Tipos de parafusos e dimensionamento

TIPOS DE PARAFUSOS
TIPOS DE PARAFUSOS

TIPOS DE PARAFUSOS
TIPOS DE PARAFUSOS
Cabeça quadrada
Prisioneiro
Forma de “U”
Cabeça sextavada
Cabeça sextavada interna

TIPOS DE PARAFUSOS
TIPOS DE PARAFUSOS
Parafuso de travamento com cabeça quadrada
Cabeça sextavada interna Cabeça com estirado interno

TIPOS DE PORCAS
TIPOS DE PORCAS
Porcas de travamento
Forjamento e acabamento de porca

PADRONIZAÇÃO DE DIMENSÕES
PADRONIZAÇÃO DE DIMENSÕES
Cabeça
escareada
Cabeça
arredondada
Cabeça
cilíndrica
abaulada
Cabeça
escareada
abaulada

PADRONIZAÇÃO DE ROSCAS
Rosca em V
Rosca Sellers
(1864)
Rosca Whitworth
(1841)

Rosca externa
Rosca interna

PADRONIZAÇÃO: NOMENCLATURA
PADRONIZAÇÃO: NOMENCLATURA
Passo ( P ):
Passo ( P ): distância entre um ponto do filete até o
mesmo ponto do filete adjacente.

NOMENCLATURA DE PARAFUSOS
Número de filetes por polegada:
Número de filetes por polegada: usado no Sistema Inglês
pol.
/
filetes
no.
1
=
P

Avanço:
Avanço: é a distância medida axialmente que um
parafuso avança em uma volta.
Avanço = Passo Avanço = no
entradas X Passo

ROSCAS PADRONIZADAS
ROSCAS PADRONIZADAS
SÉRIE DE ROSCAS GROSSAS
SÉRIE DE ROSCAS GROSSAS

 Uso geral;

 Montagem e desmontagem freqüentes;

 Materiais diferentes do aço.
SÉRIE DE ROSCAS FINAS
SÉRIE DE ROSCAS FINAS

 Ocorrência de choques e vibrações;

 Indústria aeronáutica e automobilística;

 Material: aço.

ROSCAS PADRONIZADAS
ROSCAS PADRONIZADAS
SÉRIE DE ROSCAS EXTRA-FINAS
SÉRIE DE ROSCAS EXTRA-FINAS

 Ocorrência de vibração excessiva;

 Materiais de pequena espessura;

 Equipamentos aeronáuticos;

 Material: aço liga, tratamento térmico.
SÉRIE 8N
SÉRIE 8N

 8 fios/polegada;

 Alta tensão inicial;

 Cabeçotes de cilindros;

 Tubulação de alta pressão.
SÉRIE 12N
SÉRIE 12N

 12 fios/polegada;

 Vedação a alta pressão.

ROSCAS PADRONIZADAS
ROSCAS PADRONIZADAS

ROSCAS PADRONIZADAS
ROSCAS PADRONIZADAS
Séries Especiais
Séries Especiais: 8N, 12N, 16N
No
. de fios / polegada independe do diâmetro
P
D ↑
⇒
↓
⇒
↑
polegada
fios
de
no
Extra-fina:
8N, 12N : constante
=
⇒
∀ P
D
rosca
a
com
atrito
hélice ↑
⇒
↓
∠

DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS
Considerando-se a elasticidade do parafuso e das
partes unidas

Considerando-se a elasticidade do parafuso e das partes
unidas

1
1a
a
Fase:
Fase: Aperto do parafuso. Pressão interna
do vaso não atua nessa fase.
Hipótese: regime elástico  Validade da Lei de Hooke.
Aperto do parafuso: carga de tração   alongamento
F
δ

1
1a
a
Fase:
Fase: Análise das partes unidas
Aperto do parafuso: a mesma força que atua no parafuso
atua também nas partes unidas, porém a deformação é de
compressão. (alongamento “negativo”)
F
δ
aperto
de
inicial
Tensão
valor
o
atingir
até =
↑ i
F
F

2
2a
a
Fase:
Fase: Atuação da pressão interna no vaso.
Corresponde admitir que uma carga
externa seja aplicada ao parafuso.
Hipótese: Carga somente de tração no parafuso e na
tampa, não havendo flexão.
Atuação de FEXT. no parafuso: age no sentido de alongar o
parafuso ainda mais.
δ
∆
↑
⇒
∆
↑ F

Dimensionamento de parafusos
2
2a
a
Fase: F
Fase: FEXT
EXT ≠ 0
≠ 0

CARGA DE ABERTURA DA UNIÃO (F
CARGA DE ABERTURA DA UNIÃO (FO
O):
): Aumento da Fext
causa alongamento do parafuso ao longo de OM, ao mesmo
tempo que a deformação por compressão decresce ao longo
de AC. A junção estará no limite de abertura quando a
deformação das partes unidas torna-se zero (ponto C).
OCM
OGA ∆
≈
∆








 +
=
+
=
i
c
i
i
i
c
i
i
F
F
F
F
δ
δ
δ
δ
δ
δ
0
0
ainda
ou
Parafusos e partes unidas = molas.
Lei de Hooke:
Partes unidas:
Parafusos:
P
i
i
K
F
=
δ
C
i
C
K
F
=
δ
KP = Constante elástica do
parafuso.
KC = Constante elástica das
partes unidas.

ou
0 







+
=







 +
=
C
P
C
o
i
C
C
P
i
K
K
K
F
F
K
K
K
F
F
F0: carga de abertura da união tendo Fi como carga inicial
de aperto.
Condição de projeto:
EXT
F
F > >
0 EXT
F
C
F .
0 = 2,0
a
2
,
1
:
C
ou com
.
. 







+
=
C
P
C
EXT
i
K
K
K
F
C
F

CÁLCULO DA CARGA TOTAL SOBRE O PARAFUSO
CÁLCULO DA CARGA TOTAL SOBRE O PARAFUSO
C
EXT
P K
F
F
K
F ∆
−
=
∆
=
∆ δ
F
F
F i
T ∆
+
=
.
F 







+
=
∆
C
P
P
E
K
K
K
F
. 







+
+
=
C
P
P
E
i
T
K
K
K
F
F
F

ANÁLISE DAS CONSTANTES ELÁSTICAS
ANÁLISE DAS CONSTANTES ELÁSTICAS

DETERMINAÇÃO DAS CONSTANTES ELÁSTICAS
DETERMINAÇÃO DAS CONSTANTES ELÁSTICAS
K
KP
P E K
E KC
C
Dentro do regime elástico vale a relação:
L
E
E
A
F δ
ε
σ .
. =
=
= δ
δ .
.
.
K
L
A
E
F =
=
⇒
K
KP
P:
:
L
A
E
KP
.
=
K
KP
P:
: Constante elástica de um parafuso que tem
comprimento inicial L, seção transversal A e material cujo
módulo de elasticidade é E.

DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE ELÁSTICA K
DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE ELÁSTICA KC
C
L
A
E
K C
C
.
=
Hipótese:
Hipótese: AC = área projetada pela cabeça do parafuso.
4
.
4
. 2
2
D
D
A E
C
π
π
−
=
D
D = diâmetro nominal do parafuso ou do furo;
DE = abertura da chave ;

C
4
.
4
. 2
2
D
D
A E
C
π
π
−
=
D
D = diâmetro nominal do parafuso
ou do furo;
DE = abertura da chave;

C
Se as partes unidas forem de materiais diferentes (ex.
junta de cobre entre chapas de aço) a constante elástica
da união será calculada através de uma “mola” equivalente
em série.
L
A
E
K C
C
.
=
n
C K
K
K
K
1
...
1
1
1
2
1
+
+
+
=

ANÁLISE DE FADIGA EM PARAFUSOS
ANÁLISE DE FADIGA EM PARAFUSOS
2
min
max σ
σ
σ
+
=
média
2
min
max
var
σ
σ
σ
−
=
iável

σn/N
DIAGRAMA DE SODEBERG
DIAGRAMA DE SODEBERG
Tensão Estática,
σm
Tensão Variável,
σv
σr
A
T
D
P
B
E V
C
G
M
Q
σe
σe/N
σm
σn
n
v
e
m
N σ
σ
σ
σ
+
=
1
O
n
v
e
m Kf
N σ
σ
σ
σ .
1
+
=
X
X
X
X
COT
BED ∆
≈
∆
Pontos de Falha
X
X

RELAÇÃO ENTRE O CONJUGADO DE ABERTO (T) E
RELAÇÃO ENTRE O CONJUGADO DE ABERTO (T) E
TENSÃO INICIAL (F
TENSÃO INICIAL (Fi
i)
)
Dificuldade de modelagem analítica devido à grande
quantidade de variáveis e circunstâncias envolvidas:

 A carga não é uniformemente
distribuída entre todos os
filetes do parafuso: tendência
dos primeiros filetes
suportarem a maior parte da
carga.

 Eixo da rosca não é
perpendicular à face de
assentamento da

RELAÇÃO ENTRE (T) E (F
RELAÇÃO ENTRE (T) E (Fi
i)
)

A superfície de apoio das
peças unidas pode não ser plana;

 Furos podem não ser
perpendiculares à superfície de
apoio, tampouco paralelos ao
eixo do parafuso;

 Furos desalinhados;

 Superfície de apoio da cabeça do parafuso pode não
ser perpendicular ao eixo;

 Modo de aplicação da carga pode resultar em flexão
do parafuso.

 EMPÍRICA
EMPÍRICA

RELAÇÃO EMPÍRICA ENTRE (T) E (F
RELAÇÃO EMPÍRICA ENTRE (T) E (Fi
i)
)
T:
T: Torque [lbf.in];
F
Fi
i :
: Carga inicial de aperto [lbf];
C
Cm
m :
: Coeficiente experimental;
D
D :
: Diâmetro nominal do parafuso [in].
i
m F
D
C
T .
.
=
C
Cm
m Montagem
Montagem
0,20 Roscas UN sem lubrificação
0,18 Roscas UM com lubrificação
0,17 Roscas 8N com lubrificação

FORMAS DE APLICAÇÃO DO TORQUE DE APERTO (T)
TORQUÍMETRO
MANUAL

TORQUÍMETRO ELETRÔNICO

Versão Original
Luís Gonzaga Trabasso
Luís Gonzaga Trabasso
e
e
Lindolfo Araújo Moreira Filho
Lindolfo Araújo Moreira Filho

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