Elementos de Máquinas

Universidade do Vale do Itajaí

Centro de Educação de Balneário Camboriu

UNIVALI

FABRICAÇÃO PARA DESIGNERS:

Elementos de Máquinas

Curso de Desenho Industrial – Habilitação Design Industrial

Prof. Dr. Eng. Cláudio Roberto Losekann Prof. Dr. Eng. Paulo César Machado Ferroli

MARÇO/2004

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I

ÍNDICE ANALÍTICO ÍNDICE ANALÍTICO ................................................................................................ I ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................ II 1 - ELEMENTOS DE FIXAÇÃO: PARAFUSOS, PORCAS, PINOS, REBITES, ANÉIS ELÁSTICOS E ARRUELAS ........................................................................ 1

1.1 - INTRODUÇÃO ........................................................................................... 1 1.2 - PORCAS E PARAFUSOS .......................................................................... 2 1.3 – ARRUELAS E ANÉIS ELÁSTICOS ......................................................... 15 1.4 – REBITES E PINOS .................................................................................. 17

2 - ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO – POLIAS, CORREIAS, CORRENTES, ENGRENAGENS E CAMES ................................................................................ 23

2.1 - INTRODUÇÃO ......................................................................................... 23 2.2 - POLIAS ..................................................................................................... 24 2.3 - CORREIAS ............................................................................................... 26 2.4 - CORRENTES ........................................................................................... 27 2.5 – CABOS .................................................................................................... 29 2.6 – ENGRENAGENS ..................................................................................... 30 2.7 – CAMES .................................................................................................... 41

3 - ELEMENTOS DE APOIO – MANCAIS E MOLAS ........................................... 43

3.1 - INTRODUÇÃO ......................................................................................... 43 3.2 - MANCAIS ................................................................................................. 43

3.2.1 - Mancais de rolamento ........................................................................ 43 3.2.1.1 - Maiores causas de falhas prematuras nos rolamentos ............................... 51 3.2.1.2 - Condições da máquina e do rolamento ..................................................... 52 3.2.1.3 - Ferramentas para análise de rolamentos.................................................... 52 3.2.1.4 - Montagens e desmontagem de rolamentos................................................ 54

3.2.2 - Mancais de deslizamento ................................................................... 56 Buchas ..................................................................................................................... 57

3.3 - MOLAS ..................................................................................................... 58 3.3.1 - Introdução .......................................................................................... 58 3.3.2 - Tipos de molas ................................................................................... 58

Molas helicoidais ..................................................................................................... 58 Molas helicoidais de torção ..................................................................................... 60

3.3.3 - Associação de molas ......................................................................... 61 3.3.4 - Materiais e fabricação de molas ......................................................... 61

II

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1.1 - Nomenclaturas usuais. Fonte: Provenza (1988). ......................................... 1FIGURA 1.2 - Nomenclaturas usuais. Fonte: Provenza (1988). ......................................... 2FIGURA 1.3 - Parafusos. Fonte: Niemann (1971).............................................................. 3FIGURA 1.4 - Fixação de tampas por parafusos. Fonte: Niemann (1971). ......................... 3FIGURA 1.5 - Porcas. Fonte: Niemann (1971). ................................................................. 4FIGURA 1.6 - Travamentos de segurança. Fonte: Niemann (1971). .................................. 4FIGURA 1.7 - Parafusos distanciadores. Fonte: Niemann (1971)....................................... 4FIGURA 1.8 - Tipos de travamento e parafusos diferenciais. Fonte: Niemann (1971). ...... 5FIGURA 1.9 - Parafusos em movimento. Fonte: Niemann (1971). .................................... 5FIGURA 1.10 - Parafusos sextavados. Fonte: Provenza (1988).......................................... 6FIGURA 1.11 - Parafusos diversos. Fonte: Provenza (1988).............................................. 6FIGURA 1.12 - Parafusos de fixação. Fonte: Provenza (1988)........................................... 7FIGURA 1.13 - Extremidades interiores dos parafusos. Fonte: Provenza (1988). .............. 7FIGURA 1.14 - Parafusos passantes para madeira. Fonte: Provenza (1988). ...................... 7FIGURA 1.15 - Parafusos para madeira com rosca soberba. Fonte: Provenza (1988)......... 8FIGURA 1.16 - Porcas. Fonte: Provenza (1988). ............................................................... 8FIGURA 1.17 - Porcas. Fonte: Provenza (1988). ............................................................... 9FIGURA 1.18 – Rosca métrica. ....................................................................................... 10FIGURA 1.19 – Rosca witworth. ..................................................................................... 10FIGURA 1.20 – Dimensões da rosca. .............................................................................. 12FIGURA 1.21 – Conjunto de fixação. .............................................................................. 15FIGURA 1.22 – Tipos de arruelas.................................................................................... 16FIGURA 1.23 – Anel elástico. ......................................................................................... 16FIGURA 1.24 – Fixação de lonas. ................................................................................... 17FIGURA 1.25 – Tipos de rebites...................................................................................... 18FIGURA 1.26 – Estampo. ................................................................................................ 19FIGURA 1.27 – Repuxador. ............................................................................................ 19FIGURA 1.28 – Rebitadeira pneumática.......................................................................... 19FIGURA 1.29 – Dimensões do rebite............................................................................... 20FIGURA 1.30 – Pino e cavilha......................................................................................... 21FIGURA 1.31 – Tipos de pinos........................................................................................ 21FIGURA 1.32 – Tipos de cavilhas. .................................................................................. 22FIGURA 1.33 – Chaveta.................................................................................................. 22FIGURA 1.34 – Tipos de ajustes de chaveta. ................................................................... 22

III

FIGURA 2.1 - Sistema de transmissão. ............................................................................ 23FIGURA 2.2 – Corte de polia plana e polia abaulada. ...................................................... 24FIGURA 2.3 – Corte de polia trapezoidal. ....................................................................... 24FIGURA 2.4 – Tipos de polias......................................................................................... 25FIGURA 2.5 – Correia trapezoidal ou em “V”................................................................. 26FIGURA 2.6 – Correia dentada........................................................................................ 26FIGURA 2.7 – Esticador de correia. ................................................................................ 27FIGURA 2.8 – Transmissão por corrente. ........................................................................ 27FIGURA 2.9 - Correntes. Fonte: Provenza (1988). .......................................................... 28FIGURA 2.10 - Rodas para correntes. Fonte: Provenza (1988). ....................................... 28FIGURA 2.11 – Sistemas de elevação e transporte. ......................................................... 29FIGURA 2.12 – Partes do cabo........................................................................................ 29FIGURA 2.13 – Tipos do cabo......................................................................................... 30FIGURA 2.14 – Engrenagens de dente reto. .................................................................... 31FIGURA 2.15 – Engrenagem cilíndrica de dentes retos. Fonte: Provenza (1988)............. 31FIGURA 2.16 – Engrenagem cilíndrica de dentes retos. Fonte: Provenza (1988)............. 32FIGURA 2.17 – Detalhe da engrenagem cilíndrica de dentes retos. ................................. 32FIGURA 2.18 – Esquema da cremalheira de dentes retos. ............................................... 33FIGURA 2.19 – Engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988). ............................. 33FIGURA 2.20 – Engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988). ............................. 34FIGURA 2.21 – Detalhe da engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988). ............ 35FIGURA 2.21 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais. Fonte: Provenza (1988). 35FIGURA 2.22 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais. Fonte: Provenza (1988). 36FIGURA 2.23 – Engrenagens cônicas a 900. Fonte: Provenza (1988). ............................. 36FIGURA 2.24 – Engrenagens cônicas a 750. Fonte: Provenza (1988). ............................. 37FIGURA 2.25 – Engrenagens cônicas a 1200. Fonte: Provenza (1988)............................. 37FIGURA 2.26 – Coroa e rosca sem fim.. Fonte: Provenza (1988). ................................... 38FIGURA 2.27 – Coroa e rosca sem fim. Fonte: Provenza (1988). .................................... 38FIGURA 2.28 – Engrenagens helicoidais de eixos ortogonais. Fonte: Provenza (1988). .. 39FIGURA 2.29 – Engrenagens helicoidais de eixos ortogonais. Fonte: Provenza (1988). .. 39FIGURA 2.30 – Engrenagens helicoidais de eixos reversos. Fonte: Provenza (1988). ..... 40FIGURA 2.31 – Engrenagens helicoidais de eixos reversos. Fonte: Provenza (1988). ..... 40FIGURA 2.32 – Came. .................................................................................................... 41FIGURA 2.33 – Came de disco com diferentes extremidades. ......................................... 41FIGURA 2.34 – Came de Tambor.................................................................................... 42FIGURA 2.35 – Came frontal. ......................................................................................... 42FIGURA 2.36 – Came de palminha. ................................................................................ 42

IV

FIGURA 3. 1 - Rolamento fixo de uma carreira de esferas. Fonte: Provenza (1988). ....... 43FIGURA 3. 2 – Esboço em corte do rolamento fixo de uma carreira de esferas. .............. 44FIGURA 3.3 - Rolamento autocompensador de esferas. Fonte: Provenza (1988). ............ 44FIGURA 3.4 - Rolamento autocompensador de esferas e aplicação ................................. 45FIGURA 3.5 - Rolamento de rolos cilíndricos. Fonte: Provenza (1988). .......................... 45FIGURA 3.6 - Rolamento de rolos cilíndricos e sua aplicação. ........................................ 45FIGURA 3.7 - Rolamento autocompensador de rolos. Fonte: Provenza (1988). ............... 46FIGURA 3.8 - Rolamento autocompensador de rolos e sua aplicação. ............................. 46FIGURA 3.9 - Rolamento de contato angular. Fonte: Provenza (1988). ........................... 47FIGURA 3.10 - Rolamento de contato angular de duas carreiras de esferas. Fonte:

Provenza (1988). ...................................................................................................... 47FIGURA 3.11 - Rolamento axial de esferas de escora simples. Fonte: Provenza (1988). . 48FIGURA 3.12 - Rolamento axial de esferas de escora dupla. Fonte: Provenza (1988)...... 48FIGURA 3.13 - Rolamento axial de esferas de escora e sua aplicação. ............................ 49FIGURA 3.14 Rolamento axial autocompensador de rolos. Fonte: Provenza (1988)........ 49FIGURA 3.15 - Rolamento de rolos cônicos de uma carreira de esferas. Fonte: Provenza

(1988). ..................................................................................................................... 50FIGURA 3.16 - Rolamento de agulhas. Fonte: Provenza (1988). ..................................... 50FIGURA 3.17 - Rolamento deformado não esfericamente. .............................................. 51FIGURA 3.18 - Rolamento deformado plasticamente com escamação............................. 51FIGURA 3.19 - Rolamento com contaminante abrasivo................................................... 51FIGURA 3.20 - Rolamento deformado com estrias de fadiga........................................... 52FIGURA 3.21 - Tacômetros. ............................................................................................ 52FIGURA 3.22 - Estetoscópio. .......................................................................................... 53FIGURA 3.23 – Verificador de óleo. ............................................................................... 53FIGURA 3.24 – Medidor de vibrações............................................................................. 53FIGURA 3.25 – Montagem com interferência: eixo cilíndrico. ........................................ 54FIGURA 3.26 – Montagem com interferência: eixo cônico. ............................................ 54FIGURA 3.27 – Chave gancho. ....................................................................................... 54FIGURA 3.28 – Extrator com garra. ................................................................................ 54FIGURA 3.29 – Extrator com martelo. ............................................................................ 55FIGURA 3.30 – Extrator para caixa cega. ........................................................................ 55FIGURA 3.31 – Montagem a quente................................................................................ 55FIGURA 3.32 – Aquecedores por indução. ...................................................................... 56FIGURA 3.33 – Mancal de deslizamento e suas partes. ................................................... 56FIGURA 3.34 – Tipos de buchas quanto à forma. ............................................................ 57FIGURA 3.35 – Bucha e eixo. ......................................................................................... 57FIGURA 3.36 - Molas. .................................................................................................... 58FIGURA 3.37 – Aspecto construtivo de molas helicoidais de compressão....................... 58FIGURA 3.38 – Aspecto construtivo de molas helicoidais de tração................................ 59FIGURA 3.39 - Esquemas para tracionamento de molas. Fonte. Provenza (1988). .......... 59FIGURA 3.40 – Molas helicoidais. .................................................................................. 59FIGURA 3.41 - Efeito de deformação em uma mola tracionada. Fonte. Bonjorno et. all.

(1997). ..................................................................................................................... 60FIGURA 3.42 – Mola helicoidal de torção....................................................................... 60FIGURA 3.43 – Molas em paralelo.................................................................................. 61FIGURA 3.44 – Molas helicoidal cônica de secção retangular. ........................................ 61FIGURA 3.45 – Dimensionamento de uma mola helicoidal de tração.............................. 62

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Universidade do Vale do Itajaí – UNIVALI Curso de Desenho Industrial – Design Fabricação II Prof. Paulo C. Ferroli e Prof. Cláudio Roberto Losekann.

1 - ELEMENTOS DE FIXAÇÃO: PARAFUSOS, PORCAS, PINOS, REBITES, ANÉIS ELÁSTICOS E ARRUELAS

1.1 - INTRODUÇÃO

Ferraresi (1988) comenta que a ferramenta foi um dos primeiros instrumentos a ser utilizado pelo homem, desde as eras pré-históricas. O autor conceitua ferramentas como o que pode ser manuseado pelo homem, direta ou indiretamente. Chiaverinni (1986) conceitua ferramenta como um elemento adicional que, quando acoplado a um dispositivo ou, a outra ferramenta, permite a realização de um trabalho. Assim, o aperfeiçoamento em termos de qualidade, materiais, arranjos, etc. permitiu ao homem utilizar ferramentas de modo combinado, juntando-as umas às outras ou a outros materiais, criando os equipamentos.

Os equipamentos são, portanto, uma evolução das ferramentas, considerando-se como equipamento tudo aquilo que o homem pode usar. Não há clareza conceitual entre equipamentos e máquinas. No entanto, pode-se explicar que o conceito de máquina sempre significa um conjunto de elementos mecânicos dispostos de tal forma a permitir a realização de um trabalho, gerar energia ou força.

Assim, para efeito de projetos, no estudo dos elementos de máquinas é importante,

num primeiro momento, a familiarização com a nomenclatura usualmente utilizada nas indústrias. As figuras 1.1 e 1.2 apresentam alguns nomes.

Rosca Arruela Concordância Articulação

Braçadeira Bucha Rasgo de chaveta FIGURA 1.1 - Nomenclaturas usuais. Fonte: Provenza (1988).

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Chanfro Entalhe Espiga Eixo ranhurado

Furo escareado Flange Mancal Nervura

Orelha Parafuso Allen Porca Sulco

Rebaixo Saliência Recartilhado Furos de alívio FIGURA 1.2 - Nomenclaturas usuais. Fonte: Provenza (1988). 1.2 - PORCAS E PARAFUSOS

O parafuso é o elemento de máquina mais utilizado que existe. Seu uso compreende, entre outros: a fixação (junções desmontáveis), protensão, obturação (tampar orifícios), ajustagem (eliminação de folgas e compensação de desgastes), transmissão de força (prensa de parafuso, morsa, etc.), movimentação (transformação de movimentos rotativos em movimentos retilíneos) e para medições micrométricas (micrômetro, por exemplo).

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As figuras 1.3 e 1.4 mostram alguns exemplos de parafusos. A figura 1.3 está

dividida em 5 partes: em (a), mostra-se a junção de flanges através de parafusos passantes; em (b) a junção é realizada por meio de um parafuso prisioneiro; em (c) utiliza-se simplesmente um parafuso; em (d), utiliza-se um parafuso elástico passante e um tubo distanciador e em (e), usou-se um parafuso com dupla porca.

FIGURA 1.3 - Parafusos. Fonte: Niemann (1971).

Já a figura 1.4 também apresenta 5 casos de fixação de tampas: em (a), usou-se um parafuso passante; em (b), um parafuso comum; em (c), um parafuso com alongamento; em (d), um parafuso articulado com porca-borboleta e em (e), um parafuso articulado com porca-alavanca.

FIGURA 1.4 - Fixação de tampas por parafusos. Fonte: Niemann (1971).

Em todos os casos em que as junções sofrem efeitos vibratórios ou cargas dinâmicas, existe a necessidade de dispositivos de segurança contra o afrouxamento das porcas. Alguns tipos de porcas são mostradas na figura 1.5.

A segurança contra o afrouxamento das porcas pode ser conseguida através de

dispositivos de travamento baseado no design de parafusos e porcas, tais como, ressaltos na cabeça do parafuso, cupilhas, pinos transversais, parafusos transversais, arruelas dobráveis de fixação, etc.. Também pode-se conseguir segurança através do travamento por força, baseado em arruelas de pressão, arruelas dentadas, porcos com molas, travas ou fendas. A figura 1.6 ilustra alguns desses mecanismos.

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FIGURA 1.5 - Porcas. Fonte: Niemann (1971).

Na figura 1.6 estão representados vários tipos de travas: em (a), porca castelo com coupilha; em (b) auto-retenção elástica com um anel de fibra; em (c), arruela de pressão; em (d), arruela dentada (dentes travados); em (e), chapa de travamento e em (f), acréscimo de atrito cônico na porca (exemplo: fixação da roda no carro).

FIGURA 1.6 - Travamentos de segurança. Fonte: Niemann (1971).

As figuras 1.7 e 1.8 mostram tipos específicos de juntas unidas por parafusos: na primeira, tem-se representada a fixação de peças não adjacentes por meio de parafusos distanciadores; na segunda, tem-se representada a união por meio de parafusos prisioneiros.

FIGURA 1.7 - Parafusos distanciadores. Fonte: Niemann (1971).

Na figura 1.8 (parte A) são mostradas três tipos de travamento: em (a), o travamento se dá por rosca; em (b), o travamento se dá por uma porca com possibilidade de regulagem e em (c), o travamento acontece por parafuso-pino com muita solicitação. Os parafusos diferenciais, como mostra o exemplo da parte B da figura 1.8, são geralmente utilizados em máquinas pesadas, como por exemplo, na fixação e desmontagem de fresas.

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A: tipos de travamento B: parafuso diferencial

FIGURA 1.8 - Tipos de travamento e parafusos diferenciais. Fonte: Niemann (1971).

Quando se utilizam parafusos que serão movimentados, deve-se prever o desgaste dessa movimentação. A figura 1.9 mostra, esquematicamente, algumas possibilidades de conformação para parafusos em movimento. Os parafusos de fixação requerem muita atenção no que se refere às superfícies de contato (assento) da cabeça do parafuso e da porca, que devem ser planas, e a distribuição de carga por vários parafusos, para se evitar esforços desiguais entre eles, o que pode acarretar em distorções nas peças. Nesses casos, é conveniente a utilização de parafusos iguais, com o mesmo diâmetro e comprimento.

FIGURA 1.9 - Parafusos em movimento. Fonte: Niemann (1971).

Os parafusos sextavados são os mais conhecidos e utilizados. A figura 1.10 mostra, na parte A, as proporções normalizadas desse parafuso e, na parte B, a representação de um parafuso sextavado. As proporções dos parafusos são bastante rígidas. As figuras 1.11, 1.12, 1.13,. 1.14 e 1.15 mostram, respectivamente, as proporções dos seguintes tipos de parafusos: parafusos diversos, parafusos de fixação, extremidades interiores de parafusos, parafusos passantes para madeira e parafusos para madeira com rosca soberba.

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A: Proporções normalizadas de parafuso sextavado B: Parafuso sextavado

FIGURA 1.10 - Parafusos sextavados. Fonte: Provenza (1988). Parafuso com cabeça cilíndrica oval

Parafuso com cabeça redonda

Parafuso com cabeça cilíndrica

Parafuso com cabeça escareada oval

Parafuso com cabeça escareada

Parafuso Philip Parafuso Allen Parafuso de cabeça com pino

FIGURA 1.11 - Parafusos diversos. Fonte: Provenza (1988).

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FIGURA 1.12 - Parafusos de fixação. Fonte: Provenza (1988).

FIGURA 1.13 - Extremidades interiores dos parafusos. Fonte: Provenza (1988). Cabeça lentilha Cabeça chata Cabeça cônica Cabeça sextavada

FIGURA 1.14 - Parafusos passantes para madeira. Fonte: Provenza (1988).

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Cabeça redonda Cabeça oval Cabeça chata Cabeça quadrada

FIGURA 1.15 - Parafusos para madeira com rosca soberba. Fonte: Provenza (1988).

As figuras 1.16 e 1.17 mostram os tipos de porcas existentes. Porca sextavada Porca com assento cônico Porco com assento esférico Porca cega

Porca chapéu Porca com entalhes radiais Porca castelo

FIGURA 1.16 - Porcas. Fonte: Provenza (1988).

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Porca com furo de fixação Porca com parafuso de

fixação Porca quadrada

FIGURA 1.17 - Porcas. Fonte: Provenza (1988).

Nem sempre os parafusos e porcas usadas nas máquinas são padronizados (normalizados) e, muitas vezes, não se encontra o tipo de parafuso desejado no comércio. Nesse caso, é necessário que a própria empresa faça os parafusos. Para isso é saber identificar o tipo de rosca do parafuso e calcular suas dimensões.

Tipos de roscas: triangulares métrica normal, incluindo rosca métrica fina e rosca whitworth normal (BSW) e fina (BSF). P = passo da rosca d = diâmetro maior do parafuso (normal) d1 = diâmetro menor do parafuso (diâmetro do núcleo) d2 = diâmetro efetivo do parafuso (diâmetro médio) a = ângulo do perfil da rosca f = folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso D = diâmetro maior da porca D1 = diâmetro menor da porca D2 = diâmetro efetivo da porca he = altura do filete do parafuso rre = raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso rri = raio de arredondamento da raiz do filete da porca

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• Rosca métrica triangular (normal e fina)

FIGURA 1.18 – Rosca métrica. a = 60º . d1 = d - 1,2268P. d2 = D2 = d - 0,6495P. f = 0,045P. D = d + 2f . D1= d - 1,0825P. D2= d2. he = 0,61343P . rre = 0,14434P. rri = 0,063P.

• Rosca witworth (triangular normal e fina)

FIGURA 1.19 – Rosca witworth. a = 55º P = 1”/nºde filetes hi = he = 0,6403P rri = rre = 0,1373P d = D d1 = d - 2he D2= d2 = d - he

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Exemplo - Calcular o diâmetro menor de um parafuso (d1) para uma rosca de

diâmetro externo (d) de 10 mm e passo (p) de 1,5 mm. Cálculo: d1 = d - 1,2268P Substituindo os valores dessa fórmula: d1 = 10 - 1,2268.1,5 d1 = 10 - 1,840 d1 = 8,16 mm

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FIGURA 1.20 – Dimensões da rosca.

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1.3 – ARRUELAS E ANÉIS ELÁSTICOS

A maioria dos conjuntos mecânicos apresenta elementos de fixação. Qualquer lugar que se usem esses elementos, seja em máquinas ou em veículos automotivos, existe o perigo de se ocorrer um afrouxamento imprevisto no aperto do parafuso. Para evitar esse inconveniente utiliza-se arruela. As arruelas têm a função de distribuir igualmente a força de aperto entre a porca, o parafuso e as partes montadas. Em algumas situações, também funcionam como elementos de trava. Os materiais mais utilizados na fabricação das arruelas são aço-carbono, cobre e latão.

FIGURA 1.21 – Conjunto de fixação.

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Existem vários tipos de arruela: lisa, de pressão, dentada, serrilhada, ondulada, de

travamento com orelha, com furo quadrado, com serrilhamento interno, arruela para perfilados, etc. Para cada tipo de trabalho, existe um tipo ideal de arruela. A figura abaixo mostra alguns exemplos.

Arruela lisa Arruela de pressão Arruela dentada

Arruela serrilhada Arruela ondulada Arruela com travamento FIGURA 1.22 – Tipos de arruelas. O anel elástico é um elemento usado em eixos ou furos, tendo como principais funções:

1. Evitar deslocamento axial de peças ou componentes; 2. Posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto deslizante sobre o eixo.

FIGURA 1.23 – Anel elástico.

Na utilização dos anéis, alguns pontos importantes devem ser observados: - A dureza do anel deve ser adequada aos elementos que trabalham com ele; - 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;

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- A superfície do anel deve estar livre de rebarbas, fissuras e oxidações; - Dimensionamento correto do anel e do alojamento.

1.4 – REBITES E PINOS

Os rebites são peças fabricadas em aço, alumínio, cobre ou latão. Unem peças ou chapas, principalmente, em estruturas metálicas, de reservatórios, caldeiras, máquinas, navios, aviões. Também é usado na fixação panelas, lonas e cintas.

FIGURA 1.24 – Fixação de lonas.

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FIGURA 1.25 – Tipos de rebites.

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. Ferramentas para rebitagem Estampo - utilizado na rebitagem manual È feito de aço temperado e apresenta três partes: cabeça, corpo e ponta. Na ponta existe um rebaixo, utilizado para dar formato final na segunda cabeça do rebite.

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FIGURA 1.26 – Estampo. Repuxador - O repuxador comprime as chapas a serem rebitadas. 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 1.27 – Repuxador. Rebitadeira pneumática ou hidráulica - funciona por meio de pressão contínua. Essa máquina tem a forma de um C e È constituída de duas garras, uma fixa e outra móvel com estampos nas extremidades.

FIGURA 1.28 – Rebitadeira pneumática.

A escolha do rebite È 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.S

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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.S d = 1,5.4 mm d = 6,0 mm

O diâmetro do furo pode ser calculado multiplicando-se o diâmetro do rebite pela constante 1,06. Matematicamente, pode-se escrever: dF = dR.1,06

Onde: dF = diâmetro do furo; dR = diâmetro do rebite; 1,06 = constante ou valor predeterminado.

O cálculo desse comprimento é feito por meio da seguinte fórmula: L = y d + 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.

FIGURA 1.29 – Dimensões do rebite.

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. As cavilhas são chamadas também de 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 aplicáveis. 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.

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FIGURA 1.30 – Pino e cavilha.

FIGURA 1.31 – Tipos de pinos.

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FIGURA 1.32 – Tipos de cavilhas. Outro tipo de pino é a chaveta. Sua forma, em geral, é retangular em cunha 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 1.33 – Chaveta. Há vários tipos de chavetas como plana, embutida, meia-lua, lingüeta, plana, transversais, tangenciais e etc. e seu ajuste depende da forma e das características de trabalho.

FIGURA 1.34 – Tipos de ajustes de chaveta.

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FIGURA 1.1 - Nomenclaturas usuais. Fonte: Provenza (1988). ........................................... 1 FIGURA 1.2 - Nomenclaturas usuais. Fonte: Provenza (1988). ........................................... 2 FIGURA 1.3 - Parafusos. Fonte: Niemann (1971)................................................................ 3 FIGURA 1.4 - Fixação de tampas por parafusos. Fonte: Niemann (1971). .......................... 3 FIGURA 1.5 - Porcas. Fonte: Niemann (1971)..................................................................... 4 FIGURA 1.6 - Travamentos de segurança. Fonte: Niemann (1971)..................................... 4 FIGURA 1.7 - Parafusos distanciadores. Fonte: Niemann (1971). ....................................... 4 FIGURA 1.8 - Tipos de travamento e parafusos diferenciais. Fonte: Niemann (1971)........ 5 FIGURA 1.9 - Parafusos em movimento. Fonte: Niemann (1971)....................................... 5 FIGURA 1.10 - Parafusos sextavados. Fonte: Provenza (1988). .......................................... 6 FIGURA 1.11 - Parafusos diversos. Fonte: Provenza (1988). .............................................. 6 FIGURA 1.12 - Parafusos de fixação. Fonte: Provenza (1988). ........................................... 7 FIGURA 1.13 - Extremidades interiores dos parafusos. Fonte: Provenza (1988). ............... 7 FIGURA 1.14 - Parafusos passantes para madeira. Fonte: Provenza (1988)........................ 7 FIGURA 1.15 - Parafusos para madeira com rosca soberba. Fonte: Provenza (1988). ........ 8 FIGURA 1.16 - Porcas. Fonte: Provenza (1988)................................................................... 8 FIGURA 1.17 - Porcas. Fonte: Provenza (1988)................................................................... 9 FIGURA 1.18 – Rosca métrica. .......................................................................................... 10 FIGURA 1.19 – Rosca witworth. ........................................................................................ 10 FIGURA 1.20 – Dimensões da rosca. ................................................................................. 12 FIGURA 1.21 – Conjunto de fixação.................................................................................. 15 FIGURA 1.22 – Tipos de arruelas....................................................................................... 16 FIGURA 1.23 – Anel elástico. ............................................................................................ 16 FIGURA 1.24 – Fixação de lonas. ...................................................................................... 17 FIGURA 1.25 – Tipos de rebites......................................................................................... 18 FIGURA 1.26 – Estampo. ................................................................................................... 19 FIGURA 1.27 – Repuxador................................................................................................. 19 FIGURA 1.28 – Rebitadeira pneumática. ........................................................................... 19 FIGURA 1.29 – Dimensões do rebite. ................................................................................ 20 FIGURA 1.30 – Pino e cavilha............................................................................................ 21 FIGURA 1.31 – Tipos de pinos........................................................................................... 21 FIGURA 1.32 – Tipos de cavilhas. ..................................................................................... 22 FIGURA 1.33 – Chaveta. .................................................................................................... 22 FIGURA 1.34 – Tipos de ajustes de chaveta. ..................................................................... 22 1 - ELEMENTOS DE FIXAÇÃO: PARAFUSOS, PORCAS, PINOS, REBITES, ANÉIS ELÁSTICOS E ARRUELAS ................................................................................................ 1

1.1 - INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 1 1.2 - PORCAS E PARAFUSOS........................................................................................ 2 1.3 – ARRUELAS E ANÉIS ELÁSTICOS .................................................................... 15 1.4 – REBITES E PINOS................................................................................................ 17

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2 - ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO – POLIAS, CORREIAS, CORRENTES, ENGRENAGENS E CAMES 2.1 - INTRODUÇÃO

As polias fazem parte das chamadas máquinas de elevação e transporte. Os motores elétricos, em geral, têm uma freqüência de rotação fixa. No entanto, muitas vezes, as máquinas que são acionadas por eles, precisam desenvolver diferentes freqüências de rotação. Devido a isso, utilizam-se acoplamentos por intermédio de polias, condutoras e

conduzidas, ou engrenagens. A figura 2.1 mostra um sistema de transmissão. Assim, considerando que a velocidade tangencial nas polias é a velocidade linear da correia, pode-se dizer que a velocidade tangencial da polia conduzida (A) é igual a velocidade tangencial da polia condutora (B). A velocidade tangencial é expressa pela equação V = 2πRf, onde “R” é o raio da polia, ou a distância do centro ao nível médio da correia, geralmente expressa em mm, m, “f” é a freqüência, geralmente expressa em rpm (rotações por minuto). A relação de transmissão também deve ser verificado em engrenagens.

FIGURA 2.1 - Sistema de transmissão. 2.2 - POLIAS

As polias são peças cilíndricas movimentadas pelo eixo motor ou por correias ou correntes. São duas formas de acoplamentos de polias. Na primeira, mostrada na figura 2.1, as polias são acopladas por duas correias em forma de V (vista da secção transversal). Este formato permite maior rigidez no acoplamento entre polia e correia. Muitos outros sistemas de transmissão com polias e correias utilizam correias planas. Em eixos independentes. Nesse caso, admitindo-se que a correia seja inextensível e que não ocorram escorregamentos, a velocidade escalar das polias serão iguais. As equações abaixo mostram a relação de transmissão entre os raios e freqüências dessas polias.

VA = VB ⇒ 2πRAfA = 2πRBfB ⇒ RAfA = RBfB

B

A

B

A

ff

RR

==i

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Outro tipo de agrupamento de polias é quando polias de diferentes diâmetros estão

no mesmo eixo, muitas são chamadas de polias escalonadas. Para esse tipo de agrupamento, a velocidade angular, o período e a freqüência das polias são iguais. Tipos de polias

Os tipos de polia são determinados pela forma da superfície na qual a correia se assenta. Elas podem ser planas ou trapezoidais. As polias planas podem

apresentar dois formatos na sua superfície de contato. Essa superfície pode ser plana ou abaulada. A polia plana conserva melhor a correia enquanto que a polia abaulada guia melhor a correia.

FIGURA 2.2 – Corte de polia plana e polia abaulada.

A polia trapezoidal recebe esse nome porque a superfície na qual a correia se assenta apresenta a forma de trapézio. As polias trapezoidais devem ser providas de canaletas (ou canais) e são dimensionadas de acordo com o perfil padrão da correia a ser utilizada.

FIGURA 2.3 – Corte de polia trapezoidal.

Além das polias para correias planas e trapezoidais, existem as polias para cabos de aço, para correntes, polias (ou rodas) de atrito, polias para correias redondas e para correias dentadas. Algumas vezes, as palavras, roda e polia, são utilizadas como sinônimos.

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FIGURA 2.4 – Tipos de polias.

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2.3 - CORREIAS

Os elementos de transmissão flexíveis (correntes, correias, etc.) são utilizados para a transmissão de potência onde a distância entre os acoplamentos é muito grande para a utilização de sistemas mecânicos, como conjuntos de engrenagens, eixos e mancais. Os elementos de transmissão flexíveis podem ser divididos em dois grandes grupos: os que mantêm constante a velocidade e os de velocidade variável.

A principal característica do primeiro grupo é a de manter a mesma velocidade entre o sistema motor e o sistema movido. Entre eles, destacam-se os acoplamentos elásticos e as correntes.

Os acoplamentos elásticos ligam diretamente o eixo motor ao eixo movido, apresentando como principais vantagens a facilidade de montagem, a capacidade de

absorver choques, e a compensação de pequenos desalinhamentos.

As correias mais usadas são planas e as trapezoidais. A correia em V ou trapezoidal é inteiriça, fabricada com seção transversal em forma de trapézio.É feita de borracha revestida de lona e È formada no seu interior por cordonéis vulcanizados para suportar as forças de tração.

FIGURA 2.5 – Correia trapezoidal ou em “V”.

O emprego da correia trapezoidal é preferível ao da correia plana porque: - Praticamente não apresenta deslizamento; - Permite o uso de polias bem próximas; - Elimina os ruídos e os choques, típicos das correias emendadas (planas).

Em casos em que não pode ocorrer de forma alguma um pequeno deslizamento, ou seja, o movimento tem de ser integralmente transmitido, utiliza-se correia dentada, como exemplo, as correias utilizadas em comando de válvulas do motor de um automóvel.

FIGURA 2.6 – Correia dentada.

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Para ajustar as correias nas polias, mantendo tensãoo correta, utiliza-se o esticador

de correia.

FIGURA 2.7 – Esticador de correia. A relação de transmissão para correia plana não deve ser maior que 6 e, para correia trapezoidal, admite-se relação de transmissão até 10. 2.4 - CORRENTES

As correntes transmitem força e movimento que fazem com que a rotação do eixo ocorra nos sentidos horário e anti-horário. Para isso, as engrenagens devem estar num mesmo plano. Os eixos de sustentação das engrenagens ficam perpendiculares ao plano. Entre as características básicas de uma transmissão por corrente, incluem-se a relação de transmissão constante e a possibilidade de acionar vários eixos a partir de uma única fonte motora.

FIGURA 2.8 – Transmissão por corrente.

Normalmente a falha de uma corrente ocorre por desgaste dos roletes ou pinos ou fadiga superficial decorrentes de jornadas muito grande de trabalho. A figura 2.9 mostra alguns tipos de correntes utilizados na indústria. Corrente de elo curto Corrente de elo intermediário

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Corrente de elo com travessa Corrente de elo comprido

Corrente de elos desmontáveis Corrente “Waucanson”

FIGURA 2.9 - Correntes. Fonte: Provenza (1988).

A figura 2.10 mostra algumas rodas utilizadas para transmissões via correntes.

FIGURA 2.10 - Rodas para correntes. Fonte: Provenza (1988).

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2.5 – CABOS

Cabos são elementos de transmissão que suportam cargas (força de tração), deslocando-as nas posições horizontal, vertical ou inclinada. Os cabos são muitos empregados em equipamentos de transporte e na elevação de cargas, como em elevadores, escavadeiras e pontes rolantes.

FIGURA 2.11 – Sistemas de elevação e transporte.

O cabo de aço se constitui de alma e perna. A perna se compõe de vários arames em torno de um arame central.

FIGURA 2.12 – Partes do cabo.

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Existem vários tipos de distribuição de fios nas camadas de cada perna do cabo. Os principais tipos de distribuição são:

• Normal - Os fios e dos arames e das pernas são de um único diâmetro; • Seale - As camadas são alternadas em fios grossos e finos; • filler - As pernas contêm fios de diâmetro pequeno que são utilizados como

enchimento dos vãos dos fios grossos; • e Warrington - Os fios das pernas têm diâmetros diferentes numa mesma

camada.

Seale Filler

FIGURA 2.13 – Tipos do cabo.

As almas de cabos de aço podem ser feitas de vários materiais, de acordo com a aplicação desejada. Existem, portanto, diversos tipos de alma. Os mais comuns: alma de fibra, naturais (AF) ou artificiais (AFA), o tipo mais utilizado para cargas não muito pesadas; alma de algodão – para cabos pequenos; alma de asbesto – sujeitos a temperaturas elevadas; alma de aço – quando necessita de maior resistência à tração.

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2.6 – ENGRENAGENS

As engrenagens são, talvez, o mais conhecido arranjo de

elementos de máquinas conhecido, estando presente, desde produtos pequenos como relógios, até grandes máquinas de usinagem. 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. A figura 2.14 mostra alguns exemplos.

FIGURA 2.14 – Engrenagens de dente reto.

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. 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. Tipos de engrenagens

• Engrenagens cilíndricas de dentes retos: A figura 2.15 mostra uma engrenagem cilíndrica de dentes retos com módulo igual a 8 e número de dentes igual a 17. A partir desses dados, é possível determinar muitos elementos que compõem a engrenagem, figuras 2.15 a figura 2.17.

FIGURA 2.15 – Engrenagem cilíndrica de dentes retos. Fonte: Provenza (1988).

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FIGURA 2.16 – Engrenagem cilíndrica de dentes retos. Fonte: Provenza (1988).

FIGURA 2.17 – Detalhe da engrenagem cilíndrica de dentes retos.

Número de dentes: z = 17 Módulo: m = 8 Diâmetro primitivo: dp = m.z ⇒ dp = 136 mm Passo: P = m.π ⇒ P = 25,12 mm Espessura circular e vão: s = v = P/2 ⇒ s = v = 12,56 mm Espessura cordal: sc = m.z.sen α ⇒ sc = 12,56 mm Diâmetro externo: de = m (z + 2) ⇒ de = 152 mm Diâmetro interno: di = m (z – 2,334) ⇒ di = 117,32 mm Ângulo de pressão: θ = 200 Diâmetro do círculo da base: db = dp.cos θ ⇒ db = 128 mm Altura da cabeça do dente: a = m ⇒ a = 8 mm Altura da cabeça do dente (cordal): ac = m [1 + z/2 (1 – cos α) ⇒ ac = 8,27 mm Altura do pé do dente: b = 1,1167m ⇒ b = 9,34 mm

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Altura do dente: h = a + b ⇒ h = 17,34 mm Folga no pé do dente: e = 0,167 m ⇒ e = 1,34 mm Comprimento do dente: L = (6/20) m ⇒ L = 50 m Ângulo do dente: α = 90/z ⇒ α = 50 18’

• Engrenagem e cremalheira: Pode-se acompanhar, pelas figuras que seguem, as principais medidas que compõem esse mecanismo, sendo que se conhece previamente m = 6; z = 6 e ângulo de pressão = 200.

FIGURA 2.18 – Esquema da cremalheira de dentes retos.

FIGURA 2.19 – Engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988).

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FIGURA 2.20 – Engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988).

Número de dentes: z = 24 Módulo: m = 6 Diâmetro primitivo: dp = m.z ⇒ dp = 144 mm Passo: P = m.π ⇒ P = 18,84 mm Espessura circular e vão: s = v = P/2 ⇒ s = v = 9,42 mm Espessura cordal: sc = m.z.sen α ⇒ sc = 9,417 mm Diâmetro externo: de = m (z + 2) ⇒ de = 156 mm Diâmetro interno: di = m (z – 2,334) ⇒ di = 129,99 mm Ângulo de pressão: θ = 200 Diâmetro do círculo da base: db = dp.cos θ ⇒ db = 135,4 mm Altura da cabeça do dente: a = m = 6 mm Altura do pé do dente: b = 1,167 m ⇒ b = 7 mm Altura do dente: h = a + b ⇒ h = 13 mm Folga no pé do dente: e = 0,167 m ⇒ e = 1 mm Comprimento do dente: L = (6/20) m ⇒ L = 48 mm Ângulo do dente: α = 90/z ⇒ α = 30 45’

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FIGURA 2.21 – Detalhe da engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988).

• Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais: Nas engrenagens helicoidais os dentes são oblíquos em relação ao eixo da engrenagem. As figuras que seguem mostram um conjunto de engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais com módulo igual a 4, 15 dentes no pinhão, 26 dentes na coroa e ângulo de inclinação do dente β = 180.

FIGURA 2.21 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais. Fonte: Provenza (1988).

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FIGURA 2.22 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais. Fonte: Provenza (1988).

• Engrenagens cônicas a 900: As figuras 2.23 a 2., mostram um conjunto de engrenagens cônicas a 900 com módulo igual a 5, 12 dentes no pinhão, 25 dentes na coroa e ângulo entre os eixos γ = 900.

FIGURA 2.23 – Engrenagens cônicas a 900. Fonte: Provenza (1988).

• Engrenagens cônicas a 750: A figura que segue mostra um conjunto de engrenagens cônicas a 750 com módulo igual a 4,5; 16 dentes no pinhão, 34 dentes na coroa e ângulo entre os eixos γ = 750.

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• Engrenagens cônicas a 1200: A figura mostra um conjunto de engrenagens cônicas a 1200 com módulo igual a 5, 19 dentes no pinhão, 30 dentes na coroa e ângulo entre os eixos de 1200.


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• Coroa e rosca sem fim: As

figuras 2.26 e 2.27 mostram um conjunto de coroa e rosca sem fim, com módulo igual a 3, 40 dentes na coroa e ângulo de inclinação de 200.

FIGURA 2.26 – Coroa e rosca sem fim.. Fonte: Provenza (1988).

FIGURA 2.27 – Coroa e rosca sem fim. Fonte: Provenza (1988).

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• Engrenagens helicoidais de eixos

ortogonais: As figuras 2.28 e 2.29 mostram um conjunto de engrenagens helicoidais de eixos ortogonais, com módulo igual a 3, 15 dentes no pinhão e 28 dentes na coroa.

FIGURA 2.28 – Engrenagens helicoidais de eixos ortogonais. Fonte: Provenza (1988).

FIGURA 2.29 – Engrenagens helicoidais de eixos ortogonais. Fonte: Provenza (1988).

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• Engrenagens helicoidais de eixos reversos: As figuras 2.30 e 2.31 mostram um conjunto de engrenagens helicoidais de eixos reversos, com módulo igual a 4, 18 dentes no pinhão e 31 dentes na coroa.

FIGURA 2.30 – Engrenagens helicoidais de eixos reversos. Fonte: Provenza (1988).

FIGURA 2.31 – Engrenagens helicoidais de eixos reversos. Fonte: Provenza (1988).

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2.7 – CAMES

Came é um elemento de m·quina cuja superfície tem um formato especial. Normalmente, há um excêntrico, isto é, essa superficie possui uma excentricidade que produz movimento num segundo elemento denominado seguidor seguidor.

FIGURA 2.32 – Came. Tipos de cames

FIGURA 2.33 – Came de disco com diferentes extremidades.

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FIGURA 2.34 – Came de Tambor.

FIGURA 2.35 – Came frontal.

FIGURA 2.36 – Came de palminha.

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FIGURA 2.1 - Sistema de transmissão................................................................................ 23 FIGURA 2.2 – Corte de polia plana e polia abaulada. ........................................................ 24 FIGURA 2.3 – Corte de polia trapezoidal........................................................................... 24 FIGURA 2.4 – Tipos de polias............................................................................................ 25 FIGURA 2.5 – Correia trapezoidal ou em “V”. .................................................................. 26 FIGURA 2.6 – Correia dentada........................................................................................... 26 FIGURA 2.7 – Esticador de correia. ................................................................................... 27 FIGURA 2.8 – Transmissão por corrente............................................................................ 27 FIGURA 2.9 - Correntes. Fonte: Provenza (1988).............................................................. 28 FIGURA 2.10 - Rodas para correntes. Fonte: Provenza (1988).......................................... 28 FIGURA 2.11 – Sistemas de elevação e transporte............................................................. 29 FIGURA 2.12 – Partes do cabo. .......................................................................................... 29 FIGURA 2.13 – Tipos do cabo............................................................................................ 30 FIGURA 2.14 – Engrenagens de dente reto. ....................................................................... 31 FIGURA 2.15 – Engrenagem cilíndrica de dentes retos. Fonte: Provenza (1988). ............ 31 FIGURA 2.16 – Engrenagem cilíndrica de dentes retos. Fonte: Provenza (1988). ............ 32 FIGURA 2.17 – Detalhe da engrenagem cilíndrica de dentes retos.................................... 32 FIGURA 2.18 – Esquema da cremalheira de dentes retos. ................................................. 33 FIGURA 2.19 – Engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988)................................ 33 FIGURA 2.20 – Engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988)................................ 34 FIGURA 2.21 – Detalhe da engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988). ............. 35 FIGURA 2.21 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais. Fonte: Provenza (1988).. 35 FIGURA 2.22 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais. Fonte: Provenza (1988).. 36 FIGURA 2.23 – Engrenagens cônicas a 900. Fonte: Provenza (1988)................................ 36 FIGURA 2.24 – Engrenagens cônicas a 750. Fonte: Provenza (1988)................................ 37 FIGURA 2.25 – Engrenagens cônicas a 1200. Fonte: Provenza (1988).............................. 37 FIGURA 2.26 – Coroa e rosca sem fim.. Fonte: Provenza (1988). .................................... 38 FIGURA 2.27 – Coroa e rosca sem fim. Fonte: Provenza (1988). ..................................... 38 FIGURA 2.28 – Engrenagens helicoidais de eixos ortogonais. Fonte: Provenza (1988). .. 39 FIGURA 2.29 – Engrenagens helicoidais de eixos ortogonais. Fonte: Provenza (1988). .. 39 FIGURA 2.30 – Engrenagens helicoidais de eixos reversos. Fonte: Provenza (1988). ...... 40 FIGURA 2.31 – Engrenagens helicoidais de eixos reversos. Fonte: Provenza (1988). ...... 40 FIGURA 2.32 – Came. ........................................................................................................ 41 FIGURA 2.33 – Came de disco com diferentes extremidades............................................ 41 FIGURA 2.34 – Came de Tambor....................................................................................... 42 FIGURA 2.35 – Came frontal. ............................................................................................ 42 FIGURA 2.36 – Came de palminha. ................................................................................... 42 2 - ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO – POLIAS, CORREIAS, CORRENTES, ENGRENAGENS E CAMES ............................................................................................. 23

2.1 - INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 23 2.2 - POLIAS................................................................................................................... 23 2.3 - CORREIAS ............................................................................................................. 26 2.4 - CORRENTES ......................................................................................................... 27 2.5 – CABOS................................................................................................................... 29 2.6 – ENGRENAGENS................................................................................................... 31 2.7 – CAMES .................................................................................................................. 41

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3 - ELEMENTOS DE APOIO – MANCAIS E MOLAS 3.1 - INTRODUÇÃO

Os elementos de máquinas de apoio têm grandes responsabilidades em equipamentos. Embora o aspecto construtivo de mancais e molas é bastante diferenciado e apresentam aplicações bem distintas, a não utilização destes pode comprometer determinados equipamentos. Os mancais se dividem em mancais de deslizamento e mancais de rolamentos. As molas por sua vez, podem apresentar-se em várias formas em um mesmo produto, como por exemplo, um relógio.

3.2 - MANCAIS 3.2.1 - Mancais de rolamento

O termo mancal de rolamento é usado para descrever a classe de mancais onde o esforço principal é transmitido através de um elemento de contato rolante, ao invés de deslizante. Nesse tipo de mancal, o atrito inicial e o atrito de serviço são iguais (aproximadamente iguais, para ser exato), e os efeitos de carga, velocidade e temperatura são pequenos.

Os fabricantes desenvolveram muitos tipos

diferentes de mancais de rolamento, tabelados em função do tipo e do tamanho. Em seus guias, pode-se encontrar as recomendações de forças de serviço, limite de velocidade, tipo específico de lubrificação, etc. Logo, o problema fundamental de um designer não é projetar um rolamento, mas sim, selecionar o tipo de rolamento mais adequado para as condições de serviço exigidas pelo projeto. Nas figuras seguintes apresentam-se alguns tipos de rolamentos disponíveis nas lojas especializadas.

FIGURA 3. 1 - Rolamento fixo de uma carreira de esferas. Fonte: Provenza (1988).

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Rolamentos fixos de uma carreira de esferas: o rolamento fixo de uma carreira de esferas tem pistas profundas, sem orifício para entrada das esferas. Graças a profundidade das pistas, ao tamanho das esferas e ao íntimo contato entre as esferas e as pistas, esse rolamento possui grande capacidade de carga, inclusive no sentido axial. É, por isso, muito adequado para resistir às cargas de todas as direções. Sua construção lhe permite suportar consideráveis cargas axiais, mesmo a velocidades muito elevadas (figura 3.1 e figura 3.2).

FIGURA 3. 2 – Esboço em corte do rolamento fixo de uma carreira de esferas.

Rolamentos autocompensadores de esferas: o rolamento autocompensador de esferas tem duas carreiras de esferas e uma pista esférica comum ao anel externo. Graças à esfericidade da pista, o rolamento é autocompensador, o que o torna insensível a ligeiros desalinhamentos do eixo provenientes de montagem defeituosa, esforços sobre o eixo, desníveis das fundações, etc. Pelo mesmo motivo, o rolamento não pode ocasionar flexões no eixo, o que é de grande importância quando se trata de aplicações em que se requer alta velocidade e exatidão (figura 3.3 e figura 3.4).

FIGURA 3.3 - Rolamento autocompensador de esferas. Fonte: Provenza (1988).

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FIGURA 3.4 - Rolamento autocompensador de esferas e aplicação

Rolamentos de rolos cilíndricos: os rolos do rolamento cilíndrico são guiados por rebordos em um dos anéis. O outro anel geralmente não tem rebordos. Essa exceção apresenta a vantagem de permitir que o eixo se desloque axialmente, dentro de certos limites, em relação à caixa. Os rolamentos com rebordos nos dois anéis podem fixar axialmente o eixo, sempre que as forças sejam muito reduzidas. A desmontagem é muito fácil, mesmo que ambos os anéis estejam montados com ajuste forte. Este rolamento é adequado para cargas relativamente grandes e pode também suportar altas velocidades (figura 3.5 e 3.6).

FIGURA 3.5 - Rolamento de rolos cilíndricos. Fonte: Provenza (1988).

FIGURA 3.6 - Rolamento de rolos cilíndricos e sua aplicação.

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Rolamentos autocompensadores de rolos: o rolamento autocompensador de rolos tem duas carreiras de rolos e uma pista esférica comum no anel externo, característica a qual deve sua propriedade de alinhamento automático. O número e o tamanho de seus rolos e a exatidão com que estes são guiados conferem a esse rolamento uma capacidade de carga muito grande. O de tipo largo também pode suportar cargas axiais consideráveis, provenientes de qualquer direção (figura 3.7 e 3.8).

FIGURA 3.7 - Rolamento autocompensador de rolos. Fonte: Provenza (1988).

FIGURA 3.8 - Rolamento autocompensador de rolos e sua aplicação.

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Rolamentos de contato angular: o rolamento de

contato angular de uma carreira de esferas tem as pistas dispostas de forma que a pressão exercida pelas esferas está dirigida em ângulo agudo com respeito ao eixo. Em conseqüência dessa disposição, o rolamento é especialmente apropriado para resistir a uma grande carga axial, devendo-se montá-lo contraposto a outro rolamento que possa receber a carga axial existente em sentido contrário. Esse rolamento não é desmontável (figura 3.9).

FIGURA 3.9 - Rolamento de contato angular. Fonte: Provenza (1988).

Rolamentos de contato angular de duas carreiras de esferas: o rolamento de contato angular de duas carreiras tem as pistas de maneira que as linhas de pressão formadas pelas duas carreiras de esferas se dirigem a dois pontos do eixo relativamente distantes entre si. Ao contrário de outros tipos de rolamentos, este tem carga prévia, que lhe permite reduzir, entre pequenos limites, os movimentos axiais do eixo, mesmo sob cargas de direção variável. Para sua construção, esse rolamento é apropriado para órgão giratórios de máquinas que requerem dois apoios, porém nos quais se dispõe de espaço para um só rolamento (figura 3.10).

FIGURA 3.10 - Rolamento de contato angular de duas carreiras de esferas. Fonte: Provenza (1988).

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Rolamentos axiais de esferas com escora: o

rolamento axial de esferas de escora simples consta de uma carreira de esferas entre duas placas, uma das quais, a placa móvel, é de assento plano, enquanto que a outra, a placa fixa, pode ter assento plano ou esférico. Neste último caso, o rolamento se apoia em uma contraplaca. Os rolamentos com assento plano deveriam, sem dúvida, ser preferidos para a maioria das aplicações, porém, os de assento esférico são muito úteis em certos casos, para compensar pequenas inexatidões de fabricação das caixas. O rolamento destina-se a suportar carga axial em uma só direção (figura 3.11 e 3.13).

FIGURA 3.11 - Rolamento axial de esferas de escora simples. Fonte: Provenza (1988).

Rolamentos axiais de esferas de escora dupla: o rolamento axial de esferas de escora dupla tem duas carreias de esferas, uma para cada direção de carga, e três placas fixas são iguais as do rolamento de escora simples, podendo ser de assento plano ou esférico. O rolamento destina-se a resistir a cargas axiais de direção variável (figura 3.12 e 3.13).

FIGURA 3.12 - Rolamento axial de esferas de escora dupla. Fonte: Provenza (1988).

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FIGURA 3.13 - Rolamento axial de esferas de escora e sua aplicação.

Rolamentos axiais autocompensadores de rolos: o rolamento axial autocompensador de rolos tem uma carreira de rolos em posição oblíqua, os quais, guiados por um ressalto da placa móvel, giram sobre a superfície esférica da placa fixa. Em conseqüência, o rolamento possuir capacidade de carga muito grande e alinhamento automático perfeito. Graças a execução especial da superfície de apoio dos rolos no ressalto de guia, os rolos giram separados do ressalto por uma fina camada de óleo. O rolamento pode, por isso, girar a grande velocidade, mesmo suportando elevada carga. Contrariamente a outros rolamentos axiais, este pode, também, resistir a cargas radiais (figura 3.14).

FIGURA 3.14 Rolamento axial autocompensador de rolos. Fonte: Provenza (1988).

49

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Rolamentos de rolos cônicos de uma carreira de esferas: o rolamento de rolos cônicos, graças a posição oblíqua da pista, é especialmente adequado para resistir a cargas radiais e axiais. Para os casos em que a carga axial é muito importante, há uma série de rolamentos cujo ângulo é muito aberto. Esse rolamento deve ser montado contraposto a outro capaz de suportar os esforços axiais em sentido contrário. O rolamento é desmontável; tanto o anel interno com seus rolos e o anel externo, monta-se cada um separadamente (figura 3.15).

FIGURA 3.15 - Rolamento de rolos cônicos de uma carreira de esferas. Fonte: Provenza (1988).

Rolamento de agulhas: os rolamentos de agulhas, indicados para suportar esforços radiais intensos, são de pequena espessura, possibilitando, assim, o emprego de assentos mais leves e de dimensões reduzidas; apresentam alta rigidez, o que permitem que suportem maiores cargas com muito menor desgaste; funcionam silenciosamente, mesmo quando submetidos a regimes de altas rotações (figura 3.16).

FIGURA 3.16 - Rolamento de agulhas. Fonte: Provenza (1988).

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3.2.1.1 - Maiores causas de falhas prematuras nos rolamentos - Montagem incorreta 16% - Cerca de 16 % de todas as falhas prematuras nos

rolamentos são causadas por má montagem (usualmente impactos fortes) e pelo desconhecimento da disponibilidade das ferramentas de montagem corretas. Para uma montagem ou desmontagem correta e eficaz podem ser utilizados métodos mecânicos, hidráulicos ou térmicos. Montagem profissional, usando ferramentas e técnicas especializadas, é outro passo positivo para alcançar o máximo de duração das máquinas.

FIGURA 3.17 - Rolamento deformado não esfericamente. - Lubrificação inadequada 36% - Embora os rolamentos possam ser montados e esquecidos, cerca de 36 % das falhas prematuras são causadas por especificação incorreta e

aplicação inadequada do lubrificante. Inevitavelmente, qualquer rolamento privado de lubrificação adequada, falhará muito antes do limite da sua duração. Porque os rolamentos são geralmente os componentes menos acessíveis nas máquinas, a lubrificação negligenciada, muito freqüentemente constitui o problema. Sempre que a manutenção manual não seja viável, os sistemas de lubrificação totalmente automática podem ser especificados para uma lubrificação ótima.

FIGURA 3.18 - Rolamento deformado plasticamente com escamação.

- Contaminação 14% - Um rolamento é um componente de precisão que não funcionará

eficazmente a menos que tanto ele próprio como os seus lubrificantes estejam isolados de contaminação. E, dado que os rolamentos vedados, em inicialmente já lubrificados, são responsáveis só por uma pequena proporção de todos os rolamentos em uso, pelo menos 14% de todas as falhas prematuras são atribuídas aos problemas de contaminação.

FIGURA 3.19 - Rolamento com contaminante abrasivo.

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- Fadiga 34% - Sempre que as máquinas estejam sobrecarregadas, servidas

incorretamente ou sem apoio, os rolamentos sofrem as conseqüências, resultando em 34% de todas as falhas prematuras nos rolamentos. Pode-se evitar falhas súbitas ou inesperadas desde que os rolamentos negligenciados ou fatigados emitam sinais de alarme, que podem ser detectados e interpretados com a utilização do equipamento de monitorização de condição. A gama inclui instrumentos portáteis, sistemas fixos e software de gestão de dados para controlo de monitorização de condição periódica ou contínua de parâmetros chave de operação.

FIGURA 3.20 - Rolamento deformado com estrias de fadiga.

3.2.1.2 - Condições da máquina e do rolamento

Visando garantir uma longa vida do rolamento, é importante que se determine à condição da máquina e do rolamento durante a operação. Uma boa manutenção preventiva irá reduzir tanto as paradas da máquina, quanto os custos totais de manutenção. A variedade dos parâmetros mais importantes para a medição das condições da máquina em busca de um ótimo desempenho de rolamentos é: - Ruído - Temperatura - Velocidade - Vibrações - Alinhamento - Condição do óleo - Condição do rolamento 3.2.1.3 - Ferramentas para análise de rolamentos - Tacômetro ótico de função única ou múltipla

O tacômetro óptico permite medir rotações por processo óptico ou por contato. Pode ser equipado com sensor remoto e adaptador de contato. O tacômetro óptico é um sistema de medições de velocidades de alta qualidade, controlado por microprocessador.

Equipado com uma gama de acessórios, oferece uma excelente versatilidade de medições - rpm, m/min ou ft/min, intervalos de tempo entre resoluções ou ciclos e tempo acumulado total.

FIGURA 3.21 - Tacômetros.

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Estetoscópio digital

e alta qualidade que permite determinar problemas em partes de máquin

FIGURA 3.22 - Estetoscópio.

Verificador de óleo óleo detecta e mede a constante dielétrica do óleo. Comparando as

Medidor de vibrações rações é uma ferramenta de monitoramento de vibrações, de

FIGURA 3.24 – Medidor de vibrações.

-É um aparelho das pela detecção de ruídos ou vibrações. Composto por auscultadores, dois

comprimentos diferentes de sondas, ajuste de som e um CD de comparação previamente gravado, é o aparelho ideal para detecção de problemas em partes de máquinas ou avarias em rolamentos.

-

O verificador demedições obtidas em óleos da mesma marca usados e não usados, o verificador de óleo consegue determinar o grau de alteração na constante dielétrica do óleo. A alteração dielétrica está diretamente relacionada com a degradação e o nível de contaminação do óleo e permitirá ao usuário obter intervalos otimizados entre as mudanças de óleo e detectar maior desgaste da máquina assim como perda de propriedades do óleo lubrificante.

FIGURA 3.23 – Verificador de óleo. -

O medidor de vibmúltiplos parâmetros, capaz de medir as vibrações globais (causadas por problemas rotacionais e estruturais, tais como desbalanceamento, desalinhamento, falta de aperto, etc), e capaz de efetuar medições de envoltórias de aceleração, que mede a vibração em freqüências mais altas (vibração provocada por problemas em elementos rodantes em rolamentos ou em engrenagens). Ao efetuar as medições, o sinal de entrada do sensor da ferramenta é processado para produzir tanto as medições para cada ponto da máquina, quanto à vibração global e envoltórias de aceleração.

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.2.1.4 - Montagens e desmontagem de rolamentos

ontagens a frio: Falhas prematuras de rolamentos podem ser provocadas por montagem

lga excessiva, aperto demasiado;

3 Mincorreta. Problemas típicos que podem provocar falhas prematuras:

- Danos provocados durante a montagem; - Eixos e caixas fora das tolerâncias, ex: fo- Porcas de fixação que se soltam durante o funcionamento; - Rebarbas, danos nos eixos e caixas, arestas; - Rolamentos montados incorretamente.

FIGURA 3.25 – Montagem com interferência: eixo cilíndrico.

FIGURA 3.26 – Montagem com interferência: eixo cônico.

xtratores: São ferramentas especiais para remover rolamentos. E

FIGURA 3.27 – Chave gancho.

FIGURA 3.28 – Extrator com garra.

54

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FIGURA 3.29 – Extrator com martelo.

FIGURA 3.30 – Extrator para caixa cega.

ontagens a quente: A diferença de temperatura entre o rolamento e a caixa depende da

quecedores por indução (portátil): Permite o aquecimento de rolamentos com um

or até o rolamento;

.

M

magnitude da interferência e das dimensões do rolamento. Normalmente uma temperatura de 80 a 90 °C do rolamento, superior ao do eixo, é suficiente para montagem. Nunca se deve aquecer um rolamento a uma temperatura superior a 125 °C, porque o material pode sofrer alterações de diâmetro e de dureza. Deve evitar-se o sobreaquecimento local e em particular nunca se deve aquecer um rolamento usando chama diretamente.

FIGURA 3.31 – Montagem a quente. Adiâmetro interno de 20 até 100 mm e um peso máximo correspondente de 4 a 5 kg. O aquecedor está equipado com um controle de temperatura e de tempo. Utilizando um método de aquecimento por indução a alta freqüência, proporciona uma elevada eficiência. Também pode ser utilizado para aquecer componentes metálicos, tais como, engrenagens, polias, buchas e anéis de aperto.

- Leve e portátil (4,5 kg); - O usuário leva o aqueced- Eficiência de aquecimento acima de 85%; - Os componentes nunca ficam magnetizados

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FIGURA 3.32 – Aquecedores por indução.

.2.2 - Mancais de deslizamento

Os mancais de deslizamento são elementos de máquinas destinados a assegurar

FIGURA 3.33 – Mancal de deslizamento e suas partes.

Tanto os mancais de deslizamento, quanto os de rolamento dificilmente satisfazem todas a

Nos mancais de deslizamento, a área de lubrificação, relativamente grande, amorte

maioria dos mancais de deslizamento deve trabalhar a partir da formação da película do lubrificante, que dependendo do sistema adotado, apresentará um atrito de

3

movimentos rotativos ou lineares entre duas superfícies, com baixo nível de atrito. O elemento suportante é comumente chamado de casquilho ou guia e o elemento suportado de munhão, colar de encosto ou deslizador. Em função da direção da força, esses mancais dividem-se em mancais axiais ou de escora e mancais radiais ou de apoio. Também pode-se encontrar mancais deslizantes ou de guia, que tem a função de guiar um movimento segundo uma trajetória retilínea.

s requisições de um projeto, devendo o designer optar sempre para o que satisfaça o maior número das exigências de um projeto em específico. Há casos em que apenas mancais de deslizamento podem ser usados, outros, em que somente mancais de rolamento constituem uma boa solução e, finalmente, aqueles que qualquer dos tipos oferecem solução satisfatória.

ce mais facilmente vibrações e choques. Além disso, o ruído é muitas vezes menor e são menos sensíveis a choque e poeira. Podem ser desenvolvidos inteiriços ou bipartidos e, em qualquer dos casos, são de construção fácil e de simples fabricação, sendo os de grande diâmetros, consideravelmente mais baratos que os rolamentos. O uso de buchas ou casquilhos e lubrificantes permite reduzir os atrito e melhorar a rotação do eixo.

A

56

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partida

s buchas são geralmente cilindros ocos ou cônicos feitos de materiais macios

omo bronze, liga de alumínio e às vezes de plásticos. Servem para apoiar eixos ou guiar eixos n

sensivelmente mais elevado que em funcionamento normal. Acima de tudo, o atrito de escorregamento requer e consome muito mais lubrificante, exigindo, portanto, maiores cuidados na circulação do lubrificante e de manutenção.

Buchas

Ac

a direção axial. Elas podem ser de fricção radial para esforços radiais, de fricção axial para esforços axiais ou cônicos para ambos esforços.

FIGURA 3.34 – Tipos de buchas quanto à forma.

ície de contato, é necessário que a

lubrificação seja eficiente ou que o seja construído de material auto-lubrificante.

s mancais de deslizamento são preferíveis aos de rolamento quando: Há baixa rotação do eixo;

aixo; - Há im actos fortes e vibrações; e

o diâmetro é pequeno.

Em virtude das buchas terem uma superf

FIGURA 3.35 – Bucha e eixo.

O

-

- O nível de ruído deve ser bp

-Se desejam mancais bipartidos ou

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.3 - MOLAS

.3.1 - Introdução

emento de máquina que se caracteriza pela possibilidade de apresentar eformações relativamente grandes, sem que o limite de elasticidade do material seja

ultrapa

mostra duas molas helicoidais esquematizadas.

3 3

Mola é um eld

ssado. A maioria das molas é construída com materiais metálicos, porém, outros materiais podem ser usados, como os plásticos. As molas são usadas em máquinas para exercer forças, proporcionar flexibilidade e para armazenar ou absorver energia. Em geral, são classificadas quanto à forma (planas, helicoidais, quadradas, etc.) e quanto ao esforço (flexão ou torção).

FIGURA 3.36 - Molas. 3.3.2 - Tipos de molas Molas helicoidais A figura 3.37 e 3.38

FIGURA 3.37 – Aspecto construtivo de molas helicoidais de compressão.

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FIGURA 3.38 – Aspecto construtivo de molas helicoidais de tração.

As molas podem ser de tração ou de compressão. As molas de tração devem, necessariamente, possuir meios de transferir a carga do suporte para o corpo. Embora isso possa ser feito com uma peça roscada ou um gancho, essas soluções aumentam o custo do produto. Assim, geralmente emprega-se um dos métodos mostrados na figura 3.39.

FIGURA 3.39 - Esquemas para tracionamento de molas. Fonte. Provenza (1988).

FIGURA 3.40 – Molas helicoidais.

Em alguns casos, quando o projeto requer um comprimento inicial preciso da mola, ou quando se deseja que a primeira deformação só ocorra com uma força pré-estabelecida, as molas são fabricadas com uma pré-tensão. É importante que as molas tracionadas

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apresentem as espiras em contato umas com as outras quando descarregadas, de forma que, para afastá-las, seja necessário a aplicação de uma força. A figura 3.41 ilustra o efeito de deformação em uma mola causada por esforço de tração.

FIGURA 3.41 - Efeito de deformação em uma mola tracionada. Fonte. Bonjorno et. all. (1997). Um dos parâmetros de cálculo de mola, ou para determinar o dimensionamento de uma mola é a constante de mola “K”. Esta constante pode ser determinada como mostra a figura 3.40, na qual submete-se a mola a uma carga conhecida e verifica-se a deformação submetida, ou seja, divide-se a carga pela deformação.É importante que a carga não extrapole o limite elástico da mesma:

3

3

2

2

1

1

xF

xF

xFK ===

As molas pré-carregadas apresentam como vantagens a economia de espaço e, por

apresentarem espiras fechadas, a ausência do risco de enroscamento, fato este que permite que essas molas possam ser armazenadas à granel.

Já as molas de compressão, obrigatoriamente, devem ter as espirais afastadas entre si. O tipo de extremidade influiu no número de espiras inativas da mola, que devem ser subtraídas, em caso de cálculo, do número total de espiras.

Molas helicoidais de torção

FIGURA 3.42 – Mola helicoidal de torção.

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3.3.3 - Associação de molas

Molas helicoidais podem ser associadas, tanto em paralelo quanto em série. A associação mais usada é a em paralelo e, geralmente com uma montagem de molas concêntricas, que possam ter uma ou mais das seguintes finalidades: necessidade de grandes forças em pequenos espaços e, assegurar a continuidade de funcionamento (mesmo que precariamente) quando uma das molas venha a falhar.

FIGURA 3.43 – Molas em paralelo. Toda a mola possui uma constante K, advinda da lei de Hooke, que representa a

relação entre a força aplicada e a deformação produzida. Essa constante varia conforme for a associação das molas, conforme ilustram as equações 2 e 3. K = k1 + k2 + ... + kn associação em paralelo (equação 2)

nkkk

K 1...111

21

+++=

associação em série (equação 3)

3.3.4 - Materiais e fabricação de molas

Na fabricação de molas, são usados tanto processos a quente, quanto a frio. Essa escolha depende das dimensões, dos índices de curvatura da mola e das propriedades desejadas. Em geral, não se deve utilizar fio tratado termicamente se D / d for menor ou igual a 4 mm. Há uma grande variedade de materiais próprios para a confecção de molas, entre eles: aços carbono, aços liga, aços resistentes à corrosão, materiais não ferrosos como

teriais para molas através da observação das resistências à tração e, estas variam muito de acordo com o diâmetro do fio. Para a escolha do material, considera-se o serviço a que a mola estará sujeita:

bronze, latão, ligas de níquel, berílio. Pode-se comparar os ma

FIGURA 3.44 – Molas helicoidal cônica de secção retangular.

61

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- erviço leve: carga estática ou variação lenta, com a carga máxima incidida menos álvulas de segurança e

ertos tipos de acoplamentos.

locidade, suspensão de automóveis, máquinas em

-

de combustão interna, molas de martelos pneumáticos, etc.

confiab de projetar mo consideração uma confiabilidade maior, leva em consideração que as falhas

Sde 1000 vezes durante a vida útil da mola. Exemplos: vc

- Serviço médio: nesse grupo é agrupada a maioria das molas. A carga máxima incide de 1 000 a 100.000 vezes durante a vida esperada. Exemplos: freios, interruptores, regulares de vegeral, etc. Serviço pesado: deflexões rápidas e contínuas, com incidência da carga máxima acima de 100.000 vezes durante a vida útil da mola. Exemplos: molas de válvulas de motores

A maioria das molas é sujeita a cargas variáveis, que levam a fadiga, e a ilidade, nesses casos, pode ficar de difícil mensuração. Um método

las levando-se empodem ser devido, principalmente a defeitos superficiais, corrosão, tratamentos

térmicos impróprios e descarbonetação.

FIGURA 3.45 – Dimensionamento de uma mola helicoidal de tração.

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FIGURA 3.46 – Dimensionamento de uma mola helicoidal cônica.

FIGURA 3.47 – Dimensionamento de uma mola helicoidal cônica de secção retangular.

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3 - ELEMENTOS DE APOIO – MANCAIS E MOLAS ............................................... 43 3.1 - INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 43 3.2 - MANCAIS .............................................................................................................. 43

3.2.1 - Mancais de rolamento...................................................................................... 43 3.2.1.1 - Maiores causas de falhas prematuras nos rolamentos............................... 51 3.2.1.2 - Condições da máquina e do rolamento ..................................................... 52 3.2.1.3 - Ferramentas para análise de rolamentos.................................................... 52 3.2.1.4 - Montagens e desmontagem de rolamentos................................................ 54

3.2.2 - Mancais de deslizamento ................................................................................. 56 Buchas ..................................................................................................................... 57

3.3 - MOLAS................................................................................................................... 58 3.3.1 - Introdução ........................................................................................................ 58 3.3.2 - Tipos de molas.................................................................................................. 58

Molas helicoidais..................................................................................................... 58 Molas helicoidais de torção ..................................................................................... 60

3.3.3 - Associação de molas ........................................................................................ 61 3.3.4 - Materiais e fabricação de molas...................................................................... 61

FIGURA 3. 1 - Rolamento fixo de uma carreira de esferas. Fonte: Provenza (1988). ....... 43 FIGURA 3. 2 – Esboço em corte do rolamento fixo de uma carreira de esferas. ............... 44 FIGURA 3.3 - Rolamento autocompensador de esferas. Fonte: Provenza (1988).............. 44 FIGURA 3.4 - Rolamento autocompensador de esferas e aplicação .................................. 45 FIGURA 3.5 - Rolamento de rolos cilíndricos. Fonte: Provenza (1988). ........................... 45 FIGURA 3.6 - Rolamento de rolos cilíndricos e sua aplicação........................................... 45 FIGURA 3.7 - Rolamento autocompensador de rolos. Fonte: Provenza (1988)................. 46 FIGURA 3.8 - Rolamento autocompensador de rolos e sua aplicação. .............................. 46 FIGURA 3.9 - Rolamento de contato angular. Fonte: Provenza (1988). ............................ 47 FIGURA 3.10 - Rolamento de contato angular de duas carreiras de esferas. Fonte:

Provenza (1988)........................................................................................................... 47 FIGURA 3.11 - Rolamento axial de esferas de escora simples. Fonte: Provenza (1988)... 48 FIGURA 3.12 - Rolamento axial de esferas de escora dupla. Fonte: Provenza (1988). ..... 48 FIGURA 3.13 - Rolamento axial de esferas de escora e sua aplicação............................... 49 FIGURA 3.14 Rolamento axial autocompensador de rolos. Fonte: Provenza (1988). ....... 49 FIGURA 3.15 - Rolamento de rolos cônicos de uma carreira de esferas. Fonte: Provenza

(1988). ......................................................................................................................... 50 FIGURA 3.16 - Rolamento de agulhas. Fonte: Provenza (1988)........................................ 50 FIGURA 3.17 - Rolamento deformado não esfericamente. ................................................ 51 FIGURA 3.18 - Rolamento deformado plasticamente com escamação.............................. 51 FIGURA 3.19 - Rolamento com contaminante abrasivo. ................................................... 51 FIGURA 3.20 - Rolamento deformado com estrias de fadiga. ........................................... 52 FIGURA 3.21 - Tacômetros. ............................................................................................... 52 FIGURA 3.22 - Estetoscópio............................................................................................... 53 FIGURA 3.23 – Verificador de óleo. .................................................................................. 53 FIGURA 3.24 – Medidor de vibrações. .............................................................................. 53

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FIGURA 3.25 – Montagem com interferência: eixo cilíndrico........................................... 54 FIGURA 3.26 – Montagem com interferência: eixo cônico. .............................................. 54 FIGURA 3.27 – Chave gancho. .......................................................................................... 54 FIGURA 3.28 – Extrator com garra. ................................................................................... 54 FIGURA 3.29 – Extrator com martelo. ............................................................................... 55 FIGURA 3.30 – Extrator para caixa cega............................................................................ 55 FIGURA 3.31 – Montagem a quente................................................................................... 55 FIGURA 3.32 – Aquecedores por indução. ........................................................................ 56 FIGURA 3.33 – Mancal de deslizamento e suas partes. ..................................................... 56 FIGURA 3.34 – Tipos de buchas quanto à forma. .............................................................. 57 FIGURA 3.35 – Bucha e eixo. ............................................................................................ 57 FIGURA 3.36 - Molas. ........................................................................................................ 58 FIGURA 3.37 – Aspecto construtivo de molas helicoidais de compressão........................ 58 FIGURA 3.38 – Aspecto construtivo de molas helicoidais de tração. ................................ 59 FIGURA 3.39 - Esquemas para tracionamento de molas. Fonte. Provenza (1988). ........... 59 FIGURA 3.40 – Molas helicoidais. ..................................................................................... 59 FIGURA 3.41 - Efeito de deformação em uma mola tracionada. Fonte. Bonjorno et. all.

(1997). ......................................................................................................................... 60 FIGURA 3.42 – Mola helicoidal de torção. ........................................................................ 60 FIGURA 3.43 – Molas em paralelo..................................................................................... 61 FIGURA 3.44 – Molas helicoidal cônica de secção retangular. ......................................... 61 FIGURA 3.45 – Dimensionamento de uma mola helicoidal de tração. .............................. 62 FIGURA 3.46 – Dimensionamento de uma mola helicoidal cônica. .................................. 63 FIGURA 3.47 – Dimensionamento de uma mola helicoidal cônica de secção retangular. 63

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Elementos de Máquinas