Elementos de Máquina: Elementos de Junção Por Meios de Parafuso

Elementos de Máquinas

U N I D A D E 4 – E L E M E N TO S D E J U N Ç Ã O

J U N Ç Ã O P O R M E I O D E PA R A F U S O S

( D I M E N S IO N A M E N TO )

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Plano de Aula – Estrutura do Conteúdo

Junção por Meio de Parafusos (Dimensionamento)

1. Junta Parafusada sob Carga de Tração

1.1 Cálculo da Rigidez da Junta Parafusada (parafuso e membros)

1.2 Cálculo da Força de Pré-Carga

1.3 Cálculo do Torque para garantir a Força de Pré-Carga

1.4 Cálculo da Tensão Atuante no Parafuso

2. Junta Parafusada sob Carga de Cisalhamento

2.1 Cálculo da Força atuante no parafuso para juntas com cargas não excêntricas

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Dimensionamento de parafusos

 O dimensionamento, na realidade, é uma seleção dos elementos de fixação, uma vez que os parafusos, porcas, etc. são elementos

padronizados e também comerciais.

 A única especificação não padronizada é a profundidade do furo roscado, que será definida para cada aplicação. O comprimento ideal de parafusos de porca é aquele no qual somente uma ou duas roscas se projetam da porca depois que ela é apertada.

 Em geral, os parafusos são dimensionados ou à tração ou ao

cisalhamento, sendo que estes casos ocorrem de forma diferente de solicitações.

OBS: Furos de parafusos de porca podem ter rebarbas ou extremidades afiadas após o processo. Elas podem cortar no filete e aumentar a concentração de tensão. Portanto, arruelas sempre devem ser usadas para evitar isso.

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1. Junta parafusada sob carga de tração

O propósito de uma parafuso de

porca é travar duas ou mais partes

juntas (membros).

Torcendo

a

porca

estica-se

o

parafuso para produzir a força de

retenção (chamada de pré-carga).

Se a porca não se afouxar, a tensão

no parafuso permanece como a pré-

carga ou força de travamento.

A

pré-carga

produz

tração

no

parafuso

e

compressão

no

membros.

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Cálculo da Rigidez do Parafuso

Para determinar as tensões envolvidas é necessário obter o coeficiente de rigidez do parafuso e dos membros:

lt

ld

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Cálculo da Rigidez do Parafuso

Cálculo da Rigidez do Parafuso

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Cálculo da Rigidez dos Membros

A rigidez dos membros (km) é dada por:

𝑘

𝐵𝑑 𝑙)

𝑚 = 𝐸 ∙ 𝑑 ∙ 𝐴 ∙ 𝑒(

Onde: 𝑙 é o agarre (soma da espessura de cada chapa e arruelas).

d é o diâmetro do parafuso.

E é o módulo de elasticidade/ módulo elástico

*Equação válida para membros de mesmo material.

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Cálculo da Força de Pré-Carga

Considerando o que ocorre quando uma carga externa P de tração, é aplicada a uma conexão de parafuso e porca. Deve-se assumir, naturalmente, que a força de engaste, a qual chamaremos de pré-carga Fi, foi corretamente aplicada apertando-se a porca antes de P fosse a plicada. A nomenclatura empregada é a seguinte: 𝐹𝑖 → Pré-carga

𝑃 → Carga Externa de Tração

A pré-carga é a carga máxima (força) que um

parafuso pode aguentar sem adquirir uma

deformação permanente.

Ela tem as seguintes funções:

• Evitar que união se separe por aplicação de uma

força normal exterior (P).

• Evitar deslocamento relativo das peças ligadas,

através da criação de uma força de atrito

suficiente (entre as peças).

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