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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/
I
ÍNDICE ANALÍTICO
ÍNDICE ANALÍTICO ................................................................................................ I
ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................ II
- ANÉIS ELÁSTICOS E ARRUELAS 1 - ELEMENTOS DE FIXAÇÃO: PARAFUSOS, PORCAS, PINOS, REBITES,
- 1.1 - INTRODUÇÃO
- 1.2 - PORCAS E PARAFUSOS
- 1.3 – ARRUELAS E ANÉIS ELÁSTICOS
- 1.4 – REBITES E PINOS
- ENGRENAGENS E CAMES 2 - ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO – POLIAS, CORREIAS, CORRENTES,
- 2.1 - INTRODUÇÃO
- 2.2 - POLIAS.....................................................................................................
- 2.3 - CORREIAS
- 2.4 - CORRENTES
- 2.5 – CABOS
- 2.6 – ENGRENAGENS
- 2.7 – CAMES
- 3 - ELEMENTOS DE APOIO – MANCAIS E MOLAS
- 3.1 - INTRODUÇÃO
- 3.2 - MANCAIS
- 3.2.1 - Mancais de rolamento
- 3.2.1.1 - Maiores causas de falhas prematuras nos rolamentos
- 3.2.1.2 - Condições da máquina e do rolamento
- 3.2.1.3 - Ferramentas para análise de rolamentos....................................................
- 3.2.1.4 - Montagens e desmontagem de rolamentos................................................
- 3.2.2 - Mancais de deslizamento
- 3.3 - MOLAS
- 3.3.1 - Introdução
- 3.3.2 - Tipos de molas
- Molas helicoidais
- Molas helicoidais de torção
- 3.3.3 - Associação de molas
- 3.3.4 - Materiais e fabricação de molas.........................................................
- FIGURA 1.1 - Nomenclaturas usuais. Fonte: Provenza (1988). ÍNDICE DE FIGURAS
- FIGURA 1.2 - Nomenclaturas usuais. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 1.3 - Parafusos. Fonte: Niemann (1971)..............................................................
- FIGURA 1.4 - Fixação de tampas por parafusos. Fonte: Niemann (1971).
- FIGURA 1.5 - Porcas. Fonte: Niemann (1971).
- FIGURA 1.6 - Travamentos de segurança. Fonte: Niemann (1971).
- FIGURA 1.7 - Parafusos distanciadores. Fonte: Niemann (1971).......................................
- FIGURA 1.8 - Tipos de travamento e parafusos diferenciais. Fonte: Niemann (1971).
- FIGURA 1.9 - Parafusos em movimento. Fonte: Niemann (1971).
- FIGURA 1.10 - Parafusos sextavados. Fonte: Provenza (1988)..........................................
- FIGURA 1.11 - Parafusos diversos. Fonte: Provenza (1988)..............................................
- FIGURA 1.12 - Parafusos de fixação. Fonte: Provenza (1988)...........................................
- FIGURA 1.13 - Extremidades interiores dos parafusos. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 1.14 - Parafusos passantes para madeira. Fonte: Provenza (1988).......................
- FIGURA 1.15 - Parafusos para madeira com rosca soberba. Fonte: Provenza (1988).........
- FIGURA 1.16 - Porcas. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 1.17 - Porcas. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 1.18 – Rosca métrica.
- FIGURA 1.19 – Rosca witworth.
- FIGURA 1.20 – Dimensões da rosca.
- FIGURA 1.21 – Conjunto de fixação.
- FIGURA 1.22 – Tipos de arruelas....................................................................................
- FIGURA 1.23 – Anel elástico.
- FIGURA 1.24 – Fixação de lonas.
- FIGURA 1.25 – Tipos de rebites......................................................................................
- FIGURA 1.26 – Estampo.
- FIGURA 1.27 – Repuxador.
- FIGURA 1.28 – Rebitadeira pneumática..........................................................................
- FIGURA 1.29 – Dimensões do rebite...............................................................................
- FIGURA 1.30 – Pino e cavilha.........................................................................................
- FIGURA 1.31 – Tipos de pinos........................................................................................
- FIGURA 1.32 – Tipos de cavilhas.
- FIGURA 1.33 – Chaveta..................................................................................................
- FIGURA 1.34 – Tipos de ajustes de chaveta.
- FIGURA 2.1 - Sistema de transmissão............................................................................. III
- FIGURA 2.2 – Corte de polia plana e polia abaulada.
- FIGURA 2.3 – Corte de polia trapezoidal.
- FIGURA 2.4 – Tipos de polias.........................................................................................
- FIGURA 2.5 – Correia trapezoidal ou em “V”.................................................................
- FIGURA 2.6 – Correia dentada........................................................................................
- FIGURA 2.7 – Esticador de correia.
- FIGURA 2.8 – Transmissão por corrente.
- FIGURA 2.9 - Correntes. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.10 - Rodas para correntes. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.11 – Sistemas de elevação e transporte.
- FIGURA 2.12 – Partes do cabo........................................................................................
- FIGURA 2.13 – Tipos do cabo.........................................................................................
- FIGURA 2.14 – Engrenagens de dente reto.
- FIGURA 2.15 – Engrenagem cilíndrica de dentes retos. Fonte: Provenza (1988).............
- FIGURA 2.16 – Engrenagem cilíndrica de dentes retos. Fonte: Provenza (1988).............
- FIGURA 2.17 – Detalhe da engrenagem cilíndrica de dentes retos.
- FIGURA 2.18 – Esquema da cremalheira de dentes retos.
- FIGURA 2.19 – Engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.20 – Engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.21 – Detalhe da engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.21 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.22 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.23 – Engrenagens cônicas a 90^0 Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.24 – Engrenagens cônicas a 75^0 Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.25 – Engrenagens cônicas a 120^0 Fonte: Provenza (1988).............................
- FIGURA 2.26 – Coroa e rosca sem fim.. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.27 – Coroa e rosca sem fim. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.28 – Engrenagens helicoidais de eixos ortogonais. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.29 – Engrenagens helicoidais de eixos ortogonais. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.30 – Engrenagens helicoidais de eixos reversos. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.31 – Engrenagens helicoidais de eixos reversos. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 2.32 – Came.
- FIGURA 2.33 – Came de disco com diferentes extremidades.
- FIGURA 2.34 – Came de Tambor....................................................................................
- FIGURA 2.35 – Came frontal.
- FIGURA 2.36 – Came de palminha.
- FIGURA 3. 1 - Rolamento fixo de uma carreira de esferas. Fonte: Provenza (1988). IV
- FIGURA 3. 2 – Esboço em corte do rolamento fixo de uma carreira de esferas.
- FIGURA 3.3 - Rolamento autocompensador de esferas. Fonte: Provenza (1988).............
- FIGURA 3.4 - Rolamento autocompensador de esferas e aplicação
- FIGURA 3.5 - Rolamento de rolos cilíndricos. Fonte: Provenza (1988)...........................
- FIGURA 3.6 - Rolamento de rolos cilíndricos e sua aplicação.
- FIGURA 3.7 - Rolamento autocompensador de rolos. Fonte: Provenza (1988)................
- FIGURA 3.8 - Rolamento autocompensador de rolos e sua aplicação.
- FIGURA 3.9 - Rolamento de contato angular. Fonte: Provenza (1988)............................
- Provenza (1988). FIGURA 3.10 - Rolamento de contato angular de duas carreiras de esferas. Fonte:
- FIGURA 3.11 - Rolamento axial de esferas de escora simples. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 3.12 - Rolamento axial de esferas de escora dupla. Fonte: Provenza (1988)......
- FIGURA 3.13 - Rolamento axial de esferas de escora e sua aplicação.
- FIGURA 3.14 Rolamento axial autocompensador de rolos. Fonte: Provenza (1988)........
- (1988). FIGURA 3.15 - Rolamento de rolos cônicos de uma carreira de esferas. Fonte: Provenza
- FIGURA 3.16 - Rolamento de agulhas. Fonte: Provenza (1988).
- FIGURA 3.17 - Rolamento deformado não esfericamente.
- FIGURA 3.18 - Rolamento deformado plasticamente com escamação.............................
- FIGURA 3.19 - Rolamento com contaminante abrasivo...................................................
- FIGURA 3.20 - Rolamento deformado com estrias de fadiga...........................................
- FIGURA 3.21 - Tacômetros.............................................................................................
- FIGURA 3.22 - Estetoscópio.
- FIGURA 3.23 – Verificador de óleo.
- FIGURA 3.24 – Medidor de vibrações.............................................................................
- FIGURA 3.25 – Montagem com interferência: eixo cilíndrico.
- FIGURA 3.26 – Montagem com interferência: eixo cônico.
- FIGURA 3.27 – Chave gancho.
- FIGURA 3.28 – Extrator com garra.
- FIGURA 3.29 – Extrator com martelo.
- FIGURA 3.30 – Extrator para caixa cega.
- FIGURA 3.31 – Montagem a quente................................................................................
- FIGURA 3.32 – Aquecedores por indução.......................................................................
- FIGURA 3.33 – Mancal de deslizamento e suas partes.
- FIGURA 3.34 – Tipos de buchas quanto à forma.............................................................
- FIGURA 3.35 – Bucha e eixo.
- FIGURA 3.36 - Molas.
- FIGURA 3.37 – Aspecto construtivo de molas helicoidais de compressão.......................
- FIGURA 3.38 – Aspecto construtivo de molas helicoidais de tração................................
- FIGURA 3.39 - Esquemas para tracionamento de molas. Fonte. Provenza (1988).
- FIGURA 3.40 – Molas helicoidais.
- (1997). FIGURA 3.41 - Efeito de deformação em uma mola tracionada. Fonte. Bonjorno et. all.
- FIGURA 3.42 – Mola helicoidal de torção.......................................................................
- FIGURA 3.43 – Molas em paralelo..................................................................................
- FIGURA 3.44 – Molas helicoidal cônica de secção retangular.........................................
- FIGURA 3.45 – Dimensionamento de uma mola helicoidal de tração..............................
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Curso de Desenho Industrial – Design Fabricação II Prof. Paulo C. Ferroli e Prof. Cláudio Roberto Losekann.
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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Curso de Desenho Industrial – Design Fabricação II Prof. Paulo C. Ferroli e Prof. Cláudio Roberto Losekann.
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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Curso de Desenho Industrial – Design Fabricação II Prof. Paulo C. Ferroli e Prof. Cláudio Roberto Losekann.
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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Curso de Desenho Industrial – Design Fabricação II Prof. Paulo C. Ferroli e Prof. Cláudio Roberto Losekann.
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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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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Curso de Desenho Industrial – Design Fabricação II Prof. Paulo C. Ferroli e Prof. Cláudio Roberto Losekann.
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) d 1 = diâmetro menor do parafuso (diâmetro do núcleo) d 2 = 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 D 1 = diâmetro menor da porca D 2 = 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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Exemplo - Calcular o diâmetro menor de um parafuso (d 1 ) para uma rosca de diâmetro externo (d) de 10 mm e passo (p) de 1,5 mm. Cálculo: d 1 = d - 1,2268P Substituindo os valores dessa fórmula: d 1 = 10 - 1,2268.1, d 1 = 10 - 1, d 1 = 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.
