou dentes, e a rotação é transmitida por meio do encaixe das garras ou de dentes. Geralmente, esses acoplamentos são usados em aventais e caixas de engrenagens de máquinas-ferramenta convencionais.

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Figura 309 – Acoplamentos móveis

5.10.3 Montagem de acoplamentos Os principais cuidados a tomar durante a montagem dos acoplamentos são: - Colocar os flanges a quente, sempre que possível. - Evitar a colocação dos flanges por meio de golpes: usar prensas ou dispositivos adequados. - O alinhamento das árvores deve ser o melhor possível mesmo que sejam usados acoplamentos elásticos, pois durante o serviço ocorrerão os desalinhamentos a serem compensados. - Fazer a verificação da folga entre flanges e do alinhamento e concentricidade do flange com a árvore. - Certificar-se de que todos os elementos de ligação estejam bem instalados antes de aplicar a carga.

5.10.4 Lubrificação de acoplamentos Os acoplamentos que requerem lubrificação, geralmente não necessitam cuidados especiais.

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O melhor procedimento é o recomendado pelo fabricante do acoplamento ou pelo manual da máquina. No entanto, algumas características de lubrificantes para acoplamentos flexíveis são importantes para uso geral: - ponto de gota - 150ºC ou acima; - consistência - NLGI nº2 com valor de penetração entre 250 e 300; - baixo valor de separação do óleo e alta resistência à separação por centrifugação; - deve possuir qualidades lubrificantes equivalentes às dos óleos minerais bem refinados de alta qualidade; - não deve corroer aço ou deteriorar o neopreme (material das guarnições).

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Anexo I – Ferramentas Manuais e Acessórios 1. Alicates São ferramentas manuais de aço carbono feitas por fundição ou forjamento, compostas de dois braços e um pino de articulação, tendo em uma das extremidades dos braços, suas garras, cortes e pontas, temperadas e revenidas. O Alicate serve para segurar por apertos, cortar, dobrar, colocar e retirar determinadas peças nas montagens Os principais tipos de alicate são: 1. Alicate Universal 2. Alicate de Corte 3. Alicate de Bico 4. Alicate para Anéis 5. Alicate de Pressão 6. Alicate de Eixo Móvel 7. Alicate Rebitador O Alicate Universal serve para efetuar operações como segurar, cortar e dobrar. É comercializado com ou sem isolamento.

Figura 310 – Alicates universal

O Alicate de Corte serve para cortar chapas, arames e fios de aço.

Figura 311 – Alicates de corte

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O Alicate de Bico é utilizado em serviços de mecânica e eletricidade.

Figura 312 – Alicate de bico

O Alicate para Anéis é utilizado em serviços de mecânica, para a manipulação de anéis elásticos.

Figura 313 – Alicate para anéis

O Alicate de Pressão trabalha por pressão e dá um aperto firme às peças, sendo sua pressão regulada por intermédio de um parafuso existente na extremidade.

Figura 314 – Alicate de pressão

O Alicate de Eixo Móvel é utilizado para trabalhar com redondos, sendo sua rticulação móvel, para possibilitar maior abertura.

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Figura 315 – Alicate de eixo móvel

Alicate rebitador é utilizado para a rolocação de rebites tipo “pop”, para a interligação de superfícies de forma permanente.

Figura 316 – Alicate rebitador

Para procedermos a rebitagem devemos: a) Colocar o rebite no furo. b) O rebitador agarra o mandril. c) O rebitador traciona o mandril e a cabeça deste efetua a rebitagem, que estará completa. No final destaque da haste.

Figura 317 – Etapas da rebitagem

2. Chaves de Aperto São ferramentas geralmente de aço vanádio ou aço cromo extraduros, que utilizam o princípio da alavanca para apertar ou desapertar parafusos e porcas. As chaves de aperto caracterizam-se por seus tipos e formas, apresentando-se em tamanhos diversos e tendo o cabo (ou braço) proporcional à boca. As Chaves de aperto classificam-se em: 1. Chave de Boca Fixa Simples 2. Chave Combinada (de boca e de estrias) 3. Chave de Boca Fixa de Encaixe 4. Chave de Boca Regulável 5. Chave Allen

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6. Chave Radial ou de Pinos 7. Chave Corrente ou Cinta 8. Chave Soquete 9. Chave de Fenda 10. Chave de Impacto A Chave de Boca Fixa simples compreende dois tipos, tais como: de uma boca e de duas bocas. Utiliza o princípio da alavanca para apertar ou desapertar parafusos e porcas.

Figura 318 – Chaves de boca fixa

A Chave Combinada combina os dois tipos básicos existentes: de boca e de estrias. A de estriais é mais usada para “quebrar” o aperto e a de boca para extrair por completo a porca ou parafuso. A Chave de Boca Fixa de Encaixe (Chave de Estria e Chave Copo) é encontrada em vários tipos de estilos. A chave de estrias se ajusta ao redor da porca ou parafuso, dando maior firmeza, proporcionando um aperto mais regular, maior segurança ao operador; geralmente se utiliza em locais de difícil acesso.

Figura 319 – Chaves combinada

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A Chave de Boca Regulável é aquela que permite abrir ou fechar a mandíbula móvel da chave, por meio de um parafuso regulador ou porca. Existem dois tipos: chave inglesa e chave de grifo. A chave inglesa permite abrir e fechar a mandíbula móvel da chave, por meio de um parafuso regulador. A chave de grifo permite abrir e fechar a mandíbula móvel da chave, por meio de uma porca reguladora. Mais usada para serviços em tubulações. A Chave Allen ou Chave para Encaixe Hexagonal é utilizada em parafusos cuja cabeça tem um sextavado interno. É encontrada em jogo de seis ou sete chaves.

Figura 320 – Chave Allen

A Chave Radial ou de Pinos e Axial são utilizadas nos rasgos de peças geralmente cilíndricas e que podem ter a rosca interna ou externa.

Figura 321 – Chave radial, axial e embutida

Chave Corrente (ou cinta) é usada para serviços em tubulações; sua concepção singular permite fácil utilização em locais de difícil acesso.

Figura 322 – Chave corrente ou cinta

Saca Parafuso Prisioneiro é utilizada para retirar parafusos prisioneiros, são especificados em função dos diâmetros mínimos e máximos do prisioneiro

Figura 323 – Saca parafuso prisioneiro

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Chave Soquete é Indicada para eletro-eletrônica e mecânica leve, tem uma boa capacidade de uso em locais de difícil acesso

Figura 324 – Chave soquete

Jogo de Soquetes. Os soquetes ou chaves de caixa, podem ser incluídas entre as chaves de estrias. Também conhecidas como “chave cachimbo”. Substituem as chaves de estrias e de boca. Permitem ainda operar em montagem e manutenção de parafusos ou porcas embutidos em lugares de difícil acesso.

Figura 325 – Jogo de Soquetes

Chave de Fenda. A chave de parafuso de fenda é uma ferramenta de aperto constituída de uma haste cilíndrica de aço carbono, com uma de suas extremidades forjada em forma de cunha e a outra em forma de espiga prismática ou cilíndrica estriada, onde acopla-se um cabo de madeira ou plástico. É empregada para apertar e desapertar parafusos cujas cabeças tenham fendas ou ranhuras que permitam a entrada da cunha.

Figura 326 – Chave de fenda

A chave de fenda deve apresentar as seguintes características: 1. Ter sua cunha temperada e revenida 2. Ter as faces de extremidade da cunha, em planos paralelos 3. Ter o cabo ranhurado longitudinalmente, que permita maior firmeza no aperto, e bem engastado na haste da chave. 4. Ter a forma e dimensões das cunhas proporcionais ao diâmetro da haste da chave. Para parafusos de fenda cruzada, usa-se uma chave com cunha em forma de cruz, chamada Chave Phillips.

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Algumas medidas devem ser observadas para a utilização e conservação das chaves de aperto, tais como: 1. As chaves de aperto devem estar justas nos parafusos ou porcas 2. Evitar dar golpes nas chaves, pois existem chaves de boca e estria apropriadas para receber impacto (chaves de impacto) 3. Limpá-las após o uso e guardá-las em lugares apropriados As chaves de impactos e as spinas são ferramentas utilizadas em montagens mecânicas, sendo que as primeiras para retirar ou apertar parafusos ou porcas com golpes e, as spinas, para centralização de furos pra a colocação de parafusos.

Figura 327 – Chaves de impacto e spinas

3. Torquímetro O torquímetro é uma ferramenta especial destinada a medir o torque (ou aperto) dos parafusos conforme a especificação do fabricante do equipamento. Isso evita a formação de tensões e conseqüentemente deformação das peças quando em serviço. A leitura é direta na escala graduada, permitindo a conferência do aperto, de acordo com o valor preestabelecido pelo fabricante. Os principais modelos de torquímetros são os seguintes:

Figura 328 – Torquímetro indicador e escala

Figura 329 – Torquímetro de relógio

Figura 330 – Torquímetro de estalo ou automático

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O torquímetro pode ser usado para rosca direita ou esquerda, mas somente para efetuar o torque final. Para encostar o parafuso ou porca, usa-se uma chave comum. Para obter maior precisão na medição, é conveniente lubrificar previamente a rosca antes de colocar e apertar a porca ou parafuso.

4. Verificadores e Calibradores São instrumentos geralmente fabricados de aço, temperado ou não. Apresentam formas e perfis variados. Utilizam-se para verificar e controlar raios, ângulos, folgas, roscas, diâmetros e espessuras. Os verificadores e calibradores classificam-se em vários tipos:

4.1 Verificador de raio Serve para verificar raios internos e externos. Em cada lâminas é estampada a medida do raio. Suas dimensões variam, geralmente, de 1 a 15mm ou de 1/32” a 1/2”.

Figura 331 – Verificador de raio

4.2 Verificador de ângulo Serve para verificar ângulos externos e internos. Em cada lâminas é estampada a medida do ângulo. Suas dimensões variam, geralmente, de 10 em 10o, até 90o .

Figura 332 – Verificador de ângulo

4.3 Verificador de rosca Usa-se para verificar roscas em todos os sistemas. Em suas lâminas está gravado o número de fios por polegada ou o passo da rosca em milímetros.

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Figura 333 – Verificador de rosca

4.4 Verificador de folgas (Apalpador) Usa-se na verificação de folgas, sendo fabricado em vários tipos. Em cada lâmina vem gravada sua medida, que varia de 0,04 a 5mm, ou de 0,0015” a 0,2000”.

Figura 334 – Verificador de folga

4.5 Verificador de chapas e arames É fabricado em diversos tipos e padrões. Sua face é numerada, podendo variar de 0 (zero) a 36, que representam o número de espessura das chapas e arames.

Figura 335 – Verificador de chapa e arames

Para uma boa utilização as faces de contato dos calibradores e verificadores devem estar perfeitas. Para que se tenham os calibradores ou verificadores em boas condições devemos conservá-los adequadamente, para isto devemos: - Evitar quedas e choques. - Limpar e lubrificar após o uso. - Guardá-los em estojo ou local apropriado.

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5. Compassos Nas oficinas, dois tipos de compassos diferentes são empregados: compassos de traçar e de verificação. Compasso de traçar ou de pontas: usado para transferir uma medida, traçar arcos ou circunferências. Compasso de verificação ou de centro: para medidas internas, externas ou de espessuras. Alguns cuidados no uso dos compassos devem ser pbservados: 1. Articulação bem ajustadas; 2. Pontas bem aguçadas; 3. Proteção contra golpes e quedas; 4. Limpeza e lubrificação; 5. Proteção das pontas com madeira ou cortiça.

Figura 336 – Compassos

6. Limas É uma ferramenta manual de aço carbono, denticulado e temperada. É utilizada na operação de limar.

Figura 337 – Partes de uma lima

Classificam-se pela forma, picado e tamanho. As formas mais comuns são:

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Figura 338 – Limas paralela e lima meia cana

Figura 339 – Lima de bordos arredondados e lima faca

Figura 340 – Lima quadrada e lima redonda

Figura 341 – Lima chata e lima triangular

As limas podem ser de picado simples ou cruzado. Classificam-se ainda em bastardas, bastardinhas e murças.

Figura 342 – Lima murça

Figura 343 – Lima bartardinha

Figura 344 – Lima bastarda

Os tamanhos mais usuais de limas são: 100, 150, 200, 250 e 300mm de comprimento (corpo). As limas, para serem usadas com segurança e bom rendimento, devem estar bem encabadas, limpas e com o picado em bom estado de corte. Para a limpeza das limas usa-se uma escova de fios de aço e, em certos casos, uma vareta de metal macio (cobre, latão) de ponta achatada.

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Para a boa conservação das limas deve-se: 1. evitar choques; 2. protegê-las contra a umidade a fim de evitar oxidação; 3. evitar o contato entre si para que seu denticulado não se estrague. Aplicações das limas segundo suas formas.

TIPOS

APLICAÇÕES

- Chata

Superfícies planas

- Paralela

Superfícies planas internas, em ângulo reto e obtuso

PLANA QUADRADA

Superfícies planas em ângulo reto, rasgos internos e externos

REDONDA

Superfícies côncavas

MEIA CANA

Superfícies côncavas

TRIANGULAR

Superfícies em ângulo agudo maior que 60o

QUANTO

- Simples

Materiais metálicos não ferrosos (alumínio, chumbo)

A INCLINAÇÃO - Cruzado

Materiais metálicos ferrosos

Quanto

- Bastarda

Desbastes grossos

número de

- Bastardinha

Desbastes médios

dentes/cm

- Murça

Acabamentos

7. Arco de Serra É uma ferramenta manual de um arco de aço carbono, onde deve ser montada uma lâmina de aço ou aço carbono, dentada e temperada.

Figura 345 – Arco de serra

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O arco de serra caracteriza-se por ser regulável ou ajustável de acordo com o comprimento da lâmina. A lâmina de serra é caracterizada pelo comprimento e pelo número de dentes por polegada. - Comprimento: 8” - 10” - 12”. - Número de dentes por polegada: 18 - 24 e 32. 1. A serra manual é usada para cortar materiais, para abrir fendas e rasgos. 2. Os dentes das serras possuem travas, que são deslocamentos laterais dos dentes em forma alternada, a fim de facilitar o deslizamento da lâmina durante o corte. 3. A lâmina de serra deve ser selecionada, levando-se em consideração: a) a espessura do material a ser cortado, que não deve ser menor que dois passos de dentes. b) o tipo de material, recomendando-se maior número de dentes para materiais duros. 4. A tensão da lâmina de serra no arco deve ser a suficiente para mantê-la firme. 5. Após o uso do arco de serra a lâmina deve ser destensionada. 8. Brocas As Brocas são ferramentas de corte, de forma cilíndrica, com canais retos ou helicoidais que terminam em ponta cônica e são afiadas com determinado ângulo. As brocas se caracterizam pela medida do diâmetro, forma da haste e material de fabricação, são fabricadas, em geral, em aço carbono e também em aço rápido. As brocas de aço rápido são utilizadas em trabalhos que exijam maiores velocidades de corte, oferecendo maior resistência ao desgaste e calor do que as de aço carbono. As brocas apresentam-se em diversos tipos, segundo a natureza e características do trabalho a ser desenvolvido. Os principais tipos de brocas são: 1. Broca Helicoidal De Haste Cilíndrica De Haste Cônica 2. Broca de Centrar 3. Broca com Orifícios para Fluído de Corte 4. Broca Escalonada ou Múltipla 8.1 A broca helicoidal: É o tipo mais usado, e apresenta a vantagem de conservar o seu diâmetro, embora se faça reafiação dos gumes várias vezes.

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As brocas helicoidais diferenciam-se apenas pela construção das hastes, pois as que apresentam haste cilíndrica são presas em um mandril, e as haste cônica, montadas diretamente no eixo da máquina.

Figura 346 – Broca helicoidal de haste cilíndrica

Os ângulos das brocas helicoidais são as condições que influenciam o seu corte Os ângulos da broca helicoidal são: 1. Ângulo de Cunha C 2. Ângulo de Folga ou de Incidência f 3. Ângulo de Saída ou de Ataque S O ângulo da ponta da broca deve ser de: a- 118º, para trabalhos mais comuns b- 150º, para aços duros c- 125º, para aços tratados ou forjados d- 100º, para o cobre e o alumínio e- 90º, para o ferro macio e ligas leves f- 60º, para baquelite, fibra e madeira. As arestas cortantes devem ter, rigorosamente, comprimentos iguais, ou seja, A = A’.

Figura 347 – Ângulos da broca helicoidal

8.2.Brocas com orifícios para fluído de corte: Usadas para cortes contínuos, altas velocidades em furos profundos, onde se exige lubrificação abundante.

Figura 348 – Broca com orifícios para fluído de corte

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8.3. Brocas múltiplas ou escalonadas: São usadas para executar furos e rebaixos numa mesma operação.

Figura 349 – Broca múltipla ou escalonada

8.4 Broca de Centrar: A Broca de Centrar é uma broca especial fabricada de aço rápido. Este tipo de broca serve para fazer furos de centro e, devido a sua forma, executam numa só operação, o furo cilíndrico, o cone e o escareado. Os tipos mais comuns de broca de centrar são: 1. Broca de centrar simples 2. Broca de centrar com chanfro de proteção A Broca de Centrar Simples é utilizada para executar o tipo mais comum de centro, que é o Simples, enquanto que a Broca de Centrar Chanfro de Proteção executa o Centro Protegido.

Figura 350 – Broca de centro

As medidas dos centros devem ser adotadas em proporção com os diâmetros das peças baseadas na tabela abaixo. DIÂMETRO DAS PEÇAS A

DIÂMETRO MÁXIMO DO

MEDIDAS DAS BROCAS (MM)

CENTRAR d1 (MM)

d

D

c

C

ESCAREADO (E) (MM)

5 a 15

1,5

5

2

40

4

16 a 20

2

6

3

45

5

21 a 30

2,5

8

3,5

50

6,5

31 a 40

3

10

4

55

7,5

41 a 60

4

12

5

66

10

61 a 100

5

14

6,5

78

12,5

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Observação: C = comprimento da broca. D = diâmetro da broca.

Figura 351 – Medidas para furação de centro

Algumas medidas devem ser observadas para o perfeito funcionamento das brocas, tais como: 1. As brocas devem ser bem afiadas, com a haste em boas condições e bem fixada. 2. As arestas de corte devem ter o mesmo comprimento. 3. O ângulo de folga ou incidência deve ter de 9º a 15º. 4. Evitar quedas, choques, limpá-las e guardá-las em lugar apropriado, após seu uso. 9. Machos de Roscar São ferramentas de corte, construídas em aço-carbono ou aço rápido, destinadas à remoção ou deformação do material. Um de seus extremos termina em uma cabeça quadrada, que é o prolongamento de haste cilíndrica. Dentre os materiais de construção citados, o aço rápido é o que apresenta melhor tenacidade e resistência ao desgaste, características básicas de uma ferramenta de corte.

9.1 Machos de roscar - Manual São apresentados em jogos de 2 ou 3 peças, sendo variáveis a entrada da rosca e o diâmetro efetivo. A norma ANSI (American National Standard Institute) apresenta o macho em jogo de 3 peças, com variação apenas na entrada, conhecido como perfil completo. A norma DIN (Deutsche Industrie Normen) apresenta o macho em jogo de 2 ou 3 peças, com variação do chanfro e do diâmetro efetivo da rosca, conhecido como seriado. Observação: Diâmetro efetivo - Nas roscas cilíndricas, o diâmetro do cilindro é imaginário, sua superfície intercepta os perfis dos filetes em uma posição tal que a largura do vão nesse ponto é igual à metade do passo. Nas roscas, cujos filetes têm perfis perfeitos, a interseção se dá em um ponto onde a espessura do filete é igual à largura do vão.

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Figura 352 – Dimensões de machos manuais

Observação: Diâmetro efetivo - Nas roscas cilíndricas, o diâmetro do cilindro é imaginário, sua superfície intercepta os perfis dos filetes em uma posição tal que a largura do vão nesse ponto é igual à metade do passo. Nas roscas, cujos filetes têm perfis perfeitos, a interseção se dá em um ponto onde a espessura do filete é igual à largura do vão.

Figura 353 – Passo de uma rosca cilíndrica

9.2 Machos de roscar - A máquina Os machos, para roscar a máquina, são apresentados em 1 peça, sendo o seu formato normalizado para utilização, isto é, apresenta seu comprimento total maior que o macho manual (DIN).

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As características dos machos de roscar são definidas como: Sistema de rosca: As roscas dos machos são de três tipos: Métrico, Whitworth e Americano. Sua aplicação: Os machos de roscar são fabricados para roscar peças internamente. Passo ou número de filetes por polegada: Esta característica indica se a rosca é normal ou fina. Diâmetro externo ou nominal: Refere-se ao diâmetro externo da parte roscada. Diâmetro da espiga ou haste cilíndrica: É uma característica que indica se o macho de roscar serve ou não para fazer rosca em furos mais profundos que o corpo roscado, pois existem machos de roscas que apresentam diâmetro da haste cilíndrica igual ao da rosca ou inferior ao diâmetro do corpo roscado. Sentido da rosca: Refere-se ao sentido da rosca, isto é, se é direita (right) ou esquerda (left). Tipos de macho de roscar: - Ranhuras retas, para uso geral. - Ranhuras helicoidais à direita, para roscar furos cegos (sem saída). - Fios alternados. Menor atrito. Facilita a penetração do refrigerante e lubrificante. - Entrada helicoidal, para furos passantes. Empurra as aparas para frente, durante o roscamento. - Ranhuras curtas helicoidais, para roscamento de chapas e furos passantes. Estes machos para roscar são também conhecidos como machos de conformação, pois não removem aparas e são utilizados em materiais que se deformam plasticamente. - Ranhuras ligeiramente helicoidais à esquerda, para roscar furos passantes na fabricação de porcas.

Figura 354 – Tipos de machos

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9.3 Seleção dos machos de roscar, brocas e lubrificantes ou refrigerantes Para roscar com machos é importante selecionar os machos e a broca com a qual se deve fazer a furação. Deve-se também selecionar o tipo de lubrificante ou refrigerante que se usará durante a abertura da rosca. De um modo geral, escolhemos os machos de roscar de acordo com as especificações do desenho da peça que estamos trabalhando ou de acordo com as instruções recebidas. Podemos, também, escolher os machos de roscar, tomando como referência o parafuso que vamos utilizar. Os diâmetros nominais (diâmetro externo) dos machos de roscar mais usados, assim como os diâmetros das brocas que devem ser usadas na furação, podem ser encontrados nas tabelas.

Condições de uso dos machos de roscar Para serem usados, eles devem estar bem afiados e com todos os filetes em bom estado. Conservação Para se conservar os machos de roscar em bom estado, é preciso limpá-los após o uso, evitar quedas ou choques, e guardá-los separados em seu estojo.

10. Desandadores São ferramentas manuais, geralmente de aço carbono, formadas por um corpo central, com um alojamento de forma quadrada ou circular, onde são fixados machos, alargadores e cossinetes. O desandador funciona como uma chave, que possibilita imprimir o movimento de rotação necessário à ação da ferramenta. Os desandadores podem ser: 1. Fixo em T 2. Em T, com castanhas reguláveis 3. Para machos e alargadores 4. Para cossinetes

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10.1 Desandador fixo “T” Possui um corpo comprido que serve como prolongador para passar machos ou alargadores e em lugares profundos e de difícil acesso para desandadores comuns.

Figura 355 – Desandador fixo “T”

10.2 Desandadores em T com castanhas reguláveis. Possui um corpo recartilhado, castanhas temperadas, reguláveis, para machos até 3/16”.

Figura 356 – Desandador em T com castanhas reguláveis

10.3 Desandador para machos e alargadores. Possui um braço fixo, com ponta recartilhada, castanhas temperadas, uma delas reguláveis por meio do parafuso existente.

Figura 357 – Desandador para machos e alargadore

Os comprimentos variam de acordo com os diâmetros dos machos ou alargadores, ou seja: para metais duros 23 vezes o diâmetro do macho ou alargador e para metais macios, 18 vezes esses diâmetros.

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10.4 Desandadores para cossinetes Possui cabos com ponta recartilhada, caixa para alojamento do cossinete e parafusos de fixação.

Figura 358 - Desandador para cossinetes

Os comprimentos variam de acordo com os diâmetros dos cossinetes. Número

Diâmetro do Cossinete (mm)

Comprimento (mm)

1

20

195

2

25

235

3

38

330

11. Cossinetes São ferramentas de corte, construídas de aço especial temperado, com furo central filetado. Os cossinetes são semelhantes a uma porca, com canais periféricos dispostos tecnicamente em torno do furo central filetado, e o diâmetro externo varia de acordo com o diâmetro da rosca. Os canais periféricos formam as arestas cortantes e permitem a saída das aparas. Os mesmos possuem geralmente uma fenda, no sentido da espessura, que permite a regulagem da profundidade do corte, através do parafuso cônico, instalado na fenda, ou dos parafusos de regulagem do porta-cossinete.

Figura 359 – Cossinetes

Características dos cossinetes - Sistema da rosca - Passo ou número de fios por polegada - Diâmetro nominal

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- Sentido da rosca São usados para abrir roscas externas em peças cilíndricas de um determinado diâmetro, tais como parafusos, tubos etc. As escolhas dos cossinetes é levando-se em conta as suas características, em relação à rosca que se pretende executar. 11.1Cossinete bipartido É formado por duas placas de aço temperado, com formato especial, tendo apenas duas arestas cortantes. As aparas que se formam na operação são eliminadas através dos canais de saída dos cossinetes.

Figura 360 – Cossinete bi-partido

Arestas cortantes: c e d f = ângulo de folga E = ângulo de gume S = ângulo de saída das aparas Os cossinetes bipartidos são montados em um porta-cossinetes especial e sua regulagem é feita através de um parafuso de ajuste, aproximando-os nas sucessivas passadas, até a formação do perfil da rosca desejada.

11.2 Cossinete de pente Constitui-se numa caixa circular, em cujo interior se encontram quatro ranhuras. Nessas ranhuras, são colocados quatro pentes filetados, os quais, por meio de um anel de ranhuras inclinadas, abrem os filetes da rosca na peça, tanto no sentido radial como no sentido tangencial. As partes cortantes são de arestas chanfradas junto ao início, para auxiliar a entrada da rosca. Alguns espaçadores reguláveis separam os pentes entre si e mantêm centralizada a peça que está sendo roscada.

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Figura 361 – Cossinete de pente

12. Alargadores Alargadores são ferramentas de corte de uso manual ou em máquinas-ferramentas, em forma cilíndrica de eixos e pinos. Tipos 1. cilíndricos com dentes retos 2. cilíndricos com dentes helicoidais 3. cônico com dentes retos 4. cônico com dentes helicoidais 5. expansíveis Cilindros com dentes retos e haste cilíndrica. Para ser utilizado manualmente ou à máquina, na calibração de furos cilíndricos.

Figura 362 – Cilíndricos com dentes retos

Cilíndricos com dentes helicoidais de haste cônica. Para ser utilizado à máquina na calibração de furos cilíndricos.

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Figura 363 – Cilíndricos com dentes helicoidais

Cônicos com dentes retos e haste cônica. Para calibração de furos cônicos à máquina.

Figura 364 – Cônicos com dentes retos

Cônico com dentes helicoidais e haste cilíndrica. Usado manualmente ou à máquina na calibração de furos cônicos.

Figura 365 – Cônicos com dentes helicoidais

Alargador de pequena expansividade. Usado no acabamento de furos cilíndricos onde não há necessidade de grande variação no diâmetro do alargador. 1. Este tipo de alargador é de uso manual e exige muito cuidado, pelo tipo de expansão, que se baseia na elasticidade do aço. 2. Os dentes podem ser retos ou helicoidais, e sua construção é geralmente de aço carbono.

Figura 366 – Alargador de pequena expansividade

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Alargador de grande expansividade de lâminas removíveis. É usado manualmente na calibração de furos cilíndricos. 1. O alargador de grande expansividade pode ser rapidamente ajustado com grande precisão, pois as lâminas deslizam no fundo das canaletas, que são inclinadas. 2. Este tipo de alargador tem a vantagem de ter as lâminas removíveis, o que facilita sua substituição em caso de quebra ou desgaste.

Figura 367 – Alargador de grande expansividade

13. Talhadeira e Bedame A Talhadeira e o Bedame são ferramentas de corte feitas de um corpo de aço, de secção circular, retangular, hexagonal ou octogonal, com um extremo forjado, provido de cunha, temperada e afiada convenientemente, e outro chanfrado denominado cabeça. Servem para cortar chapas, retirar excesso de material e abrir rasgos. Características 1. O bisel da cunha é simétrico ou assimétrico 2. A aresta de corte deve ser convexa e o ângulo de cunha varia com o material a ser talhado, conforme, tabela abaixo: 3. Os tamanhos são entre 150 e 180mm 4. A cabeça é chanfrada e temperada CUNHA

MATERIAL

50o

Cobre

60o

Aço doce

65o

Aço duro

70o

Ferro fundido e bronze

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Comentários A cabeça do bedame e da talhadeira é chanfrada e temperada brandamente para evitar formação de rebarbas ou quebras. As ferramentas de talhar devem ter ângulos de cunha convenientes, estar bem temperadas e afiadas, para que cortem bem.

14. Saca-Pinos e Punções 14.1Saca-Pinos Cônicos

Figura 368 – Saca pinos cônicos

14.2 Saca-Pinos Paralelos

Figura 369 – Saca pinos paralelos

14.3 Punções

Figura 370 – Punções

15. Martelo, Marreta e Macete 15. 1 Martelo O Martelo é uma ferramenta de impacto, constituído de um bloco de aço carbono preso a um cabo de madeira, sendo as partes com que se dão os golpes, temperadas. O Martelo é utilizado na maioria das atividades industriais, tais como a mecânica geral, a construção civil e outras.

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Figura 371 – Tipos de martelos

Para o seu uso, o Martelo, deve ter o cabo em perfeitas condições e bem preso através da cunha. Por outro lado, deve-se evitar golpear com o cabo do martelo ou usá-lo como alavanca. O peso do Martelo varia de 200 a 1000 gramas. • Utilizado em trabalhos, com chapas finas de metal, como também na fixação de pregos, grampos, etc. • Destina-se a serviços gerais, como exemplo: rebitar, extrair pinos, etc. • O martelo de borracha possui uma estrutura permite a realização de trabalhos em chapas de metal, etc.; sem contudo danificar ou marcar o material trabalhado.

Figura 373 – Martelo de borracha

15.2 Marreta A Marreta é outro tipo de martelo muito usado nos trabalhos de instalação mecânica. É um martelo maior, mais pesado e mais simples, destinado a bater sobre uma talhadeira ou um ponteiro.

Figura 374 – Marreta

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15.3 Macete O Macete é uma ferramenta de impacto, constituída de uma cabeça de madeira, alumínio, plástico, cobre, chumbo ou outro, e um cabo de madeira.

Figura 375 – Macete

Utilizado para bater em peças ou materiais cujas superfícies sejam lisas e que não possam sofrer deformação por efeito de pancadas. Para sua utilização, deve ter a cabeça bem presa ao cabo e livre de rebarbas. O peso e o material que constitui a cabeça, caracterizam os macetes.

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