trabalho de produção mecânica elementos de máquina
TRANSCRIPT
1
Franciele Patrícia da Silva Muchick
Elementos de Máquina
Trabalho de Pesquisa
apresentado em cumprimento às
exigências da disciplina de Produção
Mecânica, para a obtenção de méritos
na mesma.
Orientador: Albert Figueiredo da Costa
Faculdade de Tecnologia Luiz Adelar Scheuer – SENAI/CIDT
Juiz de Fora, 2008
2
Sumário
1. Introdução: Elementos de Máquina
1.1-Definição..............................................................................7
2. Elementos de Fixação
2.1- Definição.............................................................................7
2.2- Tipos...................................................................................7
o 2.2.1- Parafusos......................................................................8
2.2.1.1-Definição..................................................................8
2.2.1.2- Partes do parafuso..................................................8
2.2.1.3- Tipos de parafusos quanto a sua função...............10
2.2.1.4- tipos de parafuso , suas aplicações e materiais....12
o 2.2.3- Rebites........................................................................17
2.2.3.1- Definição................................................................17
2.2.3.2- Partes do rebite......................................................17
2.2.3.3- Materiais de fabricação e aplicações gerais..........17
2.2.3.4- Tipos de rebite em função do formato da cabeça..17
2.3.3.5- Rebites especiais...................................................19
o 2.2.4- Pinos............................................................................22
2.2.4.1- Definição................................................................22
2.2.4.2- Materiais de fabricação..........................................22
2.2.4.3- Tipos e Aplicações.................................................22
o 2.2.5- Cavilhas.......................................................................24
2.2.5.1- Definição................................................................24
2.2.5.2- Tipos e Aplicações.................................................24
o 2.2.6- Cupilhas.......................................................................25
2.2.6.1- Definição................................................................25
2.2.6.2- Material de fabricação e aplicação........................26
2.2.6.3- Pinos Cupilhados..................................................26
o 2.2.7- Porcas.........................................................................27
2.2.7.1- Definição..............................................................27
2.2.7.2- Estrutura da porca................................................27
3
2.2.7.3- Materiais de fabricação, tipos e aplicações..........28
o 2.2.8- Arruelas......................................................................31
2.2.8.1- Definição..............................................................31
2.2.8.2- Materiais de fabricação........................................31
2.2.8.3- Tipos e Aplicações...............................................32
o 2.2.9-Anéis elásticos............................................................35
2.2.9.1-Definição...............................................................35
2.2.9.2- Material de fabricação..........................................36
2.2.9.3- Tipos e Aplicações...............................................36
2.2.9.4- Características importantes observadas..............37
o 2.2.10- Chavetas..................................................................37
2.2.10.1- Definição............................................................37
2.2.10.2- Materiais de fabricação e aplicações gerais......38
2.2.10.3- Tipos e Aplicações.............................................38
3- Elementos de apoio
3.1- Definição.........................................................................42
3.2- Tipos de elementos de apoio..........................................43
o 3.2.1- Buchas.......................................................................43
3.2.1.1- Definição..............................................................43
3.2.1.2- Materiais de fabricação........................................43
3.2.1.3- Tipos e suas aplicações.......................................43
o 3.2.2- Guias..........................................................................46
3.2.2.1- Definição...............................................................46
3.2.2.2- Materiais de fabricação.........................................46
3.2.2.3- Tipos e suas aplicações........................................46
o 3.2.3- Rolamentos.................................................................48
3.2.3.1- Definição...............................................................48
3.2.3.2- Materiais de fabricação.........................................49
3.2.3.3- Tipos e suas aplicações........................................49
o 3.2.4- Mancais.......................................................................53
3.2.4.1- Definição................................................................53
3.2.4.2- Materiais de fabricação..........................................53
3.2.4.3- Tipos e aplicações.................................................53
4- Elementos de transmissão
4
4.1- Definição...........................................................................54
4.2- Tipos de elementos de transmissão.................................54
o 4.2.1- Correias.....................................................................55
4.2.1.1- Definição..............................................................55
4.2.1.2- Materiais de fabricação........................................55
4.2.1.3- As Polias..............................................................55
4.2.1.4- Tipos e aplicações...............................................57
o 4.2.2- Corrente.....................................................................59
4.2.2.1- Definição..............................................................59
4.2.2.2- Materiais de fabricação........................................59
4.2.2.3- Tipos e suas aplicações.......................................59
o 4.2.3- Cabos.........................................................................62
4.2.3.1- Definição...............................................................62
4.2.3.2- Construção............................................................62
4.2.3.3- Tipos de distribuição dos fios................................63
4.2.3.4- Tipos de alma........................................................63
4.2.3.5- Tipos de torção......................................................64
4.2.3.6- Fixação dos cabos.................................................65
4.2.3.7- Algumas aplicações...............................................65
o 4.2.4-Rodas de atrito.............................................................66
4.2.4.1- Definição................................................................66
4.2.4.2- Materiais de fabricação..........................................66
4.2.4.3- Aplicações..............................................................66
o 4.2.5- Engrenagens................................................................67
4.2.5.1-Definição..................................................................67
4.2.5.2- Materiais de fabricação...........................................67
4.2.5.3- Estrutura da engrenagem.......................................67
4.2.5.4- Tipos e aplicações..................................................68
o 4.2.6- Came............................................................................74
4.2.6.1- Definição.................................................................74
4.2.6.2- Materiais de fabricação...........................................74
4.2.6.3- Tipos e Aplicações..................................................74
5- Elementos elásticos: As molas
5.1- Definição............................................................................77
5
5.2- Materiais de fabricação......................................................77
5.3- Tipos e Aplicações.............................................................78
6- Elementos de vedação
6.1- Definição.............................................................................84
6.2- Aspectos que devem ser verificados..................................84
6.3- Tipos de elementos de vedação.........................................84
o 6.3.1- Guarnições....................................................................84
6.3.1.1- Definição..................................................................84
6.3.1.2- Materiais de fabricação............................................84
6.3.1.3- Tipos e aplicações...................................................85
o 6.3.2-Gaxetas..........................................................................86
6.3.2.1- Definição..................................................................86
6.3.2.2- Materiais de fabricação............................................86
6.3.2.3- Tipos e aplicações....................................................86
o 6.3.3- Retentores......................................................................87
6.3.3.1- Definição...................................................................87
6.3.3.2- Materiais de fabricação.............................................87
6.3.3.3- Aplicações e tipos.....................................................88
Bibliografia.............................................................................91
6
1- Introdução: Elementos de Máquina
1.1-Definição:
São todos os elementos, ou seja, partes, que compõem a máquina como
um todo. Estes podem ser:
Elementos de Fixação;
Elementos de Apoio;
Elementos de Transmissão;
Elementos Elásticos;
Elementos de Vedação;
2- Elementos de Fixação:
2.1- Definição:
São elementos utilizados na mecânica com o objetivo de unir peças.
Esta união pode ser de dois tipos: Móvel ou Permanente.
União Móvel: Neste caso os elementos de fixação podem ser colocados
ou retirados do conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas.
É o caso, por exemplo, de uniões feitas com parafusos, porcas e arruelas.
União Permanente: Neste caso, os elementos de fixação, uma vez
instalados, não podem ser retirados sem que fiquem inutilizados. É o caso, por
exemplo, de uniões feitas com rebites e soldas.
Os elementos de fixação, geralmente, são os componentes mais frágeis
da máquina, sendo assim, para que se possa projetar um conjunto mecânico é
preciso escolher o elemento de fixação adequado ao tipo de peças que irão ser
unidas ou fixadas, com o intuito de evitar concentração de tensões que
poderão causar ruptura por fadiga nas mesmas.
2.2- Tipos:
Existem diversos tipos de elementos de fixação, dentre eles: parafusos,
rebites, porcas, arruelas, cavilhas, cupilhas, chavetas, anéis elásticos e pinos .
7
2.2.1- Parafusos:
2.2.1.1- Definição:
Parafusos são elementos de fixação, empregados na união
não permanente de peças, isto é, as peças podem ser montadas e
desmontadas facilmente, bastando apertar e desapertar os
parafusos que as mantêm unidas. Os parafusos podem
normalmente ser removidos e reintroduzidos sem reduzir sua
eficácia. Têm um poder de fixação maior do que pregos e permitem
a desmontagem e reutilização.
2.2.1.2- Partes do parafuso:
Um parafuso consiste em um eixo, podendo ser cilindrico ou cônico,
conhecido como corpo, onde encontra-se a rosca (conjunto de filetes que
proporcionam movimento ao elemento), em uma cabeça, que pode apresentar-
se em diversos tipos, e em uma extremidade.
Corpo : Este pode apresentar-se totalmente ou parcialmente rosqueado.
Com corpos cilíndricos ou cônicos.
Figura 1: Parafusos
Figura 2: Partes do Parafuso
Figura 3: Corpos rosqueado e parcialmente rosqueado.
Figura 4: Corpos
8
A rosca é um dos elementos mais importantes dos corpos dos
parafusos. Constituídas por conjuntos de filetes são as responsáveis pela
realização do movimento.
Cabeça: Existem diversos formas de cabeça, bem como de dispositivos
de atarraxamento.
Tabela 1: Tipos de Roscas e suas Aplicações
Figura 5: Formas de cabeça e dispositivos de atarraxamento.
9
Há ainda os parafusos que não possuem cabeça, sendo
conhecidos como prisioneiros.
Extremidade: São confeccionadas de acordo com a
aplicação do parafuso. Podem ser planas, boleadas ou chanfradas.
2.2.1.3- Tipos de Parafusos quanto a sua função:
Há uma enorme variedade de parafusos que podem ser diferenciados
pelo formato da cabeça, do corpo e da extremidade, bem como por seu modo
de atarraxamento. Essas diferenças, determinadas pela função dos parafusos,
permite classificá-los em quatro grandes grupos: parafusos passantes,
parafusos não-passantes, parafusos de pressão, parafusos prisioneiros.
Parafusos passantes:
Estes parafusos atravessam, de um lado a outro as peças a serem
unidas, passando livremente nos furos. Dependendo do serviço, esses
parafusos, além das porcas, utilizam arruelas e contra porcas como acessórios.
Os parafusos passantes apresentam-se com cabeça ou sem cabeça.
Figura 7: Extremidades
Figura 6: Prisioneiro
Figura 8: Parafusos Passantes
10
Parafusos não-passantes
São parafusos que não utilizam porcas. O papel de porca é
desempenhado pelo furo roscado, feito numa das peças a ser unida.
Parafusos de pressão:
Estes parafusos são fixados por meio de pressão. A pressão é exercida
pelas pontas dos parafusos contra a peça a ser fixada.
Os parafusos de pressão podem apresentar cabeça ou não.
Parafusos Prisioneiros
São parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades,
sendo recomendados nas situações que exigem montagens e desmontagens
freqüentes. Em tais situações, o uso de outros tipos de parafusos acaba
danificando a rosca dos furos.
As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes ou
sentidos opostos, isto é, um horário e o outro anti-horário.
Figura 9: Parafusos não-passantes
Figura 10: Parafusos de Pressão
Figura11: Parafusos Prisioneiros.
11
2.2.1.4- Tipos de parafusos bastante usados na mecânica, suas aplicações e
matérias com os quais são fabricados:
Parafuso de cabeça sextavada:
Aplicação: Em geral, esse tipo de parafuso é utilizado em uniões em que
se necessita de um forte aperto da chave de boca ou estria.
Este parafuso pode ser usado com ou sem rosca. Quando usado sem
rosca, o rosqueamento é feito na peça. São confeccionados, geralmente, em
aço carbono ou aço inoxidável.
Parafusos com sextavado interno
De cabeça cilíndrica e sextavado interno:
Figura 12: Parafuso cabeça sextavada
Figura 13: Aplicações_ Com rosca e sem rosca.
Figura 14: Sextavado interno cabeça cilíndrica.
12
Aplicação: Este tipo de parafuso é utilizado em uniões que exigem um
bom aperto, em locais onde o manuseio de ferramentas é difícil devido à falta
de espaço.
Estes parafusos são fabricados em aço e tratados termicamente para
aumentar sua resistência à torção.
Sem cabeça e com sextavado interno:
Aplicação: Em geral, esse tipo de parafuso é utilizado para travar
elementos de máquinas. Por ser um elemento utilizado para travar elementos
de máquinas, esses parafusos são fabricados com diversos tipos de pontas, de
acordo com sua utilização.
Parafusos com fenda:
De cabeça escareada chata com fenda:
Figura 15: Sextavado interno sem cabeça.
Figura 16: Tipos de Pontas.
13
Aplicação: São fabricados em aço, aço inoxidável, cobre, latão, etc. Este tipo de parafuso é muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços e onde a cabeça do parafuso não pode exceder a superfície da peça.
De cabeça redonda com fenda:
Aplicação: Esse tipo de parafuso é muito empregado em montagens que
não sofrem grandes esforços. Possibilita melhor acabamento na superfície.
São fabricados em aço, cobre e ligas, como latão.
De cabeça cilíndrica boleada com fenda:
Aplicação: É utilizado na fixação de elementos nos quais existe a
possibilidade de se fazer um encaixe profundo para a cabeça do parafuso, e a
necessidade de um bom acabamento na superfície dos componentes. Trata-se
de um parafuso cuja cabeça é mais resistente do que as outras de sua classe.
São fabricados em aço, cobre e ligas, como latão.
De cabeça escareada boleada com fenda:
Figura 17: Parafuso com fenda cabeça escareada chata.
Figura 18: Parafuso com fenda cabeça redonda.
Figura 19: Parafuso com fenda cabeça boleada.
14
Aplicação: São geralmente utilizados na união de elementos cujas
espessuras sejam finas e quando é necessário que a cabeça do parafuso fique
embutida no elemento. Permitem um bom acabamento na superfície. São
fabricados em aço, cobre e ligas como latão.
Parafusos com fenda cruzada (Phillips)
Aplicação: São geralmente auto-atarraxantes, tem rosca de passo largo
em um corpo cônico e é fabricado em aço temperado. Pode ter ponta ou não
As cabeças têm formato redondo, em latão ou chanfradas e apresentam fendas
normalmente em cruz (tipo Phillips).
Este tipo de parafuso elimina a necessidade de um furo roscado ou de
uma porca, pois molda a rosca no material a que é preso.
Sua utilização principal é na montagem de peças feitas de chapas de
metal de pequena espessura, peças fundidas macias e plásticas.
Parafusos com rosca soberba:
Figura 20: Parafuso com fenda cabeça escareada boleada.
Figura 21: Parafuso fenda cruzada.
15
Aplicação: Este tipo de parafuso também é utilizado com auxílio de
buchas plásticas. O conjunto, parafuso-bucha é aplicado na fixação de
elementos em bases de alvenaria. Quanto à escolha do tipo de cabeça a ser
utilizado, leva-se em consideração a natureza da união a ser feita.
São fabricados em aço e tratados superficialmente para evitar efeitos oxidantes
de agentes naturais.
Figura 22: Parafusos com rosca soberba
16
2.2.3 – Rebites:
2.2.3.1- Definição:
Rebites são elementos de fixação utilizados em uniões de caráter
permanente, como chapas e perfis laminados. Quando retirados não podem
ser reaproveitados.
2.2.3.2_ Partes do Rebite:
Cabeça - Parte saliente e achatada do rebite, Parte de acabamento.
Ponta - Extremidade oposta à cabeça, e que vem a ser deformada
Espiga - O "corpo" do rebite, Em formato cilíndrico.
2.2.3.3- Materiais de Fabricação e Aplicações Gerais:
Os rebites são peças fabricadas em aço, alumínio,
cobre ou latão. Unem rigidamente peças ou chapas,
principalmente, em estruturas metálicas, de reservatórios,
caldeiras, máquinas, navios, aviões, veículos de transporte
e treliças.
2.2.3.4- Tipos de Rebites em função do formato da cabeça e suas respectivas
aplicações:
Rebites com cabeça redonda larga:
Figura 23: Partes do Rebite
Figura 24: Rebites
17
Aplicação: Largamente utilizados em peças robustas devido à resistência
que oferecem.
Rebites com cabeça redonda estreita:
Aplicação: Peças robustas, devido à resistência que oferecem, por
serem mais estreitos proporcionam excelente acabamento.
Rebites com cabeça escareada chata larga:
Aplicações: Chapas mais espessas onde suas uniões não admitem saliências.
Rebites com cabeça escareada chata estreita:
Figura 25: Rebite cabeça redonda larga
Figura 26: Rebite cabeça redonda estreita.
Figura 27: Chapa de locomotiva a vapor rebitada.
Figura 28: Rebite cabeça chata escareada
Figura 29: Rebite cabeça chata escareada estreita
18
Aplicações: Chapas de espessuras menores, onde suas uniões não
admitem saliências.
Rebites com cabeça escareada e calota
Aplicações: Empregados em uniões de chapas de média espessura, que
permitem pequenas saliências.
Rebites com cabeça tipo panela:
Aplicações: Empregados em uniões de chapas de pequenas
espessuras, que permitem certa saliência.
Rebites com cabeça cilíndrica:
Aplicações: Uniões de chapas de espessura máxima de 7mm. 2.2.3.5- Rebites Especiais: Rebites de tubo: Se expandem após serem colocados. Não possuem
cabeça
Figura 30: Rebite cabeça escareada com calota
Figura 31: Rebite cabeça tipo panela
Figura 32: Rebite cabeça cilíndrica.
19
Rebites explosivos: contém uma pequena cavidade cheia de carga
explosiva. Ao se aplicar um dispositivo elétrico na cavidade, ocorre a explosão.
Rebites para rebitagem a frio: Fornecem um elevado esforço cortante.
Rebites de repuxo (Rebite POP): É um elemento especial de união,
empregado para fixar peças com rapidez, economia e simplicidade. Muito
utilizado em chapas de alumínio.
Figura 33: Rebite de tubo
Figura 34: Rebite explosivo
Figura 35: Rebites para rebitagem a frio.
Figura 36: Rebite POP aba abaulada (à esquerda) e aba escareada (á direita).
20
Aplicações: Muito utilizado em chapas de alumínio e em união de
superfícies propensas a suportar cargas menores.
Curiosidade: O que acontece com o rebite Pop?
Figura 37: Rebite de repuxo confeccionado em alumínio.
O rebite é introduzido no furo pré-
determinado; as castanhas da
rebitadeira agarram e tracionam o
mandril do rebite. Através de uma
pressão provocada o rebite se expande,
e o mandril se solta.
Figura 38: Instalação do rebite pop.
21
2.2.4- Pinos
2.2.4.1- Definição:
Os pinos 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. Estes são usados principalmente em junções
resistentes a vibrações. Dotados de relação otimizada entre a
cabeça e o diâmetro da haste.
2.2.4.2- Materiais de fabricação:
São fabricados de materiais resistentes a cisalhamentos e forças
extremas de compressão. Seu desenho evita a quebra da cabeça por ondas de
choque reversas que ocorrem durante o processo de inserção em materiais de
alta dureza. Geralmente são de aços, tratados termicamente.
2.2.4.3- Tipos e Aplicações:
Pinos Cilíndricos paralelos ou pinos de ajuste:
Produzido em aço-prata ou similar, temperado, revenido e retificado.
Pode resistir grandes esforços transversais.
Aplicações: É usado em diversas montagens, geralmente associado a
parafusos e prisioneiros. Utilizados também como eixo para articulações ou
para suportar rodas, polias, cabos.
Pinos cônicos
Figura 39: Pinos
Figura 40: Pino de ajuste.
22
Confeccionados geralmente em aço-prata, temperado ou não, e retificado.
Tem por diâmetro nominal o diâmetro menor, para que se use a broca com
essa medida antes de calibrar com alargador.
Existem pinos cônicos com extremidade roscada a fim de mantê-los fixos
em casos de vibrações ou sacá-los em furos cegos.
Aplicações: O pino cônico tem largo emprego na construção de
máquinas, pois permite muitas desmontagens sem prejudicar o alinhamento
dos componentes; além do que é possível compensar eventual desgaste ou
alargamento do furo.
Pino elástico ou pino tubular partido:
Fabricado de fita de aço para mola enrolada. Quando introduzido, a
fenda permanece aberta e elástica gerando o aperto.
Aplicações: Este elemento tem grande emprego como pino de fixação,
pino de ajuste e pino de segurança. Seu uso dispensa o furo alargado.
Figura 41: Pinos Cônicos
Figura 42: Pino cônico com rosca.
Figura 43: Pino elástico Connex e pino elástico comum.
23
Há um pino elástico especial
chamado Connex, com fenda
ondulada cujos cantos estão
opostos entre si. Isto proporciona uma força de ajuste maior em relação ao pino
elástico comum.
2.2.5- Cavilhas:
2.2.5.1- Definição:
Cavilha é uma peça cilíndrica, fabricada em aço, cuja superfície externa
recebe três entalhes que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos
entalhes determinam os tipos de cavilha. Sua fixação é feita diretamente no
furo aberto por broca, dispensando-se o acabamento e a
precisão do furo alargado. As cavilhas, também, são
chamadas pinos estriados, pinos entalhados, pinos
ranhurados ou, ainda, rebite entalhado. As cavilhas se
diferenciam dos pinos quanto ao formato dos elementos e
suas aplicações, além de serem utilizadas em conjuntos
sem articulações.
Figura 44: Pinos cilíndricos e elásticos.
Figura 45: Cavilhas
24
2.2.5.2- Tipos e Aplicações:
As cavilhas classificam-se quanto à sua aplicação, não tendo para isto
nomes específicos para cada uma delas.
Aplicações de acordo com o código de tipo: KS1: Fixação e junção.
KS2: Ajustagem e articulação.
KS3: Fixação e junção em casos de aplicação de forças variáveis e
simétricas, bordas de peças de ferro fundido.
KS4: Encosto e ajustagem.
KS6 e KS7: Ajustagem e fixação de molas e correntes.
KS8: Articulação de peças.
Figura 46: Tipos de Cavilhas
Figura 47: Classificação das cavilhas.
25
KS9: Utilizado nos casos em que se tem necessidade de puxar a cavilha do
furo.
KS10: Fixação bilateral de molas de tração ou de eixos de roletes.
KS11 e KS12: Fixação de eixos de roletes e manivelas.
Todas são confeccionadas em aço ou madeira, dependendo da função
que irão exercer.
2.2.6- Cupilhas:
2.2.6.1- Definição:
Cupilha é um arame de secção semicircular, dobrado de modo a formar
um corpo cilíndrico e uma cabeça.
2.2.6.2- Material de fabricação e
aplicação:
Geralmente são fabricadas em aço ou aço inoxidável.
Sua função principal é a de travar outros elementos de máquinas como
porcas.
Figura 48: Cupilha
Figura 49: Aplicação das cupilhas.
Figura 50: Cupilhas em aço inox.
26
2.2.6.3- Pinos Cupilhados:
Neste caso, a cupilha não entra no eixo, mas no próprio pino. O pino
cupilhado é utilizado como eixo curto para uniões articuladas ou para suportar
rodas, polias, cabos.
2.2.7- Porcas:
2.2.7.1- Definição:
Porca é uma peça de forma prismática ou cilíndrica geralmente metálica,
com um furo roscado no qual se encaixa um parafuso, ou uma barra roscada.
Em conjunto com um parafuso, a porca é um acessório amplamente utilizado
na união de peças.
A porca está sempre ligada a um parafuso.
A parte externa tem vários formatos podem ser
hexagonais, sextavadas, quadradas ou redondas e
servem para dar aperto nas uniões de peças ou,
em alguns casos, para auxiliar na regulagem,
atendendo a diversos tipos de aplicação. Assim,
existem porcas que servem tanto como elementos
de fixação como de transmissão.
2.2.7.2- Estrutura da porca:
Figura 51: Pino cupilhado.
Figura 52: Porcas.
Figura 53: Estrutura da porca.
27
As porcas utilizadas como elementos de fixação possuem, geralmente,
rosca triangular, sendo os outros tipos muito utilizados para transmissão de
movimentos.
2.2.7.3- Materiais de fabricação, tipos e aplicações:
As porcas são fabricadas de diversos materiais: aço, bronze, latão,
alumínio, plástico. Há casos especiais em que as porcas recebem banhos de
galvanização, zincagem e bicromatização para protegê-las contra oxidação
(ferrugem).
Porca Borboleta:
Esta porca tem saliências parecidas com asas para proporcionar o aperto
manual. Geralmente fabricada em aço ou latão.
Aplicações: Este tipo de porca é empregado quando a montagem e a
desmontagem das peças são necessárias e freqüentes.
Figura 54: Porca borboleta
28
Porcas recartilhadas:
Fabricada em aço, latão, cobre, e alumínio. Possuem em todo corpo
sulcos, que podem ser retos ou cruzados.
Aplicações: Muito utilizadas em equipamentos que necessitam de aperto
manual, como por exemplo, em relógios de pulso.
Porca cega ou remate:
Nesse tipo de porca, uma das extremidades do furo rosqueado é
encoberta, ocultando a ponta do parafuso. A porca cega pode ser feita de aço
ou latão, é geralmente cromada.
Aplicações: Por possibilitar uma boa aparência, é bastante utilizada como
acabamento, em uniões onde não se deseja ver o parafuso.
Porca Castelo:
Figura 55: Porcas recartilhadas alta e baixa.
Figura 56: Porca cega
29
A porca castelo é uma porca hexagonal com seis entalhes radiais,
coincidentes dois a dois, que se alinham com um furo no parafuso, de modo
que uma cupilha possa ser passada para travar a porca.
Aplicações: Utiliza-se onde se necessita de uma maior fixação e
segurança, para que não se solte em caso de vibrações. Muito utilizada em
máquinas ferramenta.
Contra-porcas:
As porcas sujeitas a cargas de impacto e vibração apresentam tendência
a afrouxar, o que pode causar danos às máquinas. Um dos meios de travar
uma porca é através do aperto de outra porca contra a primeira. Por medida de
economia utiliza-se uma porca mais fina, e para seu travamento são
necessárias duas chaves de boca.
Tipos mais comuns de porcas:
Todas fabricadas em aço cromada servem exclusivamente para fixação,
modificando apenas seus perfis externos.
Figura 57: Porca Castelo.
Figura 58: Contra-porca.
30
Porcas especiais:
São chamadas porcas rápidas. Feitas em aço com certo percentual de
maleabilidade.
Aplicação: Utilizadas para união de chapas de difícil acesso.
2.2.8- Arruelas:
2.2.8.1- Definição:
São peças cilíndricas, de
pouca espessura, com um furo no
centro, pelo qual passa o corpo
do parafuso. As arruelas têm a
função de distribuir igualmente a
força de aperto entre a porca, o
Figura 59: Porcas comuns.
Figura 60: Porca rápida (acima) e porca rápida dobrada (abaixo).
Figura 61: Aplicação das porcas rápidas.
Figura 62: Arruelas
31
parafuso e as partes montadas. Funcionam como elementos de trava, pois
evitam que com vibrações, parafuso e porca venham a se desatarraxar.
2.2.8.2- Materiais de fabricação:
A maioria das arruelas é fabricada em aço, mas o latão também é
empregado; neste caso, são utilizadas com porcas e parafusos de latão.
As arruelas de cobre, alumínio, fibra e couro são extensivamente usadas
na vedação de fluidos.
2.2.8.3- Tipos e Aplicações:
Arruela Lisa:
A arruela lisa (ou plana) geralmente é feita de aço e é utilizada sob uma
porca para evitar danos à superfície, distribuir a força do aperto e melhorar o
aspecto do conjunto.
As arruelas de qualidade inferior, mais baratas, são furadas a partir de
chapas brutas, mas as de melhor qualidade são usinadas e têm a borda
chanfrada como acabamento.
Aplicações: É utilizada em órgãos de máquinas que sofrem pequenas
vibrações.
Arruela de pressão:
Figura 63: Arruela Lisa
32
A arruela de pressão consiste em uma ou mais espiras de mola
helicoidal, feita de aço de mola de seção retangular. Quando a porca é
apertada, a arruela se comprime, gerando uma grande força de atrito entre a
porca e a superfície. Essa força é auxiliada por pontas aguçadas na arruela
que penetram nas superfícies, proporcionando um travamento positivo.
Aplicações: Esta é utilizada na montagem de conjuntos mecânicos,
submetidos a grandes esforços e grandes vibrações. A arruela de pressão
funciona, também, como elemento de trava, evitando o afrouxamento do
parafuso e da porca. É, ainda, muito empregada em equipamentos que sofrem
variação de temperatura (automóveis e prensas.).
Arruela dentada:
O travamento se dá entre o conjunto parafuso/porca. Os dentes inclinados
das arruelas formam uma mola quando são pressionados e se encravam na
cabeça do parafuso.
Aplicações: Muito empregada em equipamentos sujeitos a grandes
vibrações, mas com pequenos esforços, como, eletrodomésticos, painéis
automotivos, equipamentos de refrigeração etc.
Figura 64: Arruela de Pressão.
Figura 65: Arruela dentada.
33
Arruela serrilhada
A arruela serrilhada é de dentes de aço de molas e consiste em um disco
anular provido de dentes ao longo do diâmetro interno ou diâmetro externo.
Eles são torcidos e formam pontas aguçadas. Quando a porca é apertada, os
dentes se aplainam penetrando nas superfícies da porca e da peça em contato.
Aplicação: A arruela serrilhada com dentes externos é empregada em
conjunto com parafusos de cabeça chanfrada.
Arruela Ondulada:
A arruela ondulada não tem cantos vivos. Fabricada em aço carbono
cromado.
Aplicações: Especialmente, para superfícies pintadas, evitando
danificação do acabamento. É adequada para equipamentos que possuem
acabamento externo constituído de chapas finas.
Arruelas especiais:
Arruela de travamento com orelha:
Figura 66: Arruela serrilhada.
Figura 67: Arruela Ondulada.
34
Utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da
peça. Em seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo um dos lados
chanfrado do conjunto porca/parafuso.
Arruela para perfilados:
É uma arruela muito utilizada em montagens que envolvem cantoneiras
ou perfis em ângulo. Devido ao seu formato de fabricação, este tipo de arruela
compensa os ângulos e deixa perfeitamente paralelas as superfícies a serem
parafusadas.
Tipos de arruelas menos utilizadas:
Figura 68: Arruela com orelha e sua aplicação.
Figura 69: Arruela para perfilados e sua aplicação.
35
2.2.9- Anéis Elásticos:
2.2.9.1- Definição:
É um elemento usado para impedir o
deslocamento axial, posicionar ou limitar o curso de uma
peça deslizante sobre um eixo. Conhecido também por
anel de retenção, de trava ou de segurança.
2.2.9.2- Material de fabricação:
Fabricado em aço mola, tem a forma de anel incompleto, que se aloja
em um canal circular construído conforme normalização.
2.2.9.3- Tipos e Aplicações:
Tipo G.
Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 1000 mm.
Trabalha externamente. Norma DIN 471.
Tipo H:
Aplicação: para furos com diâmetro entre 9,5 e 1000mm.
Trabalha internamente. Norma DIN 472.
Figura 70: Outros tipos de arruelas.
Figura 71: Anéis elásticos
Figura 72: Anel Elástico tipo G
Figura 73: Anel elástico tipo H
36
Tipo RS: Aplicação: para eixos com diâmetro entre 8 e 24 mm.
Trabalha externamente. Norma DIN 6799.
Anéis de perfil
circular: Aplicação: Para pequenos esforços axiais. 2.2.9.4- Características importantes a serem observadas: A dureza do anel deve ser adequada aos elementos que trabalham com
ele.
Se o anel apresentar alguma falha, pode ser devido a defeitos de
fabricação ou condições de operação.
As condições de operação são caracterizadas por meio de vibrações,
impacto, flexão, alta temperatura ou atrito excessivo.
Figura 74: Anel elástico tipo RS comum e para rolamentos, respectivamente.
Figura 75: Anel elástico de perfil circular.
37
2.2.10- Chavetas
2.2.10.1- Definição:
Chaveta é um corpo prismático que pode ter faces
paralelas ou inclinadas, em função da grandeza do esforço
e/ou tipo de movimento que deve transmitir.
A união por chaveta é um tipo de união
desmontável, que permite às árvores transmitirem seus
movimentos a outros órgãos, tais como engrenagens e polias.
2.2.10.2- Materiais de fabricação e Aplicações gerais:
Ela se interpõe numa cavidade de um eixo e de uma peça, tem por
finalidade ligar dois elementos mecânicos. É construída normalmente de aço,
às vezes temperada e retificada.
2.2.10.3- Tipos e Aplicações:
Chavetas de Cunha:
Aplicações: Empregada para unir elementos de máquinas que devem
girar. Pode ser com cabeça ou sem cabeça, para facilitar sua montagem e
desmontagem. Sua inclinação é de 1:100, o que permite um ajuste firme entre
as partes. O princípio da transmissão é pela força de atrito entre as faces da
chaveta e o fundo do rasgo dos elementos, devendo haver uma pequena folga
nas laterais.
Havendo folga entre os diâmetros da árvore e do elemento movido, a
inclinação da chaveta provocará na montagem uma determinada
excentricidade, não sendo, portanto aconselhado o seu emprego em
montagens precisas ou de alta rotação.
Figura 76: Chavetas.
38
As chavetas de cunha classificam-se em dois grupos:
Chavetas longitudinais;
Chavetas transversais;
Chavetas Longitudinais:
Sua inclinação é de 1:100 e suas medidas principais são definidas
quanto a altura, comprimento e largura. São colocadas na extensão do eixo
para unir roldanas, rodas, volantes etc. Podem ser com ou sem cabeça e são
de montagem e desmontagem fácil.
As chavetas longitudinais podem ser de diversos tipos: encaixada, meia-
cana, plana, embutida e tangencial.
Chavetas encaixadas - São muito usadas. Sua forma corresponde à
do tipo mais simples de chaveta de cunha. Para possibilitar seu
emprego, o rasgo do eixo é sempre mais comprido que a chaveta.
Chaveta meia-cana – Sua base é côncava (com o mesmo raio do
eixo). Sua inclinação é de 1:100, com ou sem cabeça. Não é
necessário rasgo na árvore, pois a chaveta transmite o movimento
Figura 77: Chavetas de cunha sem cabeça e aplicação com cabeça.
Figura 78: Chaveta encaixada.
39
por efeito do atrito. Desta forma, quando o esforço no elemento
conduzido for muito grande, a chaveta desliza sobre a árvore.
Chaveta plana – Sua forma é similar à da chaveta encaixada, porém,
para sua montagem não se abre rasgo no eixo. É feito um rebaixo
plano.
Chavetas embutidas – Estas chavetas têm os extremos
arredondados, conforme se observa na vista superior ao lado. O
rasgo para seu alojamento no eixo possui o mesmo comprimento da
chaveta. As chavetas embutidas nunca têm cabeça.
Figura 79: Chaveta meia-cana.
Figura 80: Chaveta Plana.
Figura 81: Chaveta embutida.
40
Chavetas tangenciais – São formadas por um par de cunhas,
colocado em cada rasgo. São sempre utilizadas duas chavetas, e os
rasgos são posicionados a 120º. A designação tangencial é devido a
sua posição em relação ao eixo. Por isso, e pelo posicionamento
(uma contra a outra), é muito comum o seu emprego para
transmissão de grandes forças, mudanças de cargas ou golpes, e
nos casos em que o sentido de rotação se alterna.
Chavetas Transversais:
São aplicadas em união de peças que transmitem movimentos rotativos
e retilíneos alternativos.
Quando as chavetas transversais são empregadas em uniões permanentes,
sua inclinação varia entre 1:25 e 1:50. Se a união se submete a montagem e
desmontagem freqüentes, a inclinação pode ser de 1:6 a 1:15.
Tipos de Chavetas transversais:
Figura 82: Chaveta tangencial.
Figura 83: Chaveta transversal.
Figura 84: Chavetas transversais: Simples (inclinação de um só lado) e Dupla (inclinação em ambos os lados), respectivamente.
41
Chaveta paralela ou lingüeta:
Estas chavetas têm as faces paralelas, portanto, não têm inclinação. A
transmissão do movimento é feita pelo ajuste de suas faces laterais às laterais
do rasgo da chaveta.
Fica uma
pequena
folga
entre o
ponto
mais alto da chaveta
e o fundo do rasgo do elemento conduzido.
As chavetas paralelas não possuem cabeça.
Tipos de Chavetas paralelas:
Quanto à forma de seus extremos, eles podem ser retos ou arredondados. Podem, ainda, ter parafusos para fixarem a chaveta ao eixo.
Chaveta de disco ou meia-lua (tipo woodruff):
Figura 85: Lingüetas.
Figura 86: Aplicação Lingüetas.
Figura 87: Tipos de Chaveta.
42
Uma variante da chaveta paralela. Recebe esse nome porque sua forma
corresponde a um segmento circular. É comumente empregada em eixos
cônicos por facilitar a montagem e se adaptar à conicidade do fundo do rasgo
do elemento externo.
3- Elementos de Apoio:
3.1- Definição:
De modo geral, os elementos de apoio consistem de acessórios
auxiliares para o funcionamento de máquinas.
3.2- Tipos de elementos de apoio:
Os elementos de apoio são: buchas, guias, rolamentos e mancais.
Na prática, podemos observar que buchas e mancais são elementos que
funcionam conjuntamente. Neste trabalho eles serão descritos separadamente.
3.2.1- Buchas:
3.2.1.1- Definição:
As buchas são elementos de
máquinas de forma cilíndrica ou cônica.
Têm como função apoiar eixos e guiar
brocas e alargadores. Pode ser usada em
conjunto mancal e rolamento de furo cônico,
servindo de assento para o rolamento em
eixos lisos ou com encostos. As buchas
também podem ser utilizadas para fixação de
polias ou até mesmo em conjunto com
Figura 88: Chaveta de disco e sua aplicação.
Figura 89: Buchas
43
mancais auto compensadores de furo cônico, proporcionando maior
estabilidade ao conjunto em sua fixação junto ao eixo. Nos casos em que o
eixo desliza dentro da bucha, deve haver lubrificação.
3.2.1.2- Materiais de fabricação:
Podem ser fabricadas de metal antifricção ou de materiais plásticos.
Normalmente, a bucha deve ser fabricada com material menos duro que o
material do eixo.
3.2.1.3- Tipos e suas aplicações:
As buchas são classificadas quanto ao tipo de solicitação.
Buchas de fricção radial:
São aquelas que sofrem esforços radiais. Podem ter várias formas. As
mais comuns são feitas de um corpo cilíndrico furado, sendo que o furo
possibilita a entrada de lubrificantes.
Essas buchas são usadas em peças para cargas pequenas e em lugares onde
a manutenção seja fácil.
Em alguns casos, essas buchas são cilíndricas na parte interior e cônicas na
parte externa. Os extremos são roscados e têm três rasgos longitudinais, o que
permite o reajuste das buchas nas peças.
Figura 90: Buchas: Radial, axial e cônica.
Figura 91: Buchas de fricção radial.
44
Buchas de fricção axial:
Com as mesmas características das buchas radiais sendo que estas
sofrem esforços axiais. Muito utilizada para suportar esforços de eixos na
posição vertical.
Buchas cônicas:
São bastante utilizadas quando é necessário suportar um eixo do qual se
exigem esforços radiais e axiais. Quase sempre essas buchas requerem um
dispositivo de fixação e, por isso, são pouco empregadas.
Buchas-guias:
São elementos de precisão, sujeitas a desgaste por atrito. Por isso, elas
são usinadas em aço duro, com superfícies bem lisas, de preferência
Figura 92- Buchas de fricção axial.
Figura 93: Buchas cônicas.
45
retificadas. As buchas pequenas com até 20 mm de diâmetro são feitas em
aço-carbono, temperado ou nitretado. As maiores são feitas em aço
cementado.
A principal finalidade da bucha-guia é a de manter um eixo comum
(coaxilidade) entre ela e o furo. Para isso, as buchas-guia devem ser de tipos
variados. Nos dispositivos para furação, por exemplo, a bucha-guia orienta e
possibilita auto posicionamento da ferramenta em ação na peça. Dessa forma,
obtém-se a posição correta das superfícies usinadas.
3.2.2- Guias:
3.2.2.1- Definição:
A guia é um elemento de máquina que mantém, com certo rigor, a
trajetória de determinadas peças.
3.2.2.2- Materiais de Fabricação:
BUCHAS
Figura 94: Buchas-guia.
Figura 95: Guias.
46
São fabricadas em ferro fundido ou aço inoxidável. Isto de acordo com
sua posterior aplicação. Nestas é importantíssima a lubrificação.
3.2.2.3- Tipos e suas aplicações:
As guias podem ser encontradas sob duas formas: abertas ou fechadas.
Guias de deslizamento:
Aquelas sobre as quais deslizará um corpo com mesmo perfil. Em
máquinas operatrizes são empregadas combinações de vários perfis de guias
de deslizamentos, conhecidos como barramento.
Perfis e suas aplicações:
Guia rabo de andorinha: Utilizada em carros porta ferramentas.
Guia Via Plana: Utilizada em barramentos de tornos-revólveres.
Figura 96: Guias abertas e fechadas
Figura 97: Guia rabo de andorinha.
Figura 98: Guia via plana.
47
Guia via prismática dupla: Utilizadas em carros longitudinais. Guias: Via dupla em V; Via em forma de telhado e Via plana e em V:
Utilizadas para guias de mesas.
Guias de Rolamento:
As guias de rolamento geram menor atrito que as guias de deslizamento.
Isto ocorre porque os elementos rolantes giram entre as guias. Os elementos
rolantes podem ser esferas ou roletas.
Atualmente, são largamente empregados em máquinas de Comando
Numérico Computadorizado (CNC) e em máquinas de medição.
Alguns modelos destas guias são as de vias em V com guias de rolo, vias
deslizantes com armadura de agulhas, vias em V com guias de esfera, e vias
deslizantes com mancais de rolamento.
Figura 99: Guia prismática dupla.
Figura 100: Guias para mesas.
48
3.2.3- Rolamentos:
3.2.3.1- Definição:
Um rolamento é uma peça
interposta entre as chumaceiras e as
árvores giratórias das máquinas. Serve
para substituir a fricção de deslizamento
entre as superfícies do eixo e da
chumaceira por uma fricção de roladura.
Compreende os chamados
corpos rolantes, como esferas, rodízios, etc., os anéis que constituem os trilhos
de roladura e a caixa interposta entre os anéis. Todos estes elementos são de
aço combinado com crómio e as suas dimensões estão submetidas a um
sistema de normalização.
3.2.3.2- Materias de fabricação:
As superfícies de contato dos anéis e dos corpos rolantes são sujeitadas
a esforços pesados repetitivos, estas devem manter sua alta precisão e
exatidão de rotação. Para permitir isto, os anéis e os corpos rolantes devem ser
Figura 101: Guias de rolamento.
Figura 102: Rolamentos.
49
fabricados com materiais de alta dureza, resistência à fadiga de rolagem,
resistência ao desgaste, e com boa estabilidade dimensional. A causa mais
comum de fadiga nos rolamentos é a inclusão de impurezas não-metálicas no
aço (óxidos).
Ao se utilizar materiais puros com baixos níveis de impurezas não-
metálicas, se aumenta a vida da fadiga por rolagem do rolamento.
Para todos os rolamentos NTN são utilizados aços com baixo teor de oxigênio
e impurezas não-metálicas, refinados por um processo de desgaseificação a
vácuo, como também fundidos a vácuo. Para os rolamentos que requerem alta
confiabilidade e uma longa vida são utilizados aços mais puros ainda, tais
como, aços fundidos ao vácuo (VIM, VAR) e os aços fundidos pelo método
"electro-slag" (ESR).
3.2.3.3- Tipos e suas aplicações:
Os rolamentos classificam-se de acordo com as forças suportadas por
eles bem como seus elementos rolantes.
As forças suportadas por eles podem ser:
Radiais: onde não suportam cargas axiais, impedindo o deslocamento
no sentido transversal ao eixo;
Axiais: onde não podem ser submetidos a cargas radiais, impedindo o
deslocamento no sentido axial, isto é, longitudinal ao eixo;
Mistas: em que suportarão tanto carga radial como axial, impedindo o
deslocamento tanto no sentido transversal quanto no axial.
Conforme as solicitações apresentam uma infinidade de tipos para
aplicação específica como: máquinas agrícolas, motores elétricos, máquinas,
ferramentas, compressores, construção naval, dentre outros.
De acordo com seus elementos rolantes:
Rolamentos de esferas
Eles são encontrados em todos os lugares, de patins a discos rígidos.
Estes rolamentos podem suportar tanto cargas radiais como axiais e
normalmente são encontrados onde a carga é relativamente pequena.
Em um rolamento de esferas, a carga é transmitida da pista externa para
a esfera e da esfera para a pista interna. Sendo uma esfera, o único contato
50
com as pistas interna e externa, é um ponto muito pequeno, o que propicia uma
rotação muito suave. Porém, isto também significa que não existe muita área
de contato que suporte a carga, de modo que se o rolamento sofrer
sobrecarga, as esferas podem se deformar ou ser esmagadas, destruindo o
rolamento. Muito utilizados para elevadas rotações.
Rolamentos de rolos
São aplicados em correias transportadoras, que devem suportar grandes
cargas radiais. Nestes rolamentos, os elementos deslizantes são cilindros,
rolos cônicos ou barriletes, de forma que o contato entre a pista interna e a
externa não é um ponto, mas uma linha. Isso distribui a carga sobre uma área
maior, permitindo que o rolamento suporte muito mais carga. Entretanto, este
tipo de rolamento não é projetado para agüentar uma grande carga axial.
Uma variação deste tipo de rolamento, chamada de rolamento de agulha,
usa cilindros de diâmetro muito pequeno. Isso permite que o rolamento se
ajuste a lugares muito apertados.
Figura 103: Rolamentos de esferas.
51
Rolamentos axiais de esferas:
São usados principalmente para aplicações com velocidade baixa
e pouca carga radial. Bancos de bar e plataformas giratórias usam este tipo de
rolamento.
Rolamentos axiais de rolos:
Suportam grandes cargas axiais. Eles são normalmente encontrados em
sistemas de engrenagens como transmissões de carros e entre as carcaças e
eixos giratórios. As engrenagens helicoidais usadas na maioria das
transmissões possuem dentes em ângulo - isto gera uma carga de empuxo que
deve ser suportada por um rolamento.
Figura 105: Rolamento de esferas axiais.
52
Rolamentos de rolos cônicos:
Podem suportar grandes cargas radiais e grandes cargas axiais. São usados em eixos de rodas de carros, onde eles são normalmente montados em direções com faces opostas de modo que possam agüentar cargas axiais em ambas as direções.
3.2.4- Mancais:
3.2.4.1- Definição:
O mancal pode ser definido como suporte ou guia em que se apóia o
eixo. No ponto de contato entre a superfície do eixo e a superfície do mancal,
ocorre atrito.
3.2.4.2- Materiais de fabricação:
São fabricados geralmente de material com elevada dureza e resistência
à tração. Normalmente ferros fundidos ou aços de alto teor temperados, ou
cementados.
Figura 106: Rolamentos axiais de rolos.
Figura 107: Rolamentos de rolos cônicos.
53
3.2.4.3- Tipos e Aplicações:
Dependendo da solicitação de esforços, os mancais podem ser de
deslizamento ou de rolamento.
Mancais de deslizamento:
São constituídos de uma bucha fixada num suporte. Esses mancais são
usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa rotação, porque a
baixa velocidade evita superaquecimento dos componentes expostos ao atrito.
Mancais de rolamento:
São constituídos por um suporte composto de um rolamento em seu
interior. Estes mancais expõem-se a trabalhos que requerem maiores
velocidades e menores atritos.
Figura 108: Mancais de deslizamento
54
4- Elementos de Transmissão:
4.1- Definição:
São elementos responsáveis por transmitir potência e movimento a outro
sistema. Esta transmissão pode ser pela forma e por atrito.
A transmissão pela forma é assim chamada porque a forma dos
elementos transmissores é adequada para encaixamento desses elementos
entre si. Essa maneira de transmissão é a mais usada, principalmente com os
elementos chavetados, eixos-árvore entalhados e eixos-árvore estriados.
A transmissão por atrito possibilita uma boa centralização das peças
ligadas aos eixos. Entretanto, não possibilita transmissão de grandes esforços
quanto os transmitidos pela forma. Os principais elementos de transmissão por
atrito são os elementos anelares e arruelas estreladas.
4.2- Tipos de elementos de transmissão:
Os principais elementos de máquina com função de transmitir potência e
movimento são: correias, correntes, engrenagens, rodas de atrito, cabos de
aço.
Figura 109: Mancais de Rolamento.
55
4.2.1- Correias:
4.2.1.1- Definição:
São elementos de máquina que transmitem
movimento de rotação entre eixos por intermédio das
polias. As correias podem ser contínuas ou com
emendas. As polias são cilíndricas, fabricadas em
diversos materiais. Podem ser fixadas aos eixos por
meio de pressão, de chaveta ou de parafuso.
4.2.1.2- Materiais de fabricação:
Os materiais empregados para fabricação das correias são: couros;
materiais fibrosos e sintéticos (à base de algodão, pêlo de camelo, viscose,
perlon e nylon) e material combinado (couro e sintéticos).
4.2.1.3- As Polias:
As polias são peças cilíndricas, movimentadas pela rotação do eixo do
motor e pelas correias. Seus tipos 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, que conserva melhor a correia, ou
abaulada, que guia melhor a mesma.
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 canaletes (ou canais) e são dimensionadas de acordo com o
perfil padrão da correia a ser utilizada.
Figura 110: Correias e polias.
Figura 111: Polias.
56
Alguns perfis de polias:
Figura 112: Perfis de polias.
57
4.2.1.4- Tipos e Aplicações:
Correias Planas:
Algumas características:
Sustentam cerca de 90m/s de velocidade linear.
Adaptam-se à transmissão do movimento entre veios não complanares
com ou sem inversão de sentido.
São altamente resistentes à temperatura.
São aplicadas onde há grande distância entre os eixos.
Sua durabilidade é na ordem de 40000 horas de trabalho.
São de fácil moldabilidade e montagem nas polias, mesmo que estas
possuam veios bi apoiados.
São aplicadas onde se deseja todas ou algumas destas características em
especial.
Correias Trapezoidais ou em V:
Algumas características:
Suas velocidades lineares variam entre 5m/s e 25 m/s
A aplicação destas correias limita-se apenas a veios paralelos de
preferência horizontais, sem inversão de rotação.
Não são resistentes à temperatura.
Economicamente mais favoráveis do que os outros tipos, porém de
vida útil menor.
Não requerem polias de dimensões elevadas o que facilita sua
aplicação em distâncias menores entre eixos.
Figura 113: Correias Planas: aplicação.
58
Correias Dentadas:
Algumas características:
São projetadas para resistir esforços axiais para isto contêm em sua
composição alguns fios de aço.
Não alongam.
Não escorregam.
Transmitem potência a uma razão de velocidade constante.
Não dependem de pré-tensão.
Trabalham em altas velocidades.
Elevados níveis de eficiência, cerca de 99%.
Não é necessário lubrificar.
Funcionam silenciosamente.
Substituem perfeitamente o acoplamento por engrenagens, trazendo
praticamente às mesmas vantagens.
Utilização de polias especiais dentadas.
Figura 114: Correias em V ou trapezoidais.
Figura 115: Correias dentadas.
59
4.2.2- Corrente:
4.2.2.1- Definição:
As correntes transmitem força e movimento através de seus elos 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.
O rendimento da transmissão de força e de movimento vai depender
diretamente da posição das engrenagens e do sentido da rotação.
4.2.2.2- Materiais de fabricação:
Para a fabricação das correntes são utilizadas, chapas, fios e arames de
diversas bitolas, em aço. As peças prontas são, separadamente, beneficiadas
ou temperadas para aproximadamente 60 rockwell. Variando o tipo de
tratamento ou aço, de acordo com as aplicações.
4.2.2.3- Tipos e suas aplicações:
Correntes de rolos:
Fabricadas em aço temperado, em tipo standard, médio e pesado. São
compostas por elementos internos e externos, onde as talas são
permanentemente ligadas através de pinos e buchas; sobre as buchas são
colocados os rolos.
Estas correntes são aplicadas em transmissões, em movimentação e
sustentação de contrapeso e, com abas de adaptação, em transportadores.
Figura 116: Correntes de rolo.
60
Correntes dentadas:
Sobre cada pino articulado há várias talas dispostas uma ao lado da outra,
onde cada segunda tala pertence ao próximo elo da corrente.
Dessa maneira, podem ser construídas correntes bem largas e muito
resistentes. Além disso, mesmo com o desgaste, o passo fica, de elo a elo
vizinho, igual, pois entre eles não há diferença.
Esta corrente permite transmitir rotações superiores às permitidas nas
correntes de rolos. É conhecida como corrente silenciosa.
Corrente de elos livres:
Esta é uma corrente especial usada para transportadores e, em alguns casos,
pode ser usada em transmissões. Sua característica principal é a facilidade de
retirar-se qualquer elo, sendo apenas necessário suspendê-lo.
Figura 117- Correntes dentadas.
Figura 118: Corrente de elos.
61
Correntes de bucha:
Essa corrente não tem rolo. Por isso, os pinos e as buchas são feitos com
diâmetros maiores, o que confere mais resistência a esse tipo de corrente do
que à corrente de rolo. Entretanto, a corrente de bucha se desgasta mais
rapidamente e provoca mais ruído.
Corrente cadeia de elos:
Possui os elos formados de vergalhões redondos soldados, podendo ter
um vergalhão transversal para esforço. É usada em talhas manuais,
transportadores e em uma infinidade de aplicações.
Figura 119: Corrente de bucha.
Figura 120: Corrente cadeia de elos.
62
Corrente de blocos:
É uma corrente parecida com a corrente de rolos, mas, cada par de rolos,
com seus elos, forma um sólido (bloco). É usada nos transportadores e os
blocos formam base de apoio para os dispositivos usados para transporte.
4.2.3- Cabos:
4.2.3.1- Definição:
Cabos são elementos de transmissão que suportam cargas (força de
tração), deslocando-as nas posições horizontal, vertical ou inclinada.
São bastante empregados em equipamentos de transporte e na elevação
de cargas, como em elevadores, escavadeiras, pontes rolantes.
4.2.3.2- Construção:
Um cabo pode ser construído em uma ou mais operações, dependendo
da quantidade de fios e, especificamente, do número de fios da perna.
Por exemplo: um cabo de aço 6 por 19 significa que uma perna de 6 fios é
enrolada com 12 fios em duas operações, conforme segue:
Figura 121: Correntes de blocos.
Figura 122: Construção do cabo.
63
4.2.3.3.- Tipos de distribuição dos fios:
Distribuição normal:
Os fios dos arames e das pernas são de um só diâmetro.
Distribuição Seale:
As camadas são alternadas em fios grossos e finos.
Distribuição Filler:
As pernas contêm fios de diâmetro pequeno que são
utilizados como enchimento dos vãos dos fios grossos.
Distribuição Warrington:
Os fios das pernas têm diâmetros diferentes numa mesma
camada.
4.2.3.4- Tipos de Alma:
As almas de cabos de aço podem ser feitas de vários materiais, de acordo
com a aplicação desejada. Existem, portanto, diversos tipos de alma.
Alma de Fibra:
É o tipo mais utilizado para cargas não muito pesadas. As fibras podem
ser naturais (AF) ou artificiais (AFA).
As fibras naturais utilizadas normalmente são o sisal ou o rami. Já a fibra
artificial mais usada é o polipropileno (plástico).
Figura 123: Distribuição Seale
Figura 124: Distribuição Filler.
Figura 125: Distribuição dos fios.
64
Vantagens das fibras artificiais:
o Não se deterioram em contato com agentes agressivos;
o São obtidas em maior quantidade;
o Não absorvem umidade.
Desvantagens das fibras artificiais:
o São mais caras;
o São utilizadas somente em cabos especiais.
Alma de algodão:
Alma que é utilizada em cabos de pequenas dimensões.
Alma de asbesto:
Alma utilizada em cabos especiais, sujeitos à altas temperaturas.
Alma de aço:
A alma de aço pode ser formada por uma perna de cabo (AA) ou por um
cabo de aço independente (AACI), sendo que este último oferece maior
flexibilidade somada à alta resistência à tração.
4.2.3.5- Tipos de torção:
Os cabos de aço, quando tracionados, apresentam torção das pernas ao
redor da alma. Nas pernas também há torção dos fios ao redor do fio central.
Torção regular ou em cruz:
Os fios de cada perna são torcidos no sentido oposto ao das pernas ao
redor da alma. As torções podem ser à esquerda ou à direita. Esse tipo de
torção confere mais estabilidade ao cabo.
Figura 126: Torção regular.
65
Torção lang ou em paralelo:
Os fios de cada perna são torcidos no mesmo sentido das pernas que
ficam ao redor da alma. As torções podem ser à esquerda ou à direita. Esse
tipo de torção aumenta a resistência ao atrito (abrasão) e dá mais flexibilidade.
4.2.3.6- Fixação dos cabos:
Os cabos de aço são fixados em sua extremidade por meio de ganchos
ou laços. Os laços são formados pelo trançamento do próprio cabo. Os
ganchos são acrescentados ao cabo.
4.2.3.7- Algumas aplicações:
Figura 127: Torção em paralelo.
Figura 128: Fixação: ganchos/laços.
Figura 129: Aplicações.
66
4.2.4- Rodas de atrito:
4.2.4.1- Definição:
São elementos de máquinas que transmitem movimento
por atrito entre dois eixos paralelos ou que se cruzam.
4.2.4.2- Materiais de fabricação:
São fabricadas de acordo com o material onde serão
aplicadas, por exemplo, aço, alumínio, nylon, dentre outros.
4.2.4.3- Aplicações:
Utilizadas entre veios paralelos, veios concorrentes ou veios não
complanares, com razões de transmissão até i = 6:1 (10:1), com rendimentos
de 95% a 98% e escorregamentos idênticos aos obtidos com transmissões por
correias, mas, em contrapartida, as distâncias entre eixos são menores e o
peso e o preço são menos competitivos. É o caso mais simples de
transmissão. As rodas são exteriores uma à outra, e quando a que está ligada
ao veio motor gira num sentido, a outra gira em sentido contrário. A
transmissão do movimento faz-se apenas por atrito entre as duas rodas e a
eficiência desta transmissão depende do valor das forças que apertam as
rodas uma contra a outra, da natureza do material da superfície de contato das
rodas e da resistência oposta pela roda movida.
Figura 131: Aplicações: Rodas de atrito.
Figura 130: Rodas de atrito.
67
4.2.5- Engrenagens:
4.2.5.1- Definição:
Engrenagens são rodas com dentes padronizados que servem para
transmitir movimento e força entre dois eixos, sendo usadas para variar o
número de rotações e o sentido da rotação de um eixo para o outro.
4.2.5.2- Materiais de fabricação:
Os materiais mais usados na fabricação de engrenagens são: aço-liga
fundido, ferro fundido, cromo-níquel, bronze fosforoso, alumínio, nylon.
4.2.5.3- Estrutura da engrenagem:
Uma engrenagem é composta por diversas
partes, dentre elas as mais importantes são os
dentes, por sua vez compostos por cabeça, pé
e raiz. O corpo das engrenagens pode
apresentar-se de diversas formas, disco, com
braços, dentre outros.
Figura 132: Estrutura da engrenagem.
Figura 133: Modelos de corpos de engrenagem.
68
4.2.5.4- Tipos e Aplicações:
Engrenagem cilíndrica com dentes retos:
Os dentes são dispostos paralelamente entre si em relação ao eixo. É o
tipo mais comum de engrenagem e o de menor custo. É usada em
transmissões que requerem mudança de posição das engrenagem em serviço,
por serem fáceis de engatar. É mais empregada na transmissão de baixa
rotação do que na de alta rotação, por causa do ruído que produz. Cada vez
que os dentes se encaixam, eles colidem e esse impacto faz muito ruído. Além
disso, também aumenta a tensão sobre os dentes.
São bastante utilizadas em utensílios como: chaves de fenda elétricas, as
figuras que dançam, o aspersores oscilantes, relógios de corda, máquinas de
lavar roupas e secadoras de roupas.
Engrenagem cilíndrica com dentes helicoidais:
Os dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em ralação
ao eixo.Quando dois dentes em um sistema de engrenagens helicoidais se
acoplam, o contato se inicia em uma extremidade do dente e gradualmente
aumenta à medida que as engrenagens giram, até que os dois dentes estejam
totalmente acoplados. Este engate gradual faz as engrenagens helicoidais
Figura 134: Engrenagem cilíndrica de dentes retos.
69
operarem muito mais suave e silenciosamente que as engrenagens de dentes
retos. Por isso, as engrenagens helicoidais são usadas na maioria das
transmissões de carros.
Devido ao ângulo dos dentes de engrenagens helicoidais, elas criam um
esforço sobre a engrenagem quando se unem. Equipamentos que usam esse
tipo de engrenagem têm rolamentos capazes de suportar esse esforço.
Algo interessante sobre as engrenagens helicoidais é que se os ângulos
dos dentes estiverem corretos, eles podem ser montados em eixos
perpendiculares, ajustando o ângulo de rotação em 90º.
Figura 135: Engrenagem cilíndrica helicoidal
Figura 136: Engrenagens helicoidais cruzadas.
70
Engrenagem cônica:
É empregada quando as árvores se cruzam; o ângulo de interseção é
geralmente 90°, podendo ser menor ou maior. Os dentes das engrenagens
cônicas tem um formato também cônico, o que dificulta a sua fabricação,
diminui a precisão e requer uma montagem precisa para o funcionamento
adequado. São úteis quando a direção da rotação de um eixo precisa ser
alterada.
Seus dentes podem ser retos, em espiral ou hipóides. Dentes retos
acabam tendo o mesmo problema que na engrenagem cilíndrica de dentes
retos: conforme cada dente se junta ao outro, ele causa impacto de uma só vez
no dente correspondente. Assim a solução para esse problema é curvar os
dentes. Esses dentes em espiral se juntam da mesma maneira que os dentes
helicoidais: o contato começa em uma extremidade da engrenagem e se
espalha pela peça toda progressivamente.
Em engrenagens cônicas retas e em espiral, os eixos devem ser
perpendiculares um em relação ao outro, mas também é necessário que
estejam no mesmo plano. Se você tivesse que estender os dois eixos através
das engrenagens, eles acabariam se cruzando. A engrenagem hipóide, por
outro lado, consegue juntar eixos em planos diferentes.
Essa característica é usada em muitos diferenciais de carros.
Figura 137: Engrenagens cônicas: Dentes retos e dentes espirais (helicoidais).
71
Engrenagens sem-fim:
Engrenagens sem-fim são usadas quando grandes reduções de
transmissão são necessárias. Esse tipo de engrenagem costuma ter reduções
de 20:1, chegando até a números maiores do que 300:1.
Muitas engrenagens sem-fim têm uma propriedade interessante que
nenhuma outra engrenagem tem: o eixo gira a engrenagem facilmente, mas a
engrenagem não consegue girar o eixo. Isso se deve ao fato de que o ângulo
do eixo é tão pequeno que quando a engrenagem tenta girá-lo, o atrito entre a
engrenagem e o eixo não deixa que ele saia do lugar.
Essa característica é útil para máquinas como transportadores, nos quais
a função de travamento pode agir como um freio para a esteira quando o motor
não estiver funcionando. Outro uso muito interessante para engrenagens sem-
fim está no diferencial Torsen, que é usado em carros e caminhões de alto
desempenho.
Figura 138: Engrenagem sem-fim.
72
Coroa e Pinhão:
Quando um par de engrenagens tem corpos de
tamanhos diferentes, a engrenagem maior chama-se coroa
e a menor chama-se pinhão. A coroa é a engrenagem com
maior número de dentes e que transmite a força motora.
Ambas são, geralmente, cônicas, podendo ser
cilíndricas.
Muito utilizadas em bicicletas.
Pinhão e Cremalheira:
Cremalheira é uma barra provida de dentes, destinada a engrenar uma
roda dentada (pinhão). Com esse sistema, pode-se transformar movimento de
rotação em movimento retilíneo e vice-versa.
Um exemplo perfeito disso é o sistema de direção de muitos carros. O
volante gira uma engrenagem que se une à cremalheira. Conforme a
engrenagem gira, ela desliza a cremalheira para a direita ou para a esquerda,
dependendo do lado para o qual está virando o volante.
São também usados em algumas balanças para girar o ponteiro que
indica seu peso.
Figura 139: Pinhão e Coroa
Figura 140: Pinhão e Cremalheira
73
Engrenagens involutas:
No dente de uma engrenagem involuta, o ponto de contato começa mais
próximo a uma engrenagem e, conforme ela gira, o ponto de contato se
distancia dessa engrenagem e vai em direção à outra. Se tivesse de seguir o
ponto de contato, ele descreveria uma linha reta que começa perto de uma
engrenagem e termina próximo de outra. Isso significa que o raio do ponto de
contato cresce conforme os dentes se encontram.
O diâmetro de afastamento é o diâmetro de contato. E já que o diâmetro
de contato não é constante, o afastamento é a distância média de contato.
Conforme os dentes começam a se unir, o dente superior da engrenagem entra
em contato com o dente inferior dentro do afastamento. Mas repare que a parte
do dente superior que entra em contato com o dente inferior ainda é muito
pequena nesse ponto. Mas como as engrenagens continuam girando, o ponto
de contato desliza para a parte mais espessa do dente superior. E isso
empurra a engrenagem superior para frente, de forma a compensar o diâmetro
de contato que ficou um pouco menor. Conforme os dentes continuam a girar,
o ponto de contato fica ainda mais distante, saindo do afastamento. No entanto,
o perfil do dente inferior compensa esse movimento. O ponto de contato
começa a deslizar sobre a parte mais fina do dente inferior, tirando um pouco
de velocidade da engrenagem superior para compensar pelo aumento do
diâmetro de contato. O resultado final é que mesmo com o ponto de contato
mudando continuamente, a velocidade continua a mesma. O que faz com que
uma engrenagem involuta produza uma relação constante de velocidade de
rotação.
Figura 141: Engrenagens involutas.
74
4.2.6- Came
4.2.6.1- Definição:
Cames são elementos cuja superfície tem um formato
especial. Esta superfície possui uma excentricidade que produz
movimento num segundo elemento denominado seguidor. De
acordo com o giro da came o seguidor apresenta movimento
retilíneo uniforme, e vice-versa.
4.2.6.2- Materiais de fabricação:
São fabricados em aço com elevada resistência ao atrito, devido a isso
geralmente cementado ou temperado.
4.2.6.3- Tipos e aplicações:
Came de disco:
É uma came rotativa e excêntrica. Consta de um disco, devidamente
perfilado, que gira com velocidade constante, fixado a um eixo. O eixo
comanda o movimento alternativo axial periódico de uma haste denominada
seguidor. A extremidade da haste da came de disco pode ser: de ponta, de rolo
e de prato.
Came de tambor:
As cames de tambor têm, geralmente, formato de cilindro ou cone sobre o
qual é feita uma ranhura ou canaleta. Durante a rotação do cilindro em
movimento uniforme, ocorre deslocamento do seguidor sobre a ranhura. O
Figura 142: Came
Figura 143: Cames de disco.
75
seguidor é perpendicular à linha de centro do tambor e é fixado a uma haste
guia.
Came frontal:
Tem a forma de um cilindro seccionado, sendo que as geratrizes têm
comprimentos variados. Durante a rotação do cilindro em movimento uniforme,
ocorre o movimento alternativo axial periódico do seguidor, paralelo à geratriz
do tambor.
Came de palminha:
Palminhas são cames que transformam o movimento circular contínuo em
movimento intermitente de queda. Existem palminhas de martelo e de pilão.
Palminha de martelo: Nesse tipo de came, a distância entre os dentes
do elemento condutor deve ter dimensões que evitem a queda da alavanca
Figura 144: Came de tambor
Figura 145: Came frontal.
76
sobre o dente seguinte. Portanto, é preciso que, durante a queda da alavanca,
o elemento condutor permaneça girando.
Palminha de pilão: Nesse tipo de came, o elemento condutor deve ser
perfilado de modo que, durante o movimento circular, a haste do pilão faça o
movimento uniforme de subida e a sua descida seja rápida.
As cames em geral são aplicadas em máquinas operatrizes, máquinas
têxteis, máquinas automáticas de embalar, armas automáticas, motores
térmicos e comandos de válvulas.
Figura 146: Palminha de martelo
Figura 147: palminha de pilão.
Figura 148: eixo comando de válvula. Aplicação came.
77
5- Elementos elásticos: As molas.
5.1- Definição:
Peças fixadas entre si com elementos elásticos podem ser deslocadas
sem sofrerem alterações. Assim, as molas são muito usadas como
componentes de fixação elástica. Elas sofrem deformação quando recebem a
ação de alguma força, mas voltam ao estado normal, ou seja, ao repouso,
quando a força pára.
As uniões elásticas são usadas para amortecer choques, reduzir ou
absorver vibrações e para tornar possível o retorno de um componente
mecânico à sua posição primitiva. Com certeza, você conhece muitos casos
em que se empregam molas como, por exemplo, estofamentos, fechaduras,
válvulas de descarga, suspensão de automóvel, relógios, brinquedos.
5.2- Materiais de fabricação:
As molas podem ser feitas com os seguintes materiais: aço, latão, cobre,
bronze, borracha, madeira, plastiprene, etc.
As molas de borracha e de arames de aço com pequenos diâmetros,
solicitados à tração, apresentam a vantagem de constituírem elementos com
menor peso e volume em relação à energia armazenada.
Para conservar certas propriedades das molas – elásticas, magnéticas,
resistência ao calor e à corrosão - deve-se usar aços-liga e bronze especiais ou
revestimentos de proteção.
Os aços molas devem apresentar as seguintes características: alto limite
de elasticidade, grande resistência, alto limite de fadiga.
Quando as solicitações são leves, usam-se aços-carbono - ABNT 1070 ou
ABNT 1095.
Além de 8 mm de diâmetro, não são aconselháveis os aços-carbono,
pois a têmpera não chega até o núcleo.
As molas destinadas a trabalhos em ambientes corrosivos com grande
variação de temperaturas são feitas de metal monel (33% Cu - 67% Ni) ou aço
inoxidável.
Os aços-liga apresentam a vantagem de se adequarem melhor a
qualquer temperatura, sendo particularmente úteis no caso de molas de
grandes dimensões.
78
5.3- Tipos e Aplicações:
As molas podem ser classificadas quanto à sua forma geométrica ou
segundo o modo como resistem aos esforços.
Quanto à forma geométrica:
Podem ser Helicoidais (em forma de hélice) ou planas.
Quanto ao modo como resistem a esforços:
Podem ser de tração, compressão ou torção.
Molas helicoidais:
A mola helicoidal é a mais usada em mecânica. Em geral, ela é feita de
barra de aço enrolada em forma de hélice cilíndrica ou cônica. A barra de aço
pode ter seção retangular, circular, quadrada, dentre outras.
Figura 149: Molas: formas geométricas.
Figura 150: Molas: Resistência a esforços.
79
o Mola helicoidal de compressão:
A mola helicoidal de compressão é formada por espirais. Quando esta
mola é comprimida por alguma força, o espaço entre as espiras diminui,
tornando menor o comprimento da mola.
Aplicações: furador de papéis, molas de automóveis, dentre outras.
Figura 151: Molas helicoidais cilíndricas, seção circular.
Mola em repouso
Mola comprimida
Figura 152: Molas helicoidais de compressão Aplicações
80
o Mola helicoidal de tração:
A mola helicoidal de tração possui ganchos nas extremidades, além das
espiras. Os ganchos são também chamados de olhais.
Para a mola helicoidal de tração desempenhar sua função, deve ser esticada,
aumentando seu comprimento. Em estado de repouso, ela volta ao seu
comprimento normal.
Aplicada em situações nas quais se necessita de uma mola que resista a
esforços de tração, por exemplo, balanças de açougues.
o Mola helicoidal de torção:
A mola helicoidal de torção tem dois braços de alavancas, além das
espiras.
São bastante utilizadas em utensílios mais simples com função de
possibilitar abertura entre partes, por exemplo, o pregador de roupas.
Figura 153: Molas de tração
Figura 154: Molas de torção e aplicação.
81
o Mola helicoidal cônica:
Apresentam conicidade acentuada em seu corpo. Podem ser de seção
circular ou retangular, dependendo de sua aplicação.
São utilizadas em utensílios como batedores de clara em neve, alicates,
dentre outros.
Molas planas:
As molas planas são feitas de material plano ou em fita.
Podem ser simples, prato, feixe de molas e espiral.
Figura 155: Molas helicoidais cônicas.
Figura 156: Molas cônicas e bi-cônicas: aplicações.
Figura 157: Molas planas
82
o Mola plana simples:
Esse tipo de mola é empregado somente para algumas cargas. Em geral,
essa mola é fixa numa extremidade e livre na outra. Quando sofre a ação de
uma força, a mola é flexionada em direção oposta.
o Mola prato:
A Mola prato é a melhor solução para aplicações onde se requer cargas
bastante altas em espaços confinados com pequenos deslocamentos. . Essa
mola tem a forma de um tronco de cone com paredes de seção retangular. Em
geral, as molas prato funcionam associadas entre si, empilhadas, formando
colunas. O arranjo das molas nas colunas depende da necessidade que se tem
em vista.
Aplicada individualmente ou em grupo, ela é a melhor alternativa para
substituir a mola helicoidal, atendendo requisitos de carga com deslocamentos
sob condições restritas. Mola prato é aplicada tipicamente em: Embreagens,
transmissões, conjuntos de freio, válvulas, tubulações e em Engenharia
Pesada Aparelhos de comando elétrico.
Figura 158: Esquema de uma mola plana simples.
Figura 159: Molas prato.
83
o Mola espiral:
A mola espiral tem a forma de espiral ou caracol. Em geral ela é feita de
barra ou de lâmina com seção retangular.
A mola espiral é enrolada de tal forma que todas as espiras ficam concêntricas
e complanares.
Esse tipo de mola é muito usado em relógios e brinquedos.
o Feixe de molas:
Os feixes de molas têm como característica atuar como elemento elástico
e estrutural nas suspensões de eixo rígido, absorvendo os movimentos de
baixa freqüência e grande amplitude proporcionando conforto e estabilidade.
São constituídos basicamente de barras denominadas lâminas ou folhas,
unidas por um parafuso (espigão) em sua parte central com exceção as mono-
laminas.
Os materiais aplicados na confecção dos feixes de molas são aços-liga
que apresentam como propriedades mecânicas: alto limite de elasticidade,
dureza e fadiga. Eles trabalham sob esforço de flexo-torção onde o esforço de
torção é dominante.
Figura 160: Molas espirais.
Figura 161: Feixes de molas.
84
6-Elementos de vedação:
6.1- Definição:
Elementos de vedação são peças que impedem a saída de fluido de um
ambiente fechado (tubulação, depósito) e evitam que esse ambiente seja
poluído por agentes externos.
Esses elementos, geralmente, localizam-se entre duas peças fixas ou
em duas peças em movimento relativo.
6.2- Aspectos que devem ser verificados:
Muitas vezes, a vedação requer atenção aos seguintes aspectos:
Temperatura - no caso de se trabalhar em ambiente com temperatura
muito elevada, a vedação torna-se mais difícil;
Acabamento das peças - uma boa vedação requer bom acabamento
das superfícies a serem vedadas;
Pressão - quanto mais elevada for a pressão do fluido, tanto maior
será a possibilidade de escapamento, ou seja, a vedação torna-se
mais difícil;
Estado físico - os fluidos líquidos são mais fáceis de serem vedados do
que os fluidos em estado gasoso.
6.3- Tipos de elementos de vedação:
Os elementos de vedação podem ser: guarnições, guarnições toroidais
(anéis Oring), retentores e gaxetas.
6.3.1- Guarnições:
6.3.1.1- Definição:
Guarnições são peças flexíveis colocadas entre duas superfícies rígidas,
geralmente planas. Desta forma, as guarnições impedem passagem ou
vazamento de fluidos. A vedação com elementos intermediários (guarnições)
tem a vantagem de ser feita com mais facilidade do que a vedação direta.
Basta uma simples pressão para moldar a guarnição entre as superfícies a
serem vedadas.
6.3.1.2- Materiais de fabricação:
As guarnições podem ser feitas de borracha, cobre, cortiça ou amianto,
e podem ter formatos variados: chatos, toroidais, perfilados, revestidos.
85
6.3.1.3- Tipos e Aplicações:
Chatas:
Vedação de água, ou vedação embaixo de cabeças de tampas a parafuso
para carga/descarga de óleo.
Toroidais (anéis Oring):
Boa resistência aos óleos minerais, bom comportamento em temperaturas
externas. São aplicados principalmente na hidráulica e na pneumática.
O método de aplicação dos anéis O'Ring, é simples: pistões, hastes,
válvulas e juntas estáticas são perfeitamente vedados e não requerem
posterior atenção. O elastômero de que é feito o anel comporta-se em serviço
como se fora um fluido de viscosidade extremamente alta e transmite por si
próprio a pressão de trabalho aos pontos onde tem contato com o cilindro e o
canal do alojamento. Inicialmente, o anel é montado com ligeiro aperto ou
interferência, a qual é muito importante, e que é determinada pela seção do
anel e pela profundidade do canal.
Figura 162: Aplicação: guarnição plana chata
Figura 163: Anéis O’Ring.
86
6.3.2- Gaxetas:
6.3.2.1- Definição:
Gaxeta é um anel de borracha com lábio ou lábios que fazem a vedação
em sistemas hidráulicos ou pneumáticos. A função da gaxeta é vedar
automaticamente com sua própria pressão exercida contra a parede do
cilindro da haste do embolo; ela apresenta excelente desempenho e
desgaste mínimo, pelo fato da pressão sobre os lábios ser proporcional à
pressão do fluido.
6.3.2.2- Materiais de fabricação:
São fabricadas em elastômeros, geralmente, borracha.
6.3.2.3- Tipos e Aplicações:
As gaxetas modelos "U" e "L" podem ser adaptadas a sistemas de
duplo efeito, mas com desempenho inferior aos vedadores do embolo. Elas
podem ser usadas em sistemas de baixas e altas pressões, conforme a
dureza de seu material, modelo e perfil.
Figura 164: Modelos de gaxetas “U” e “L”.
87
6.3.3.- Retentores:
6.3.3.1- Definição:
O retentor é composto essencialmente de uma membrana elastomérica
em forma de "lábio" e uma parte estrutural metálica, que permite a fixação
do lábio na posição correia de trabalho na aplicação. O retentor tem por
função primordial reter óleos, graxas ou outros fluidos que devam ser
contidos no interior de uma máquina ou um agregado mecânico.
6.3.3.2- Materiais de fabricação:
São fabricados de dois materiais diferentes: internamente borracha, e
externamente aço.
Figura 165: Gaxetas.
Figura 166: Aplicação das gaxetas.
Figura 167: Componentes dos retentores.
88
6.3.3.3- Aplicações e tipos:
O retentor é sempre aplicado entre duas peças que tenham um
movimento relativo, por exemplo: entre um eixo que transmite um
movimento e a carcaça de sustentação do mancai deste eixo. Ele cumpre
esta função de vedação tanto na condição estática, de máquina parada,
como na condição dinâmica, em movimento, e também na variedade de
condições de temperatura e meio externo para as quais a máquina está
projetada. A vedação se dá pelo contato permanente que ocorre entre a
aresta do lábio de vedação e o eixo da máquina. Para completar a
estanqueidade com o meio externo, é preciso que haja também a vedação
entre a parte externa estrutural do vedador e a carcaça.
Partindo-se do lábio convencional, pode-se obter uma maior eficiência
de vedação adicionando-se nervuras moldadas ao ângulo de ar, que
proporcionam o conhecido efeito hidrodinâmico de vedação. Este efeito
hidrodinâmico promove o refluxo ao óleo que, eventualmente, tenha
ultrapassado aresta de vedação, conferindo assim ao lábio uma maior
capacidade de estanqueidade, e ainda, uma maior durabilidade, por garantir
uma permanente lubrificação na área de contato sob a aresta de vedação.
Existem várias formas geométricas de nervuras hidrodinâmicas, cuja
escolha é determinada pelas condições de aplicação do vedador.
Figura 168: Aplicação do retentor.
89
Figura 169: Modelos de retentores.
90
Bibliografia:
Sites:
http:// www.wikipedia.org.br [Capturado em 18/10/2008]
http://www.orionsa.com.br [Capturado em 18/10/2008]
http://www.vedacentro.com.br [Capturado em 18/10/2008]
http:// www.hsw.uol.com.br [Capturado em 18/10/2008]
Apostilas:
Telecurso 2000 Elementos de máquinas
Elementos de máquina Senai Espírito Santo