Apostila elementos 2011

CSO-Ifes-55-2009
GERÊNCIA DE ENSINO
COORDENADORIA DE RECURSOS DIDÁTICOS
ELEMENTOS
DE
MÁQUINAS
Mecânica

CSO-Ifes-55-2009
ELEMENTOS
DE
MÁQUINAS
PROF. JOÃO PAULO BARBOSA, M.SC.
São Mateus, Março de 2011.

Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc.
1
Sumário
1 Introdução de Elementos de Máquinas ....................................................... 2
2 Elementos de Fixação ................................................................................... 5
3 Rebites............................................................................................................ 8
4 Pinos Cavilhas e Contra-pinos ................................................................... 23
5 Parafusos ..................................................................................................... 29
6 Porcas........................................................................................................... 49
7 Arruelas ........................................................................................................ 56
8 Anéis elásticos............................................................................................. 59
9 Chavetas....................................................................................................... 64
10 Elementos de Apoio .................................................................................... 71
11 Guias............................................................................................................. 72
12 Buchas e Mancais de Deslizamento........................................................... 76
13 Rolamentos e Mancais de Rolamento........................................................ 80
14 Elementos de Trabsmissão ...................................................................... 103
15 Eixos e Árvores.......................................................................................... 106
16 Engrenagens.............................................................................................. 110
17 Transmissão por polias e correias........................................................... 128
18 Correntes.................................................................................................... 142
19 Acoplamentos............................................................................................ 146
20 Cabos de Aço............................................................................................. 160
21 Elementos Elásticos.................................................................................. 168
22 Elementos de Vedação.............................................................................. 177
23 Freios.......................................................................................................... 189
24 Amortecedores .......................................................................................... 193
25 Embreagens ............................................................................................... 199

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CAPÍTULO 1
1 Introdução de Elementos de Máquinas
1.1 Tipos de Elementos de Máquinas
Elementos de fixação;
Elementos de Apoio;
Elementos elásticos;
Elementos de Transmissão;
Elementos de vedação.
1.1.1 Elementos de fixação
Rebites, Parafusos, Porcas, Arruelas, Anéis elásticos, etc...
Rebite Parafuso Porca
Anel Elástico Arruela
1.1.2 Elementos de Apoio
Buchas, mancais, rolamentos, guias, etc...
Mancal Rolamento Bucha
Guia

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1.1.3 Elementos elásticos
Molas, anéis elásticos, etc...
Mola de Compressão Mola de Torção
Aplicações Diversas
1.1.4 Elementos de Transmissão
Engrenagens, polias e correias, acoplamentos, etc...
Caixa de Marcha de um carro Transmissão por Correias
Transmissão por Engrenagens Engrenagens

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1.1.5 Elementos de vedação
Anéis de borracha, retentores, juntas, etc...
Retentor Anéis de Borracha
Motor Trifásico:
Exemplo de um motor elétrico, representado em uma vista explodida:

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CAPÍTULO 2
2 Elementos de Fixação
2.1 Introdução dos Elementos de Fixação
Na mecânica é muito comum a necessidade de unir peças como chapas, perfis e
barras. Qualquer construção, por mais simples que seja, exige união de peças entre
si.
Entretanto, em mecânica as peças a serem unidas, exigem elementos próprios de
união que são denominados elementos de fixação.
Numa classificação geral, os elementos de fixação mais usados em mecânica são:
rebites, pinos, cavilhas, parafusos, porcas, arruelas, chavetas etc.
A união de peças feita pelos elementos de fixação pode ser de dois tipos: móvel ou
permanente.
No tipo de união móvel, 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, chavetas e arruelas.
No tipo de união permanente, 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.
Tanto os elementos de fixação móvel como os elementos de fixação permanente
devem ser usados com muita habilidade e cuidado porque são, geralmente, os
componentes mais frágeis da máquina. Assim, para projetar um conjunto mecânico é
preciso escolher o elemento de fixação adequado ao tipo de peças que irão ser
unidas ou fixadas. Se, por exemplo, unirmos peças robustas com elementos de
fixação fracos e mal planejados, o conjunto apresentar· falhas e poder· ficar
inutilizado. Ocorrerá, portanto, desperdício de tempo, de materiais e de recursos
financeiros. Ainda é importante planejar e escolher corretamente os elementos de
fixação a serem usados para evitar concentração de tensão nas peças fixadas.
Essas tensões causam rupturas nas peças por fadiga do material.
Fadiga de material significa queda de resistência ou enfraquecimento do material
devido a tensões e constantes esforços.

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2.2 Tipos de elementos de fixação
Para você conhecer melhor alguns elementos de fixação, apresentamos a seguir
uma descrição simples de cada um deles.
Rebite
O rebite é formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça. É fabricado em aço,
alumínio, cobre ou latão É usado para fixação permanente de duas ou mais peças.
Pino
O pino une peças articuladas. Nesse tipo de união, uma das peças pode se
movimentar por rotação.
Cavilha
A cavilha une peças que não são articuladas entre si.
Contra-pino ou cupilha
O contrapino ou cupilha é uma haste ou arame com forma semelhante à de um
meio-cilindro, dobrado de modo a fazer uma cabeça circular e tem duas pernas
desiguais.
Introduz-se o contrapino ou cupilha num furo na extremidade de um pino ou
parafuso com porca castelo. As pernas do contrapino são viradas para trás e,
assim, impedem a saída do pino ou da porca durante vibrações das peças fixadas.

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Parafuso
O parafuso é uma peça formada por um corpo cilíndrico roscado e uma cabeça, que
pode ter várias formas.
Porca
A porca tem forma de prisma, de cilindro etc. Apresenta um furo roscado. Através
desse furo, a porca é atarraxada ao parafuso.
porca sextavada
Arruela
A arruela é um disco metálico com um furo no centro. O corpo do parafuso passa por
esse furo.
Anel elástico
O anel elástico é usado para impedir deslocamento de eixos. Serve, também, para
posicionar ou limitar o movimento de uma peça que desliza sobre um eixo.
Chaveta
A chaveta tem corpo em forma prismática ou cilíndrica que pode ter faces paralelas
ou inclinadas, em função da grandeza do esforço e do tipo de movimento que deve
transmitir.
Alguns autores classificam a chaveta como elementos de fixação e outros autores,
como elementos de transmissão. Na verdade, a chaveta desempenha as duas
funções.
Chaveta

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CAPÍTULO 3
3 Rebites
O primeiro par de lentes com graus unido por aros de ferro e rebites surge na
Alemanha em 1270. Esses óculos primitivos não têm hastes e são ajustados apenas
sobre o nariz. Pouco depois, modelos semelhantes ao alemão aparecem em várias
cidades italianas.
Levi, que depois de escutar reclamações sobre a cor de suas calças as pintou de
índigo, deu origem ao termo “blue jeans”. O dia 20 de maio de 1873, considerado
oficialmente o “aniversário” da peça, guarda uma história preciosa: Jacob Davis, um
judeu originário da Lituânia e alfaiate na cidade de Reno (Nevada), disse a Levi que
havia descoberto nos rebites de metal uma forma de evitar rasgos nas calças.
A solda é um bom meio de fixação mas, por causa do calor, ela causa alterações na
superfície das peças e das barras devido suas espessuras. O elemento mais
indicado, portanto, é o rebite.
A fixação por rebites é um meio de união permanente. A figura abaixo mostra a
rebitagem para unir duas peças.

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Devido a importância dos rebites como elementos de fixação permanente. Um rebite
compõe-se de um corpo em forma de eixo cilíndrico e de uma cabeça. A cabeça
pode ter vários formatos. 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.
Rebites (trabalham ao corte). Não necessita de ajustamento perfeito, pois
preenchem os furos por deformação do rebite
Vantagens das ligações Rebitadas:
• Barata e simples;
• Maior facilidade de reparação;
• Aplicação a materiais de má soldabilidade;
• Execução simples;
• Não exige operário qualificado;
• Controle de qualidade simples.
Desvantagens das ligações Rebitadas:
• Não desmontável;
• Maior peso da união;
• Campo de aplicação reduzido (chapas);
• Não recomendável a carregamentos dinâmicos;
• Redução de resistência do material rebitado furação.
3.1 Tipos de rebite e suas proporções
O quadro a seguir mostra a classificação dos rebites em função do formato da
cabeça e de seu emprego em geral.

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A fabricação de rebites é padronizada, ou seja, segue normas técnicas que indicam
medidas da cabeça, do corpo e do comprimento útil dos rebites.
No quadro a seguir apresentamos as proporções padronizadas para os rebites. Os
valores que aparecem nas ilustrações são constantes, ou seja, nunca mudam.
O quadro apresenta alguns tipos de rebite, segundo a forma de suas cabeças. Mas
é grande a variedade dos tipos de rebite. Um mecânico precisa conhecer o maior
número possível para saber escolher o mais adequado a cada trabalho a ser feito.
Vamos ver outros exemplos.
Em estruturas metálicas, você vai usar rebites de aço de cabeça redonda:

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Diâmetros padronizados: de 10 até 36 mm (d). Comprimentos úteis padronizados: de
10 até 150 mm (L).
Em serviços de funilaria você vai empregar, principalmente, rebites com cabeça
redonda ou com cabeça escareada. Veja as figuras que representam esses dois
tipos de rebites e suas dimensões:
Existem também rebites com nomes especiais: de tubo, de alojamento explosivo etc. O
rebite explosivo contém uma pequena cavidade cheia de carga explosiva. Ao se
aplicar um dispositivo elétrico na cavidade, ocorre a explosão. Para que você
conheça um pouco esses rebites com denominações especiais, apresentamos
ilustrações de alguns deles.

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Além desses rebites, destaca-se, pela sua importância, o rebite de repuxo,
conhecido por rebite ”pop”. É um elemento especial de união, empregado para fixar
peças com rapidez, economia e simplicidade.
Abaixo mostramos a nomenclatura de um rebite de repuxo.
Os rebites de repuxo podem ser fabricados com os seguintes materiais metálicos:
aço-carbono; aço inoxidável; alumínio; cobre; monel (liga de níquel e cobre).
3.2 Especificação de rebites
Para adquirir os rebites adequados ao seu trabalho, é necessário que você conheça
suas especificações, ou seja:
• De que material é feito
• O tipo de sua cabeça
• O diâmetro do seu corpo
• O seu comprimento útil
O comprimento útil do rebite corresponde à parte do corpo que vai formar a união. A
parte que vai ficar fora da união é chamada sobra necessária e vai ser usada para
formar a outra cabeça do rebite. No caso de rebite com cabeça escareada, a altura
da cabeça do rebite também faz parte do seu comprimento útil. O símbolo usado
para indicar comprimento útil é L e o símbolo para indicar a sobra necessária é z. Na
especificação do rebite é importante você saber qual será o seu comprimento útil (L)
e a sobra necessária (z). Nesse caso, é preciso levar em conta:
• O diâmetro do rebite
• O tipo de cabeça a ser formado
• O modo como vai ser fixado o rebite: a frio ou a quente
As figuras mostram o excesso de material (z) necessário para se formar a segunda
cabeça do rebite em função dos formatos da cabeça, do comprimento útil (L) e do
diâmetro do rebite (d).

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3.3 Processos de rebitagem
A segunda cabeça do rebite pode ser feita por meio de dois processos: manual e
mecânico.
Processo manual: esse tipo de processo é feito à mão, com pancadas de martelo.
Antes de iniciar o processo, é preciso comprimir as duas superfícies metálicas a
serem unidas, com o auxilio de duas ferramentas: o contra-estampo, que fica sob as
chapas, e o repuxador, que é uma peça de aço com furo interno, no qual é
introduzida a ponta saliente do rebite.
Após as chapas serem prensadas, o rebite é martelado até encorpar, isto é, dilatar e
preencher totalmente o furo. Depois, com o martelo de bola, o rebite é “boleado”, ou
seja, é martelado até começar a se arredondar. A ilustração mostra o “baoleamento”.
Em seguida, o formato da segunda cabeça é feito por meio de outra ferramenta
chamada estampo, em cuja ponta existe uma cavidade que ser· usada como matriz
para a cabeça redonda.
Processo mecânico
O processo mecânico é feito por meio de martelo pneumático ou de rebitadeiras
pneumáticas e hidráulicas. O martelo pneumático é ligado a um compressor de ar
por tubos flexíveis e trabalha sob uma pressão entre 5 Pa 7 Pa, controlada pela
alavanca do cabo.
O martelo funciona por meio de um pistão ou êmbolo que impulsiona a ferramenta
existente na sua extremidade. Essa ferramenta é o estampo, que dá a forma à
cabeça do rebite e pode ser trocado, dependendo da necessidade.

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Abaixo ilustramos, em corte, um tipo de martelo pneumático para rebitagem.
A rebitadeira pneumática ou hidráulica funciona por meio de pressão contínua.
Essa máquina tem a forma de um C e é constituída de duas garras, uma fixa e outra
móvel com estampos nas extremidades.
Se compararmos o sistema manual com o mecânico, veremos que o sistema manual
é utilizado para rebitar em locais de difícil acesso ou peças pequenas.
A rebitagem por processo mecânico apresenta vantagens, principalmente quando é
usada a rebitadeira pneumática ou hidráulica. Essa máquina é silenciosa, trabalha
com rapidez e permite rebitamento mais resistente, pois o rebite preenche
totalmente o furo, sem deixar espaço. Entretanto, as rebitadeiras são máquinas
grandes e fixas e não trabalham em qualquer posição. Nos casos em que é
necessário o deslocamento da pessoa e da máquina, é preferível o uso do martelo
pneumático.
A estrutura em "C", construída em aço de liga forjado, passa por um rigoroso
processo de fabricação em máquinas CNC, tratado térmicamente em diversas fases
do processo. Obtendo-se uma estrutura de alta resistência totalmente livre de
tensões internas.
Dados de Aplicação
A forma correta da cabeça do rebite se produz utilizando uma força adequada.
A força requerida depende do tamanho do rebite, material, grau de dureza.
Na rebitagem a frio, o corpo do rebite é esmagado preenchendo completamente os
furos antes da cabeça estar formada, resultando numa rebitagem extremamamente
forte. No processo de rebitagem a frio, o material sofre o encruamento, resultando
num acréscimo das propriedades mecânicas do rebite.

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Passos na formação de rebites
O Rebite é encaixado nas peças a unir conforme ilustrado abaixo, em seguida o
rebite é parcialmente formado e no passo seguinte, o rebite é totalmente formado.
Verifica-se que antes da cabeça estar formada o rebite preencheu completamente o
furo.
A cabeça abaulada pré-formada também é conformada em cabeça cônica
Rebite de repuxo ou pop
Adequado para fixação de chapas de alumínio, calhas, dobradiças e fechadura em
portas de aço e uso diversos.
D1 = Ø do Corpo do Rebite
D2 = Ø da Cabeça do Rebite
k = Altura da Cabeça
d = Ø do Prego
L = Comprimento do Rebite
dimensões em milímetros
Equipamentos para rebitagem de repuxo
Rebitagem a quente e a frio
Tanto a rebitagem manual como a mecânica podem ser feitas a quente ou a frio
A rebitagem a quente é indicada para rebites com diâmetro superior a 6,35 mm,
sendo aplicada, especialmente, em rebites de aço.
A rebitagem a frio é feita por martelamento simples, sem utilizar qualquer fonte de
calor. É indicada para rebites com diâmetro de até 6,3 mm, se o trabalho for mão, e
de 10 mm, se for à máquina.

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3.4 Ferramentas para rebitagem
Você vai ver um exemplo de como se faz rebitagem, usando rebite de cabeça
escareada chata. Assim, você tem uma noção do processo de rebitagem. Antes,
porém, é preciso que você conheça as principais ferramentas usadas na rebitagem:
estampo, contra-estampo e repuxador.
Estampo
É uma ferramenta usada para dar forma a uma peça.
Contra-estampo
O contra-estampo é na verdade um estampo colocado em posição oposta à do
estampo. Também é de aço temperado e apresenta um rebaixo semi-esférico no
qual é introduzida a cabeça do rebite. O rebaixo semi-esférico pode apresentar
vários diâmetros a fim de alojar cabeças de rebites de diversas dimensões.
Abaixo mostramos um modelo de contra-estampo.
No caso de peças pequenas, pode-se utilizar o contra-estampo fixo a uma morsa; no
caso de peças grandes, o contra-estampo pode ser apoiado no piso, sobre uma
chapa de proteção.
Repuxador
O repuxador comprime as chapas a serem rebitadas. É feito de aço temperado e
apresenta três partes: cabeça, corpo e face. Na face existe um furo que aloja a
extremidade livre do rebite.

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3.5 Defeitos de rebitagem
Os principais defeitos na rebitagem são devidos, geralmente, ao mau preparo das
chapas a serem unidas em má execução das operações nas fases de rebitagem.
Os defeitos causados pelo mau preparo das chapas são:
Furos fora do eixo, formando degraus - Nesse caso, o corpo rebitado preenche o
vão e assume uma forma de rebaixo, formando uma incisão ou corte, o que diminui
a resistência do corpo.
Chapas mal encostadas - Nesse caso, o corpo do rebite preenche o vão existente
entre as chapas, encunhando-se entre elas. Isso produz um engrossamento da
secção do corpo do rebite, reduzindo sua resistência.
Diâmetro do furo muito maior em relação ao diâmetro do rebite – O rebatimento
não é suficiente para preencher a folga do furo. Isso faz o rebite assumir um eixo
inclinado, que reduz muito a pressão do aperto.
Os defeitos causados pela má execução das diversas operações e fases de
rebitagem são:
Aquecimento excessivo do rebite - Quando isso ocorre, o material do rebite terá
suas características físicas alteradas, pois após esfriar, o rebite contrai-se e então a
folga aumenta. Se a folga aumentar, ocorrerá o deslizamento das chapas.
Rebitagem descentralizada - Nesse caso, a segunda cabeça fica fora do eixo em
relação ao corpo e a primeira cabeça do rebite e, com isso, perde sua capacidade
de apertar as chapas.
Mal uso das ferramentas para fazer a cabeça - A cabeça do rebite é rebatida
erradamente e apresenta irregularidades como rebarbas ou rachaduras.

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O comprimento do corpo do rebite é pequeno em relação espessura da chapa
- Nessa situação, o material disponível para rebitar a segunda cabeça não é
suficiente e ela fica incompleta, com uma superfície plana.
3.6 Eliminação dos defeitos
Para eliminar os defeitos é preciso remover a cabeça do rebite. Isso pode ser feito
por três processos: com talhadeira, com lima e com esmerilhadeira.
Eliminação com talhadeira
A cabeça do rebite é aberta em duas partes e depois extraída.
A cabeça do rebite pode ser extraída inteira, com uma talhadeira trabalhando de
lado.
Depois de eliminada uma das cabeças, o restante do rebite é extraído com um saca-
pinos sobre o qual se aplicam alguns golpes com o martelo.
Eliminação com esmerilhadeira
A esmerilhadeira é uma máquina-ferramenta que desgasta o material por meio da
ação abrasiva exercida pelo rebolo. A cabeça do rebite pode ser esmerilhada e o
corpo retirado com saca-pinos ou por meio de furação.
Abaixo, é ilustrado um rebolo esmerilhando a cabeça de um rebite e uma broca
removendo-o em seguida.

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Eliminação com lima
A lima é usada quando se trata de chapas finas que não podem sofrer deformações.
O corpo do rebite pode ser retirado por meio de furação, com broca de diâmetro
pouco menor que o diâmetro do rebite.
Para finalizar, algumas recomendações sobre procedimentos de segurança durante
as operações de rebitagem:
• Use óculos de segurança
• Use protetor auricular durante todo o trabalho.
• Escreva com giz a palavra “quente” na peça onde houver rebites aquecidos.
• Verifique se todas as ferramentas estão em ordem antes de iniciar o trabalho.
• Tome cuidado quando executar rebitagem à máquina; é preciso saber operá-
la corretamente.
3.7 Dimensionamento dos rebites
Cisalhamento
Um corpo é submetido ao esforço de cisalhamento quando sofre a ação de um
carregamento (força cortante) que atua na direção transversal ao seu eixo.
A tensão de cisalhamento (τ) é obtida pela razão entre força cortante e área de
corte (seção transversal).
A
F
τ cortante
=
As tabelas de propriedades dos materiais geralmente não fornecem os valores das
tensões (ruptura ou escoamento) de cisalhamento. Adota-se portanto critérios
práticos a partir dos dados fornecidos para tração.
A tensão de cisalhamento ocorre comumente em parafusos, rebites e pinos que
ligam diversas partes de máquinas e estruturas. Haverá casos em que o esforço
cortante será simples (uma seção apenas) ou duplo (duas seções), como é o caso
de um rebite que conecta três chapas.

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Tensão de esmagamento
A condição ideal de cisalhamento ocorre quando as forças cortantes atuam
exatamente no mesmo plano. Mas na prática não é isso que ocorre: não atuando no
mesmo plano, as forças produzem além do esforço de corte, esforços de
esmagamento e flexão. O momento fletor possui baixa intensidade, e por isso, pode
ser desprezado. Mas no caso do dimensionamento de juntas rebitadas, parafusadas,
pinos, chavetas, etc, devemos verificar se a pressão de contato (tensão de
esmagamento) está abaixo do limite admissível (tensão de escoamento dividido pelo
coeficiente de segurança).
φe.
F
σesm =
Onde,
τesm = tensão de esmagamento [MPa];
F = força de esmagamento (mesma de cisalhamento) [N];
e = espessura da chapa [mm];
Ø = diâmetro do parafuso [mm].
Nas juntas rebitadas, além do diâmetro do rebite, temos que determinar uma
distância mínima entre os centros dos rebites e a extremidade da chapa, para que os
esforços cisalhantes sejam suportados. Desta forma deve ser satisfeita a condição
de que a resistência oferecida pelas duas áreas cisalhadas deve ser no mínimo igual
a área de seção transversal do rebite. Como o esforço cortante sobre a chapa é o
mesmo sobre o rebite, temos:
FRebite=Fchapa
τRebite . ARebite = τchapa . Achapa
ebChapabite ..2.)4/..( 2
Re τφπτ =
e
b
Chapa
bite
8
. 2
Re φπ
τ
τ
×=
Onde,

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b = distância do centro do rebite à extremidade da chapa [mm];
Ø = diâmetro do rebite [mm];
e = espessura da chapa [mm];
τRebite = tensão no rebite (admissível) [MPa];
τChapa = tensão na chapa (admissível) [MPa].
EXEMPLO:
Calcular o diâmetro do rebite para o caso de cisalhamento simples com uma carga F
= 2 kN. O material do rebite e da chapa é aço ABNT 1020 LQ. Considere Sg = 4. A
seguir, calcule a tensão de esmagamento e a distância 50 mínima do centro do
rebite até a extremidade da chapa para ambos os casos. Espessura da chapa = 7
mm.
a) Tensão de escoamento por cisalhamento;
τe = 0,6 σe
τe = 0,6 . 210 = 126 MPa
b) Tensão admissível;
τadm = τe / 4 = 31,5 MPa
c) Área da seção do rebite;
4A = 2000 / 31,5
A = 15,9 mm²
d) Diâmetro do rebite;
15,9 = . Ø² / 4
Ø = 4,5 mm
e) Tensão de esmagamento;
σesm = 2000 / 7 . 4,5
σesm = 63,5 MPa
σesm > σadm
Como σesm deu maior que a σadm (210 / 4 = 52,5 MPa), deve-se
redimensionar o diâmetro do rebite.
52,5 = 2000 / 7 . Ø
Ø = 5,4 mm
f) Distância mínima centro do rebite até extremidade da chapa.
b = 1 . ( .Ø² / 8 .e)
b = 1,6 mm

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EXERCÍCIOS
1 - Determinar o diâmetro do pino submetido a força cortante de 1,2 kN, sendo Aço
ABNT 1010 LQ e Sg = 2.
2 - Calcular o diâmetro do pino submetido a corte duplo, por uma carga de 1,2
kN, sendo Aço ABNT 1010 LQ e Sg = 2.

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CAPÍTULO 4
4 Pinos Cavilhas e Contra-pinos
O que são pinos, cavilhas e cupilhas? Como e quando são usados? Para que
servem?
Os pinos e cavilhas tem a finalidade de alinhar ou fixar os elementos de máquinas,
permitindo uniões mecânicas, ou seja, uniões em que se juntam duas ou mais
peças, estabelecendo, assim, conexão entre elas.
As cavilhas, também, são chamadas pinos estriados, pinos entalhados, pinos
ranhurados ou, ainda, rebite entalhado. A diferenciação entre pinos e cavilhas leva
em conta o formato dos elementos e suas aplicações.
Pinos e cavilhas se diferenciam pelos seguintes fatores:
• Utilização
• Forma
• Tolerância de medidas
• Acabamento superficial
• Material Tratamento térmico
4.1 Pinos
Os pinos são usados em junções resistentes a vibrações. Há vários tipos de pino,
segundo sua função.
TIPO FUNÇÃO
1. Pino Cônico Ação de Centragem.
2. Pino Cônico com
Haste Roscada
A ação de retirada do pino de furos cegos é facilitado por
um simples aperto da porca
3. Pino Cilíndrico Requer um furo de tolerância rigorosas e é utilizados
quando são aplicadas as forças cortantes.
4. Pino Elástico ou
pino tubular partido.
Apresenta elevada resistência ao corte por ser assentado
Em furos com variação de diâmetros consideráveis
5. Pino de guia Serve para alinhar elementos de máquinas. A distância
entre os pinos deve ser bem calculada para evitar o risco
de ruptura.

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Para especificar pinos e cavilhas deve-se levar em conta seu diâmetro nominal, seu
comprimento e função do pino, indicada pela respectiva norma.
4.2 Cavilha
A 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.
Classificação de cavilhas

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Segue uma tabela de classificação de cavilhas segundo tipos, normas e utilização.
4.3 Cupilha ou Contra-pino
Cupilha é um arame de secção semi-circular, dobrado de modo a formar um corpo
cilíndrico e uma cabeça.
Contra-pinos Especiais
Para eletrificação, isoladores e ferragens. Fabricados em aço (ferro), cobre, latão,
alumínio e aço inox. São confeccionados conforme desenho ou amostra.
Sua função principal é a de travar outros elementos de máquinas como porcas.

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CAPÍTULO 5
5 Parafusos
O parafuso é uma peça formada por um corpo cilíndrico roscado e uma cabeça, que
pode ter várias formas.
Historia do parafuso
Na antiguidade, o matemático grego Archytas of Tarentum (428 - 350 aC.) foi
responsável pela invenção do parafuso. No 1o século aC., os parafusos de madeira
foram usados em todo o mundo Mediterrâneo em dispositivos como prensas de óleo
e de vinho. Arquimedes ( 287 AC – 212 AC) desenvolveu o princípio da rosca e
utilizou-o para a construção de dispositivos para a elevação de água na irrigação. Os
romanos aplicaram o princípio de Arquimedes para conduzir material em minas.
Também existem evidências de que componentes parafusados foram aplicados em
instrumentos cirúrgicos em 79 AC. Os parafusos de metal só apareceram na Europa
a partir do ano de 1400. O primeiro documento impresso sobre parafusos consta
num livro do começo do século XV. Mais tarde, no mesmo século, Johann
Gutenberg incluiu parafusos entre os fixadores na sua impressora. Os cadernos de
Leonardo Da Vinci, do fim do século XV e começo do século XVI, incluem vários
desenhos de máquinas para fabricar parafusos, mas a primeira máquina concreta
para este propósito foi inventada em 1568 por Jacques Besson, um matemático
francês. Pelos fins do século XVII, os parafusos já eram componentes comuns nas
armas de fogo. O britânico Henry Maudslay patenteou o parafuso de fenda em 1797;
um dispositivo similar foi patenteado por David Wilkinson nos Estados Unidos no ano
seguinte. Na atualidade o parafuso esta presente em praticamente todos os
aparelhos e estruturas construídos pelo homem.
A padronização
A capacidade de fazer roscas uniformes não foi suficiente para garantir a
uniformidade, visto que cada fabricante preferia ter seu próprio padrão. Era
necessário definir padrões nacionais e internacionais. Na Inglaterra o próprio passo
significativo neste sentido ocorreu em 1841, quando Joseph Whitworth apresentou
ao Instituto dos engenheiros civis seu trabalho "Um sistema uniforme de roscas de
parafusos".
Whitworth propôs que para parafusos de certas dimensões as roscas deveriam ser
iguais em passo, profundidade e forma. Ele recomendou um ângulo de 55 graus
entre um lado do fio de rosca e outro. O número de fios por polegada deveria ser
especificado para cada diâmetro de parafuso. A rosca devia ser arredondada na

30
crista e no vale em 1/6 de profundidade. Em 1881 o sistema de Whitworth já tinha
sido adotado como padrão britânico.
Nos EUA o movimento para padronização começou em 1864. William Sellers, um
montador de ferramentas de máquinas na Filadélfia, persuadiu o Instituto Franklin
daquela cidade a reunir um comitê que procuraria estabelecer padrões nacionais.
Sellers tinha várias objeções ao sistema de Whitworth. Dizendo que o ângulo de
corte de 55 graus era difícil de aferir, argumentava que 60 graus era o ideal e que
resultaria em roscas mais resistentes. Ele também achava que o padrão de
arredondamento da rosca de Whitworth resultava num encaixe incerto entre
parafuso e porca resultando roscas mais frágeis, ele propôs roscas com cristas e
vales planos.
O Instituto Franklin acabou por adotar o sistema Sellers recomendando-o como
padrão nacional onde roscas de parafusos devem ser feitos de lados planos com
ângulo entre eles de 60 graus, tendo uma superfície plana no topo e no fundo igual a
1/8 do passo. Pelo fim do século o sistema de Sellers já era padrão para os EUA e
boa parte da Europa.
A incompatibilidade dos sistemas Whitworth e Sellres trouxe dificuldades nas 1ª e 2ª
Guerras mundiais, quando as forças armadas americanas e britânicas precisavam
de peças intercambiáveis. Desde 1918 e continuando até 1948, os dois países os
dois países estudaram as formas para reconciliar os sistemas. Numa conferencia em
Washington em 1948, os EUA, Canadá e Grã-Bretanha adotaram o sistema
unificado que incorpora aspectos do sistema Whitworth e Sellers. O papel principal
na padronização das roscas de parafusos em polegada foi do Instituto Industrial de
Fixadores, constituído pelos maiores produtores de fixadores da América do Norte.
No mesmo ano a Organização Internacional para a Padronização (ISO) iniciou um
trabalho para estabelecer um sistema padrão de rosca de parafuso que pudesse ser
aplicado mundialmente. Quando o trabalho terminou em 1964 e foi adotado numa
conferência internacional em Nova Deli, consistia em dois sistemas: O sistema ISO
polegada (ISO Inch Screw Thread System) o mesmo que sistema unificado e o
sistema ISO métrico (ISO Metric Screw Thread System), que era uma nova fórmula
para substituir os diversos sistemas métricos nacionais.
Com base no argumento de que os fixadores feitos de acordo com o sistema métrico
eram inferiores aos feitos de acordo com a norma ISO polegada, o Instituto de
Fixadores Industriais recomendou em 1970 que um sistema métrico mais
aperfeiçoado fosse desenvolvido. Em 1971 o grupo propôs o Sistema Métrico Ótimo
(Optimum Metric Fastener System). Entre outras coisas, o plano previa um perfil
baseado no formato que tornou-se padrão para fixadores aeroespaciais e fixadores
com melhor resistência à fadiga. A proposta levou a um sistema similar que agora é
o padrão métrico internacional:o sistema ANSI/ISO (ANSI: American National
Standards Institute).
Várias outras organizações se preocupam com padrões de fixadores,
freqüentemente especificando quais são os fixadores padronizados mais
apropriados para uma determinada indústria. Nos EUA essas organizações incluem
a American Society for Testing and Materials (ASTM), a American National
Standards Institute (ANSI), a Society of Automotive Engeneers (SAE) e outros.
Tomados em conjunto, suas atividades incluem por volta de 8000 padrões para
fixadores, que cobrem assuntos como: material, configuração, dimensões,
tolerâncias e características mecânicas. Se forem incluídos os fixadores especiais,
os diversos acabamentos e revestimentos superficiais junto de todas as
combinações de diâmetros e comprimentos, o total de itens na área de fixadores
supera os dois milhões.

31
Todo parafuso tem rosca de diversos tipos. Para você compreender melhor a noção
de parafuso e as suas funções, vamos, antes, conhecer roscas.
5.1 Roscas
Rosca é um conjunto de filetes em torno de uma superfície cilíndrica.
As roscas podem ser internas ou externas. As roscas internas encontram-se no
interior das porcas. As roscas externas se localizam no corpo dos parafusos.
As roscas permitem a união e desmontagem de peças.
Os filetes das roscas apresentam vários perfis. Esses perfis, sempre uniformes, dão
nome às roscas e condicionam sua aplicação.
5.2 Perfil da rosca (secção do filete)
Triangular
É o mais comum. Utilizado em parafusos e porcas de fixação, uniões e tubos.
Trapezoidal
Empregado em órgãos de comando das máquinas operatrizes (para transmissão de
movimento suave e uniforme), fusos e prensas de estampar (balancins mecânicos).

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Redondo
Emprego em parafusos de grandes diâmetros e que devem suportar grandes
esforços, geralmente em componentes ferroviários. É empregado também em
lâmpadas e fusíveis pela facilidade na estampagem.
Dente de serra
Usado quando a força de solicitação é muito grande em um só sentido (morsas,
macacos, pinças para tornos e fresadoras).
Quadrado
Quase em desuso, mas ainda utilizado em parafusos e peças sujeitas a choques e
grandes esforços (morsas).
Dependendo da inclinação dos filetes em relação ao eixo do parafuso, as roscas
ainda podem ser direita e esquerda. Portanto, as roscas podem ter dois sentidos: à
direita ou à esquerda.
Na rosca direita, o filete sobe da direita para a esquerda, conforme
a figura.
Na rosca esquerda, o filete sobe da esquerda para a direita, conforme
a figura.

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5.3 Nomenclatura da rosca
Independentemente da sua aplicação, as roscas tém os mesmos elementos,
variando apenas os formatos e dimensões.
P = passo (em mm) i = ângulo da hélice
d = diâmetro externo c = crista
d1 = diâmetro interno D = diâmetro do fundo da porca
d2 = diâmetro do flanco D1 = diâmetro do furo da porca
a = ângulo do filete h1 = altura do filete da porca
f = fundo do filete h = altura do filete do parafuso
Roscas triangulares
As roscas triangulares classificam-se, segundo o seu perfil, em três tipos:
• Rosca métrica
• Rosca whitworth
• Rosca americana
Para nosso estudo, vamos detalhar apenas dois tipos: a métrica e a whitworth.
Rosca métrica ISO normal e rosca métrica ISO fina NBR 9527.
ângulo do perfil da rosca:
a = 60º.
Diâmetro menor do parafuso

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(Ø do núcleo):
d1 = d - 1,2268P.
Diâmetro efetivo do parafuso
(Ø médio):
d2 = D2 = d - 0,6495P.
Folga entre a raiz do filete da
porca e a crista do filete do
parafuso:
f = 0,045P.
Diâmetro maior da porca:
D = d + 2f:
Diâmetro menor da porca (Ø furo):
D1 = d - 1,0825P;
Diâmetro efetivo da porca (Ø médio):
D2 = d2.
Altura do filete do parafuso:
he = 0,61343P.
Raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso:
rre = 0,14434P.
Raio de arredondamento da raiz do filete da porca:
rri = 0,063P.
A rosca métrica fina, num determinado comprimento, possui maior número de filetes
do que a rosca normal. Permite melhor fixação da rosca, evitando afrouxamento do
parafuso, em caso de vibração de máquinas.
Exemplo: em veículos.
Rosca Whitworth normal - BSW e rosca Whitworth fina - BSF
Fórmulas:
a = 55º
P = 1” / no de fios
hi = he = 0,6403P
rri = rre = 0,1373P
d = D
d1 = d - 2he
D2= d2 = d - he
A fórmula para confecção das roscas Whitworth normal e fina é a mesma. Apenas
variam os números de filetes por polegada.

35
5.4 Introdução de Parafusos
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 mantém unidas.
As cabeças dos parafusos, por sua vez, podem ser:
sextavadas - predominantes em construção de máquinas;
de Fenda (cabeça escariada);
de sextavado interno (Allen).
As principais vantagens dos parafusos São:
- Baixo custo;
- Facilidades de montagem e desmontagem;
5.5 Fabricação
Parafusos podem ser fabricados:
• por conformação plástica: prensagem ou rolagem,
• por usinagem: torneamento ou fresamento.
Numa montagem por parafuso, podemos ter como elementos:
• O próprio parafuso;
• A porca;
• Hastes dotadas de roscas - fusos;
• Arruelas,
• Dispositivos de segurança.
As cabeças dos parafusos, por sua vez, podem ser
• Sextavadas - predominantes em construção de máquinas;
• Fenda (cabeça escariada),
• Sextavado interno (Allen).
As principais vantagens dos parafusos São:
• Baixo custo;
• Facilidades de montagem e desmontagem;
As principais aplicações dos parafusos são:
• Parafusos de fixação em uniões desmontáveis;
• Parafusos obturadores para tapar orifícios;
• Parafusos de transmissão de forças;
• Parafusos de movimento para transformar movimentos retilíneo em rotativos e
vice-versa.

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As principais desvantagens nos parafusos de fixação são:
• Possibilidade de ocorrer desaperto durante o funcionamento do equipamento.
• Baixo rendimento de transmissão e o elevado desgaste dos flancos das
roscas.
5.6 Perigos nas uniões parafusadas
Alguns perigos característicos das uniões parafusadas devem ser conhecidos e
trabalhados quando se utiliza este tipo de união. São eles:
• incerteza sobre grandeza das forças externas - aumentar o coeficiente de
segurança;
• aperto inconveniente do parafuso - excessivo ou insuficiente;
• não uniformidade de aperto para uniões com vários parafusos - controle do
torque através de torquímetro ou controle da tensão através de micrômetro;
• apoio unilateral do parafuso, gerando tensões de flexão;
• perda de protensão, por dilatação térmica ou deformação plástica;
• solicitações adicionais devido a choques;
• auto-afrouxamento devido a trepidações;
• corrosão química e eletrolítica;
• desgaste da rosca de movimento,
• fratura por fadiga (geralmente na seção transversal do primeiro filete
carregado).
Que fatores influenciam a escolha de parafusos?
• Função;
• Propriedades;
• Método de montagem;
• Qualidade;
• Garantia;
• Custo de aplicação.
Como é que eu devo especificar um parafuso?
A especificação exata de um parafuso consiste em:
• São usadas as dimensões genérica standard, DIN para métrico; BS916 para
polegadas;
• Cabeça e tipo de fenda quando exista;
• Tipo de rosca;
• Diâmetro do parafuso ou peça;
• Comprimento do parafuso. (geralmente deste a cabeça à ponta);
• Qualidade de aço e resistência;
• Acabamento - tratamento galvânico.
Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da cabeça, da haste e do tipo de
acionamento.
Em geral, o parafuso é composto de duas partes: cabeça e corpo.

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O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico, totalmente roscado ou
parcialmente roscado. A cabeça pode apresentar vários formatos; porém, há
parafusos sem cabeça.
Há uma enorme variedade de parafusos que podem ser diferenciados pelo formato
da cabeça, do corpo e da ponta. Essas diferenças, determinadas pela função dos
parafusos, permite classificá -los em quatro grandes grupos: parafusos passantes,
parafusos não-passantes, parafusos de pressão, parafusos prisioneiros.
5.7 Parafusos passantes
Esses parafusos atravessam, de lado a lado, 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.

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5.8 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.
5.9 Parafusos de pressão
Esses 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.
5.10 Parafusos prisioneiros
São parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades, sendo
recomendados nas situações que exigem montagens e desmontagens frequentes.
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.

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Vimos uma classificação de parafusos quanto à função que eles exercem. Veremos,
a seguir, alguns tipos de parafusos.

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Segue um quadro síntese com características da cabeça, do corpo, das pontas e
com indicação dos dispositivos de atarraxamento.

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Ao unir peças com parafusos, o profissional precisa levar em consideração quatro
fatores de extrema importância:
• Profundidade do furo broqueado;
• Profundidade do furo roscado;
• Comprimento útil de penetração do parafuso
• Diâmetro do furo passante.
Esses quatro fatores se relacionam conforme mostram as figuras e a tabela a seguir.
Ø - diâmetro do furo broqueado
d - diâmetro da rosca
A - profundidade do furo broqueado
B - profundidade da parte roscada
C - comprimento de penetração do parafuso
d1 - diâmetro do furo passante
A classificação geral dos parafusos é quanto à função que eles exercem e alguns
fatores a serem considerados na união de peças. Alguns tipos de parafusos
bastante usados em mecânica.
Parafuso de cabeça sextavada
As medidas das partes dos parafusos são proporcionais ao diâmetro do seu corpo.
Em desenho técnico, esse parafuso é representado da seguinte forma:

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d = diâmetro do parafuso;
k = altura da cabeça (0,7 d);
s = medida entre as faces paralelas do sextavado (1,7 d);
e = distância entre os vértices do sextavado (2 d);
L = comprimento útil (medidas padronizadas);
b = comprimento da rosca (medidas padronizadas);
R= raio de arredondamento da extremidade do corpo do parafuso.
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. Esse parafuso pode ser usado com ou sem
rosca.
Quando usado sem rosca, o rosqueamento é feito na peça.
Parafusos com sextavado interno / Parafuso Allen
O parafuso Allen é fabricado com aço de alta resistência à tração e submetido a um
tratamento térmico após a conformação. Possui um furo hexagonal de aperto na
cabeça, que é geralmente cilíndrica e recartilhada. Para o aperto, utilizase uma
chave especial: a chave Allen. Os parafusos Allen são utilizados sem porcas e suas
cabeças são encaixadas num rebaixo na peça fixada.
De cabeça cilíndrica com sextavado interno (Allen). Em desenho técnico, este tipo
de parafuso é representado na seguinte forma:
onde:
A = d = altura da cabeça do parafuso;
e = 1,5 d = diâmetro da cabeça;
t = 0,6 d = profundidade do encaixe da chave;
s = 0,8 d = medida do sextavado interno;
d = diâmetro do parafuso.

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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. Veja a
seguir:
As medidas dos parafusos com sextavado interno com e sem cabeça e o alojamento
da cabeça, são especificadas na tabela, a seguir. Essa medidas variam de acordo
com o diâmetro (d).

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Parafusos de cabeça com fenda
De cabeça escareada chata com fenda. Em desenho técnico, a representação é a
seguinte:
onde:
· diâmetro da cabeça do parafuso = 2 d;
· largura da fenda = 0,18 d;
· profundidade da fenda = 0,29 d;
· medida do ângulo do escareado = 90º
Aplicação
São fabricados em aço, aço inoxidável, inox, cobre, latão, etc. Esse 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
Em desenhos técnico, a representação È feita como mostra a figura.
onde:
diâmetro da cabeça do parafuso = 1,9 d;
raio da circunferência da cabeça = d;
largura da fenda = 0,18 d;
profundidade da fenda = 0,36 d.
Aplicação
Esse tipo de parafuso é também 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
Em desenho técnico, a representação é feita como mostra a figura.

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onde:
diâmetro da cabeça do parafuso = 1,7 d;
raio da cabeça = 1,4 d;
comprimento da parte cilíndrica da cabeça = 0,66 d;
Aplicação
São utilizados 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
onde:
diâmetro da cabeça do parafuso = 2 d;
raio da cabeça do parafuso = 2 d;
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.
Parafuso auto-atarraxante
O parafuso auto-atarraxante tem rosca de passo largo em um corpo cônico e é
fabricado em aço temperado. Pode ter ponta ou não e, às vezes, possui entalhes
longitudinais com a função de cortar a rosca à maneira de uma tarraxa. As cabeças
têm formato redondo, em latão ou chanfradas e apresentam fendas simples ou em
cruz (tipo Phillips).
Esse tipo de parafuso elimina a necessidade de um furo roscado ou de uma porca,
pois corta a rosca no material a que é preso. Sua utilização principal é na montagem
de peças feitas de folhas de metal de pequena espessura, peças fundidas macias e
plásticas.

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Parafuso para pequenas montagens
Parafusos para pequenas montagens apresentam vários tipos de roscas e cabeças
e são utilizados para metal, madeira e plásticos.
Parafusos com rosca soberba para madeira
São vários os tipos de parafusos para madeira. Apresentamos, em seguida, os
diferentes tipos e os cálculos para dimensionamento dos detalhes da cabeça.
Aplicação
Esse 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.
5.11 Dimensionamento dos parafusos
Tração no Parafuso
adm
d
P
σ
π
σ ≤== 2
1
maxmax
.
4.
S
P
;
adm
P
d
σπ.
.4 max
1 =
σadm ≅ 0,6 . σe, para carregamento estático;
σadm ≅ 1,4 . σA, para carregamento pulsante;
σadm ≅ 0,7 . σA, para carregamento alternado.

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Cortante no parafuso
Apesar de ser regra de projeto garantir que o parafuso não trabalhe submetido à
força cortante, pode-se calcular esta solicitação da forma:
adm
d
P
τ
π
τ ≤== 2
1.
4.
S
P
;
adm
P
d
τπ.
.4
1 = .
Designação de Parafusos:

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49
CAPÍTULO 6
6 Porcas
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 para
atender a diversos tipos de aplicação. Assim, existem porcas que servem tanto como
elementos de fixação como de transmissão.
Material de fabricação
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
Tipos de rosca
O perfil da rosca varia de acordo com o tipo de aplicação que se deseja. As porcas
usadas para fixação geralmente tem roscas com perfil triangular.
As porcas para transmissão de movimentos tem roscas com perfis quadrados,
trapezoidais, redondo e dente de serra.
6.1 Tipos de porca
Para aperto manual são mais usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e
recartilhada baixa.
Porcas Sextavadas
Utilizadas para segurar a carga no sistema / tirante pela proteção ou ajuste
determinados no projeto. Usos diversos, em automóveis, residências e indústrias.

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Porcas Quadradas
Usos diversos, em automóveis, residências e indústrias.
Porcas Recartilhadas
Para aperto manual são mais usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e
recartilhada baixa.
Porca borboleta
A porca borboleta tem saliências parecidas com asas para proporcionar o aperto
manual. Geralmente fabricada em aço ou latão, esse tipo de porca é empregado
quando a montagem e a desmontagem das peças são necessárias e frequentes.
Porca cega (ou remate)
As porcas cega baixa e cega alta, além de propiciarem boa fixação, deixam as peças
unidas com melhor aspecto. 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 e possibilita um acabamento de boa
aparência.
Para ajuste axial (eixos de máquinas), são usadas as seguintes porcas:
Porcas auto travante ou Parlok
Essa porca possui nylon em seu interior, que trava a porca no parafuso.

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Porca Castelo
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.
Observe a aplicação da porca sextavada chata.
Porcas rápidas
Para montagem de chapas em locais de difícil acesso, podemos utilizar as porcas:
Porca rápida Porca rápida Dobrada
Porcas de fendas
Características das porcas de fendas:
A baixa deformação da rosca do elemento macho permite reutilizar diversas vezes
os elementos de fixação;
Bom comportamento quanto à resistência à vibração;
Excelente comportamento às variações de temperatura;
Nenhuma agressão nem marcação na superfície de apoio da porca sobre a peça.

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Fenda Simples
O principio de auto-travamento da porca fenda simples consistes em comprimir os
flancos de alguns filetes de rosca do elementos macho sobre seus setores. Este
princípio é obtido executando-se uma fenda calibrada na parte central do hexágono
da porca, que é amassada sob uma carga específica. Na montagem, a porca retorna
à sua forma primitiva, gerando uma pressão sobre os filetes de rosca e que cria um
torque de travamento constante e independente do aperto.
Fenda Dupla
Principio de funcionamento: O auto travamento da porca de fenda dupla consiste em
comprimir os flancos de alguns filetes de rosca do elemento macho sobre dois dos
seus setores, em planos diferentes e deslocados a 180º. Esse princípio é obtido
executando-se duas fendas calibradas na gola superior da porca, que são amassada
sob carga específica. Para obter uma montagem correta, pé fundamental que o
elemento macho exceda a porca em pelo menos dois filetes da rosca.
Outros tipos de porcas

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54

55

56
CAPÍTULO 7
7 Arruelas
A maioria dos conjuntos mecânicos apresenta elementos de fixação. Onde quer que
se usem esses elementos, seja em máquinas ou em veículos automotivos, existe o
perigo de se produzir, em virtude das vibrações, um afrouxamento imprevisto no
aperto do parafuso. Para evitar esse inconveniente utilizamos um elemento de
máquina chamado 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.
7.1 Tipos de arruela
Existem vários tipos de arruela: lisa, de pressão, dentada, serrilhada, ondulada, de
travamento com orelha e arruela para perfilados. Para cada tipo de trabalho, existe
um tipo ideal de arruela.
Arruela lisa
Além de distribuir igualmente o aperto, a arruela lisa tem, também, a função de
melhorar os aspectos do conjunto. A arruela lisa por não ter elemento de trava, é
utilizada em órgãos de máquinas que sofrem pequenas vibrações.
7.1.1 Arruela de pressão
A arruela de pressão 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, prensas etc.).

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Arruela dentada
Muito empregada em equipamentos sujeitos a grandes vibrações, mas com
pequenos esforços, como, eletrodomésticos, painéis automotivos, equipamentos de
refrigeração etc. 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.
Arruela serrilhada
A arruela serrilhada tem, basicamente, as mesmas funções da arruela dentada.
Apenas suporta esforços um pouco maiores. É usada nos mesmos tipos de trabalho
que a arruela dentada.
Arruela ondulada
A arruela ondulada não tem cantos vivos. É indicada, especialmente, para
superfíciespintadas, evitando danificação do acabamento. É adequada para
equipamentos que possuem acabamento externo constituído de chapas finas.
Arruela de travamento com orelha
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.

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Os tipos de arruelas mais usados são os vistos até aqui. Porém, existem outros tipos
menos utilizados:

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CAPÍTULO 8
8 Anéis elásticos
O anel elástico é um elemento usado em eixos ou furos, tendo como principais
funções:
• Evitar deslocamento axial de peças ou componentes.
• Posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto deslizante sobre o
eixo.
Deslocamento axial é o movimento no sentido longitudinal do eixo
Esse elemento de máquina é conhecido também como anel de retenção, de trava ou
de segurança.
8.1 Instalação dos Anéis Elásticos
Anéis elásticos são instalados sempre com as bordas chanfradas (laminadas)
voltadas para a peça que está limitando. Dessa forma, a pressão sobre o anel
elástico será exercida na área onde a borda do anel está paralela à parede da
canaleta. Se instalar incorretamente, o anel elástico exercerá pressão sobre as
bordas chanfradas ou laminadas que podem comprimir o anel elástico e com a
possibilidade de desalojá-lo da canaleta.
8.2 Material de fabricação e forma
Fabricado de aço-mola, tem a forma de anel incompleto, que se aloja em um canal
circular construído conforme normalização.
Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 1 000 mm. Trabalha externamente:
• Norma DIN 471.

60
Aplicação: para furos com diâmetro entre 9,5 e 1 000 mm. Trabalha internamente
• Norma DIN 472.
Aplicação: para eixos com diâmetro entre 8 e 24 mm. Trabalha externamente
· Norma DIN 6799.
Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 390 mm para rolamentos.
Anéis de secção circular · Aplicação: para pequenos esforços axiais.
Tendo em vista facilitar a escolha e seleção dos anéis em função dos tipos de
trabalho ou operação, existem tabelas padronizadas de anéis, como as que seguem.

61

62

63
Na utilização dos anéis, alguns pontos importantes devem ser observados:
• 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 s„o caracterizadas por meio de vibrações, impacto,
flexão, alta temperatura ou atrito excessivo.
• Um projeto pode estar errado: previa, por exemplo, esforços estáticos, mas as
condições de trabalho geraram esforços dinâmicos, fazendo com que o anel
apresentasse problemas que dificultaram seu alojamento.
• A igualdade de pressão em volta da canaleta assegura aderência e
resistência.
• O anel nunca deve estar solto, mas alojado no fundo da canaleta, com certa
pressão.
• A superfície do anel deve estar livre de rebarbas, fissuras e oxidações.
• Em aplicações sujeitas à corrosão, os anéis devem receber tratamento
anticorrosivo adequado.
• Dimensionamento correto do anel e do alojamento.
• Em casos de anéis de secção circular, utilizá-los apenas uma vez. ·
• Utilizar ferramentas adequadas para evitar que o anel fique torto ou receba
esforços exagerados.
• Montar o anel com a abertura apontando para esforços menores, quando
possível.
• Nunca substituir um anel normalizado por um “equivalente”, feito de chapa ou
arame sem critérios.
Para que esses anéis não sejam montados de forma incorreta, é necessário o uso
de ferramentas adequadas, no caso, alicates. Vejamos alguns tipos de alicate:
Alicates para anéis externos
Alicates para anéis internos

64
CAPÍTULO 9
9 Chavetas
É um elemento mecânico fabricado em aço. Sua forma, em geral, é retangular ou
semicircular. A chaveta se interpõe numa cavidade de um eixo e de uma peça. A
chaveta tem por finalidade ligar dois elementos mecânicos.
Classificação:
As chavetas se classificam em:
• chavetas de cunha;
• chavetas paralelas;
• chavetas de disco.
Chavetas de cunha
As chavetas tem esse nome porque são parecidas com uma cunha. Uma de suas
faces é inclinada, para facilitar a união de peças.
As chavetas de cunha classificam-se em dois grupos: · chavetas longitudinais; ·
chavetas transversais.
Chavetas longitudinais.

65
São colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes etc.
Podem ser com ou sem cabeça e sua montagem e desmontagem é fácil.
Sua inclinação é de 1:100 e suas medidas principais são definidas quanto a:
• altura (h);
• comprimento (L);
• largura (b).
As chavetas longitudinais podem ser de diversos tipos: encaixada, meia-cana, plana,
embutida e tangencial. Veremos as características de cada desses tipos.
Chavetas encaixadas
São muito usadas. Sua forma corresponde àdo 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 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.

66
Chavetas embutidas
Essas chavetas tem 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 tem cabeça.
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. Transmitem fortes
cargas e são utilizadas, sobretudo, quando o eixo está submetido a mudança de
carga ou golpes.
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 frequentes, a inclinação pode ser de 1:6 a 1:15.

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Chavetas paralelas ou lingüetas
Essas chavetas tem as faces paralelas, portanto, não tem inclinação. A transmissão
do movimento È 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. 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)
É 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.

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Tolerâncias para chavetas
O ajuste da chaveta deve ser feito em função das características do trabalho. A
figura mostra os três tipos mais comuns de ajustes e tolerâncias para chavetas e
rasgos.
Dimensionamento das chavetas
Será calculada da mesma forma que rebites e pinos, com a diferença que sua área
não será circular. O primeiro passo é encontrar a força cisalhante, que será torque
(momento torçor) dividido pelo raio do eixo. Depois é só aplicar a fórmula de tensão
cisalhante utilizando como área o comprimento vezes a largura. Para verificar a
tensão de esmagamento, a espessura vezes diâmetro será substituída por
comprimento vezes altura menos a profundidade do rasgo (chamada de t1, que
geralmente é ± 60% da altura). Em geral, a chaveta é dimensionada em função do
eixo por meio de tabela. Mas é sempre correto verificar se tais dimensões suportam
a força cisalhante e a tensão de esmagamento.

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EXEMPLO
Calcular a dimensão da chaveta para uma polia (20 mm largura) num eixo com
diâmetro 20 mm, que transmite um torque de 50 N.m. Considerar Aço ABNT 1020
LQ, Sg = 2, b = h e t1 = 0,6h. Verificar tensão de esmagamento.
a) Tensão de escoamento por cisalhamento:
τe = 0,6 τe
τe = 0,6 . 210 = 126 MPa
b) Tensão admissível:
τadm = τe / Sg
τadm = τe / 2 = 63 MPa
c) Força cisalhante que atua na chaveta:
F = T / distância
F = 50000 / 10 = 5 kN
d) Área cisalhante:
A = F / τadm
b . 20 = 5000 / 63
b = 3,97 ~ 4 mm
e) Tensão de esmagamento:
τesm = F / (h - 0,6h) . L
τesm = 5000 / 0,4 . 4 . 20 = 312,5 MPa
como τadm (210 / 2)= 105 MPa, τesm > τadm. Então, a chaveta deve ser
redimensionada.
f) Redimensionamento pela tensão de esmagamento:
105 = 5000 / (h - 0,6.h) . 20
h = b = 6 mm
EXERCICIOS
1 - Uma engrenagem transmite um torque de 400 N.m. No mesmo eixo da
engrenagem há uma luva de acoplamento para um motor elétrico com 4 parafusos
cujos centros estão distantes 6 cm do eixo. O eixo possui diâmetro = 50 mm.
Calcular a largura da chaveta (comprimento = 6 cm) e o diâmetro dos parafusos,
considerando aço ABNT 1020 LQ e Sg = 3. Posteriormente, calcular tensão de
esmagamento para os parafusos (espessura da luva = 12 mm) e chaveta (sendo
altura = 1,4 vezes a largura e t1 = 60% da altura). Caso a tensão de esmagamento
seja superior, redimensione os elementos.

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71
CAPÍTULO 10
10 Elementos de Apoio
Atrito Deslizante Atrito Rolante
Introdução aos elementos de apoio
De modo geral, os elementos de apoio consistem de acessórios auxiliares para o
funcionamento de máquinas. Os elementos de apoio são: buchas, guias, rolamentos
e mancais.
Na prática, podemos observar que buchas e mancais são elementos que funcionam
conjuntamente. Apenas para facilitar o estudo, eles são descritos separadamente.
Para que você tenha uma visão geral dos assuntos a serem estudados em são
apresentadas algumas das principais informações relativas aos elementos de apoio.
Guias
A guia tem a função de manter a direção de uma peça em movimento. Por exemplo,
numa janela corrediça, seu movimento de abrir e de fechar é feito dentro de trilhos.
Esses trilhos evitam que o movimento saia da direção. A guia tem a mesma função
desses trilhos. Numa máquina industrial, como uma serra de fita, a guia assegura a
direção da trajetória da serra. Geralmente, usa-se mais de uma guia em máquinas.
Normalmente, se usa um conjunto de guias com perfis variados, que se denomina
barramento. Existem vários tipos de barramento, conforme a função que ele exerce.
Buchas e Mancais de Deslizamento
Com a introdução das rodas de aço manteve-se o problema com atritos. A solução
encontrada foi a de colocar um anel de metal entre o eixo e as rodas. Esse anel,
mais conhecido como bucha, reduz bastante o atrito, passando a constituir um
elemento de apoio indispensável. As buchas podem ser classificadas, quanto ao tipo
de solicitação, em buchas de fricção radial e de fricção axial.
Em determinados trabalhos de usinagem, há a necessidade de furação, ou seja, de
fazer furos. Para isso È preciso que a ferramenta de furar fique corretamente
posicionada para que os furos sejam feitos exatamente nos locais marcados. Nesse
caso, são usadas as buchas-guia para furação e também para alargamento dos
furos.
Rolamentos e Mancais de Rolamentos
Os mancais como as buchas tem a função de servir de suporte a eixos, de modo a
reduzir o atrito e amortecer choques ou vibrações. Eles podem ser de deslizamento
ou rolamento. Os mancais de deslizamento são constituídos de uma bucha fixada
num suporte. São usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa
rotação.

72
CAPÍTULO 11
11 Guias
A guia é um elemento de máquina que mantém, com certo rigor, a trajetória de
determinadas peças. Para ficar clara sua descrição, apresentamos, como exemplo,
a ilustração de uma porta corrediça do box de um banheiro.
Tipos
No caso de se desejar movimento retilíneo, geralmente são usadas guias
constituídas de peças cilíndricas ou prismáticas. Essas peças deslizam dentro de
outra peça com forma geométrica semelhante, conforme ilustrações.
As guias podem ser abertas ou fechadas, como pode ser visto nas ilustrações a
seguir.
Classificação
As guias classificam-se em dois grupos: guias de deslizamento e de rolamento. As
guias de deslizamento apresentam-se, geralmente, nas seguintes formas:

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Em máquinas operatrizes são empregadas combinações de vários perfis de guias de
deslizamentos, conhecidos como barramento. O quadro a seguir apresenta alguns
perfis combinados e sua aplicação.
Réguas de ajuste
Quando uma ou mais peças se movimentam apoiadas em guias, as superfícies
entram em contato por atrito. Com o passar do tempo, o movimento vai provocando
desgaste das superfícies dando origem a folga no sistema, mesmo que ele seja
sempre lubrificado. Para evitar que essa folga prejudique a precisão do movimento,
é preciso que ela seja compensada por meio de réguas de ajuste. As réguas têm
perfil variado, de acordo com a dimensão da folga. Para você compreender melhor
o uso das réguas de ajuste, observe as ilustrações.
Tipos de barramentos e suas respectivas réguas de ajuste.

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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, como ilustrações apresentadas no quadro a seguir.
Os tipos de guias ilustrados foram utilizados, inicialmente, em máquinas de medição.
Atualmente, são largamente empregados em m·quinas de Comando Numérico
Computadorizado (CNC).
As guias de rolamento foram desenvolvidas para aplicações de transporte de carga
médias e pesadas. Sua principal característica é a composição dos rolamentos que
permitem combinações de forças axiais e radiais, oferecendo melhor dissipação dos
esforços sobre o trilho.O produto oferece a vantagem de instalação simples com
baixo custo, por se tratar de rolamentos vedados com lubrificação permanente, são
livres de manutenção e de vida útil longa.

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Material de fabricação
Geralmente, o barramento, ou seja, conjunto de guias de deslizamento é feito com
ferro fundido. Conforme a finalidade do emprego da guia, ela pode ser submetida a
um tratamento para aumentar a dureza de sua superfície. O barramento é muito
usado em máquinas operatrizes como, por exemplo, em um torno.

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CAPÍTULO 12
12 Buchas e Mancais de Deslizamento
O movimento rotativo entre as rodas e os eixos, ocasiona problema de atrito que, por
sua vez, causa desgaste tanto dos eixos como das rodas. Para evitar esse problema
nas rodas modernas, surgiu a idéia de se colocar um anel de metal entre o eixo e a
roda. Esse anel de metal é chamado bucha.
As buchas são elementos de máquinas de forma cilíndrica ou cônica.
Servem para apoiar eixos e guiar brocas e alargadores. Nos casos em que o eixo
desliza dentro da bucha, deve haver lubrificação. 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.
Classificação
As buchas podem ser classificadas quanto ao tipo de solicitação. Nesse sentido,
elas podem ser de fricção radial para esforços radiais, de fricção axial para esforços
axiais e cônicas para esforços nos dois sentidos.
Radial Axial Cônicos
12.1 Buchas de Fricção Radial
Essas buchas 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 tem três rasgos
longitudinais, o que permite o reajuste das buchas nas peças. São usados em
máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa rotação.

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12.2 Bucha de fricção axial
Essa bucha é usada para suportar o esforço de um eixo em posição vertical.
12.3 Bucha cônica
Esse tipo de bucha é usado para 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.

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Mancais
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. Dependendo da solicitação de esforços, os mancais podem ser de
deslizamento ou de rolamento.
12.4 Mancais de deslizamento
Geralmente, os 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.
O uso de lubrificantes nas buchas permite reduzir esse atrito e melhorar a rotação do
eixo. As buchas são, em geral, corpos cilíndricos ocos que envolvem os eixos,
permitindo-lhes uma melhor rotação. São feitas de materiais macios, como o bronze
e ligas de metais leves.

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80
CAPÍTULO 13
13 Rolamentos e Mancais de Rolamento
Quando necessitar de mancal com maior velocidade e menos atrito, o mancal de
rolamento é o mais adequado. Os rolamentos são classificados em função dos seus
elementos rolantes.
Veja os principais tipos, a seguir.
São geralmente constituídos de dois anéis concêntricos, entre os quais são
colocados elementos rolantes como esferas, roletes e agulhas. Os rolamentos de
esfera compõem-se de:
O anel externo é fixado no mancal, enquanto que o anel interno é fixado diretamente
ao eixo.
As dimensões e características dos rolamentos são indicadas nas diferentes normas
técnicas e nos catálogos de fabricantes. Ao examinar um catálogo de rolamentos, ou
uma norma específica, você encontrará informações sobre as seguintes
características:

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Características dos rolamentos:
D: diâmetro externo;
d: diâmetro interno;
R: raio de arredondamento;
L: largura.
Vantagens
• Menor atrito e aquecimento;
• Maixa exigência de lubrificação;
• Coeficiente de atrito de partida (estático) não superior ao de operação
(dinâmico);
• Intercambialidade internacional;
• Mantém a forma de eixo;
• Pequeno aumento da folga durante a vida útil;
• Fácil inspeção e manutenção;
• Utilizado em altas temperaturas.
Desvantagens
• Maior sensibilidade aos choques;
• Maiores custos de fabricação;
• Tolerância pequena para carcaça e alojamento do eixo;
• Ocupa maior espaço radial;
• Não suporta cargas tão elevadas como os mancais de deslizamento.
13.1 Mancais de Rolamento
Quando necessitar de mancal com maior velocidade e menos atrito, o mancal de
rolamento é o mais adequado.

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13.2 Rolamentos
Os rolamentos podem ser de diversos tipos: fixo de uma carreira de esferas, de
contato angular de uma carreira de esferas, autocompensador de esferas, de rolo
cilíndrico, autocompensador de uma carreira de rolos, autocompensador de duas
carreiras de rolos, de rolos cônicos, axial de esfera, axial autocompensador de rolos,
de agulha e com proteção.
Os tipos de rolamentos a ser utilizado, depende dos seus elementos rolantes e dos
esforços que o rolamento esta sofrendo.
Elementos Rolantes
Ponto e Linha de Contato Dimensões dos Rolamentos
Carga Radial nos Rolamentos Rolamentos para Cargas Radiais
Carga Axial nos Rolamentos Rolamentos para Cargas Axiais

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Cargas Combinadas nos Rolamentos

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Elementos que temos em diversos tipos de rolamentos:
Rolamento de uma carreira fixa de esferas:
Rolamento autocompensador de rolos:
Rolamento Axial de esferas:

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a) Rolamento fixo de uma carreira de esferas
É o mais comum dos rolamentos. Suporta cargas radiais e é apropriado para
rotações mais elevadas.
Sua capacidade de ajustagem angular é limitada. É necessário um perfeito
alinhamento entre o eixo e os furos da caixa.
b) Rolamento de contato angular de uma carreira de esferas
Admite cargas axiais somente em um sentido e deve sempre ser montado contra
outro rolamento que possa receber a carga axial no sentido contrário.
- Carga radial - Bom
- Carga axial - Bom
- Rotação - Moderado à muito bom
- Desalinhamento - Fraco à moderado
- Localização axial - Nas duas direções quando utilizadas
em pares e com ajuste correto
- Observações - Capacidade de carga axial depende
do ângulo de contato inicial, ex. ângulo grande, carga axial alta
c) Rolamento autocompensador de esferas
É um rolamento de duas carreiras de esferas com pista esférica no anel externo, o
que lhe confere a propriedade de ajustagem angular, ou seja, de compensar
possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo.

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d) Rolamento de rolo cilíndrico
É apropriado para cargas radiais elevadas. Seus componentes são separáveis, o
que facilita a montagem e desmontagem.
e) Rolamento autocompensador de uma carreira de rolos
Seu emprego é particularmente indicado para construções em que se exige uma
grande capacidade para suportar carga radial e a compensação de falhas de
alinhamento.
f) Rolamento autocompensador de duas carreiras de rolos
É um rolamento adequado aos m ais pesados serviços. Os rolos são de grande
diâmetro e comprimento. Devido ao alto grau de oscilação entre rolos e pistas, existe
uma distribuição uniforme da carga.
- Carga radial - Muito bom
- Carga axial - Moderado
- Rotação - De fraco a moderado
- Desalinhamento - Muito bom
- Localização Axial - Nas duas direções com algum movimento final
- Observações -Versátil quando utilizado a uma baixa rotação

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O desalinhamento permissível dos rolamentos autocompensadores de rolos
variam dependendo do tamanho, série e cargas aplicadas no rolamento.
Aproximadamente 1°à 2.5°com cargas médias.
g) Rolamento de rolos cônicos
Além de cargas radiais, os rolamentos de rolos cônicos também suportam cargas
axiais em um sentido. Os anéis são separáveis. O anel interno e o externo podem
ser montados separadamente. Como só admitem cargas axiais em um sentido,
torna-se necessário montar os anéis aos pares, um contra o outro.
NOTA: Os rolamentos de rolos cônicos suportam cargas radiais e axiais dependendo
da configuração de montagem.
h) Rolamento axial de esfera
Ambos os tipos de rolamento axial de esfera (escora simples e escora dupla)
admitem elevadas cargas axiais, porém, não podem ser submetidos a cargas
radiais. Para que as esferas sejam guiadas firmemente em suas pistas, é necessária
a atuação permanente de uma carga axial mínima.

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Nota: Suportam a carga axial em um sentido e os rolos de escora dupla suportam a
carga axial em ambos os sentidos
NOTA 1: No intuito de minimizar a influência de desvios na instalação, existem
rolamentos axiais de esferas com contra-placa e assentamento esférico no anel
externo.
NOTA 2: Os rolamentos axiais de esferas normalmente são montados com ajuste
deslizante entre a caixa e o anel externo. Desde que o carregamento aplicado seja
puramente axial.
i) Rolamento axial autocompensador de rolos
Possui grande capacidade de carga axial devido à disposição inclinada dos rolos.
Também pode suportar consideráveis cargas radiais. A pista esférica do anel da
caixa confere ao rolamento a propriedade de alinhamento angular, compensando
possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo.
j) Rolamento de agulha
Possui uma seção transversal muito fina em comparação com os rolamentos de
rolos comuns. É utilizado especialmente quando o espaço radial é limitado.

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k) Rolamentos com proteção
São assim chamados os rolamentos que, em função das características de trabalho,
precisam ser protegidos ou vedados. A vedação é feita por blindagem (placa).
Existem vários tipos. Os principais tipos de placas são:
As designações Z e RS são colocadas à direita do número que identifica os
rolamentos. Quando acompanhados do número 2 indicam proteção de ambos os
lados.
Folga Interna dos Rolamentos
Fixando qualquer um dos anéis, interno ou externo, a folga é a intensidade de
deslocamento do outro anel, quando movimentado para cima e para baixo, ou para a
direita e para a esquerda
Aspetos Fundamentais:
• Lubrificação: Permitir que entre as pistas de rolagem e os elementos
rolantes seja estabelecida uma película lubrificante separando estas
superfícies.
• Montagem: Montagens muito interferentes tendem a reduzir a folga nos
rolamentos.
• Diferença de Temperatura: O material do rolamento sob efeito de
temperatura elevada, tende a reduzir a folga radial devido a dilatação térmica.

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Símbolos de Furo
Regras:
1ª Regra: Para rolamentos fixos de uma carreira de esferas pequenos e miniaturas
(diâmetro de 1 à 9 mm). O número de identificação é composto por 3 dígitos, sendo
que o último dígito indica a dimensão do furo em milímetros.
601 : . Ø = 1 m m;
602 : . Ø = 2 mm;
609 : . Ø = 9 mm.
2ª Regra: Para as quatro dimensões abaixo, a regra é fixa:
xx00 : . = Ø =10 mm;
xx01 : . = Ø 12 mm;
xx02 : . = Ø = 15 mm;
xx03 : . = Ø = 17 mm.
3ª Regra: Para furos acima de 20 mm, têm-se uma regra, na qual, basta multiplicar
os dois últimos dígitos por 5.
xx04 : . Ø = 20 mm (04 x 5);
xx05 : . Ø = 25 mm;
xx96 : . = Ø = 480 mm.
4ª Regra: Para furos maiores que 480 mm, após a série dimensional, acrescenta-se
uma barra ( / ) e a dimensão nominal do diâmetro interno.
xx/500 : . Ø = 500 mm;
xx/1800 : . Ø = 1800 mm;
xx/7800 : . Ø = 7800 mm.
Cuidados com os rolamentos
Na troca de rolamentos, deve-se tomar muito cuidado, verificando sua procedência e
seu código correto.
Antes da instalação é preciso verificar cuidadosamente os catálogos dos fabricantes
e das máquinas, seguindo as especificações recomendadas.
Na montagem, entre outros, devem ser tomados os seguintes cuidados:
verificar se as dimensões do eixo e cubo estão corretas;
usar o lubrificante recomendado pelo fabricante;
remover rebarbas;
no caso de reaproveitamento do rolamento, deve-se lavá-lo e lubrificá -lo
imediatamente para evitar oxidação;
não usar estopa nas operações de limpeza;
trabalhar em ambiente livre de pó e umidade.
Defeitos comuns dos rolamentos
Os defeitos comuns ocorrem por:
·desgaste;
·fadiga;
·falhas mecânicas.

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Desgaste
O desgaste pode ser causado por:
deficiência de lubrificação;
presença de partículas abrasivas;
oxidação (ferrugem);
desgaste por patinação (girar em falso); · desgaste por brinelamento.
Fadiga
A origem da fadiga está no deslocamento da peça, ao girar em falso. A peça se
descasca, principalmente nos casos de carga excessiva. Descascamento parcial
revela fadiga por desalinhamento, ovalização ou por conificação do alojamento.
Falhas mecânicas
O brinelamento é caracterizado por depressões correspondentes aos roletes ou
esferas nas pistas do rolamento. Resulta de aplicação da pré-carga, sem girar o
rolamento, ou da prensagem do rolamento com excesso de interferência.
Goivagem é defeito semelhante ao anterior, mas provocado por partículas
estranhas que ficam prensadas pelo rolete ou esfera nas pistas.
Sulcamento é provocado pela batida de uma ferramenta qualquer sobre a pista
rolante.
Queima por corrente elétrica é geralmente provocada pela passagem da corrente
elétrica durante a soldagem. As pequenas áreas queimadas evoluem rapidamente
com o uso do rolamento e provocam o deslocamento da pista rolante.

95
As rachaduras e fraturas resultam, geralmente, de aperto excessivo do anel ou
cone sobre o eixo. Podem, também, aparecer como resultado do girar do anel sobre
o eixo, acompanhado de sobrecarga.
O engripamento pode ocorrer devido a lubrificante muito espesso ou viscoso. Pode
acontecer, também, por eliminação de folga nos roletes ou esferas por aperto
excessivo.
Tabelas dos tipos construtivos de Rolamentos e suas características:

96
Seleção de Rolamentos
1°- Tipo de Rolamento 2°- Dimensões do Rolamento
3°- Definição da folga Interna 4 – Definição da Gaiola Interna
5 – Lubrificação

97
Tabela de Designações de Rolamentos para Seleção

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99

100

101

102

103
CAPÍTULO 14
14 Elementos de Trabsmissão
Com esses elementos são montados sistemas de transmissão que transferem
potência e movimento a um outro sistema. Na figura abaixo, a polia condutora
transmite energia e movimento à polia conduzida.
Os sistemas de transmissão podem, também, variar as rotações entre dois eixos.
Nesse caso, o sistema de rotação é chamado variador. As maneiras de variar a
rotação de um eixo podem ser:
• por engrenagens;
• por correias;
• por atrito.
Abaixo, temos a ilustração de um variador por engrenagens acionado por um motor
elétrico.

104
Descrição de alguns elementos de transmissão
Apresentamos, a seguir, uma breve descrição dos principais elementos de máquina
de transmissão: correias, correntes, engrenagens, rodas de atrito, roscas, cabos de
aço e acoplamento.
Engrenagens
Também conhecidas como rodas dentadas, as engrenagens são elementos de
máquina usados na transmissão entre eixos. Existem vários tipos de engrenagem.
engrenagens cilíndricas de dentes retos
Correias
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.
Correntes
São elementos de transmissão, geralmente metálicos, constituídos de uma série de
anéis ou elos. Existem vários tipos de corrente e cada tipo tem uma aplicação
específica.

105
Rodas de atrito
São elementos de máquinas que transmitem movimento por atrito entre dois eixos
paralelos ou que se cruzam.
Roscas
São saliências de perfil constante em forma de hélice (helicoidal). Se movimentam
interna ou externamente, em torno de uma superfície cilíndrica ou cônica. Roscas de
transporte ou movimento transformam o movimento giratório em longitudinal. Ex.:
utilizadas em tornos e prensas.
Cabos de Aço
São feitos de arame trefilados a frio. Inicialmente o arame é enrolado de modo a
formar pernas. Depois as pernas são enroladas em espirais em torno de um
elemento central, chamado núcleo ou alma.
Acoplamento
É um conjunto mecânico que transmite movimento entre duas peças.

106
CAPÍTULO 15
15 Eixos e Árvores
Você já pensou o que seria do homem sem a coluna vertebral para lhe dar
sustentação. Toda a estrutura de braços, mãos, pernas e pés seria um amontoado
de ossos e músculos sem condições de transmitir movimento. Isso é um exemplo
para facilitar as explicações sobre eixos e árvores.
Definição:
• EIXO- peça que passa pelo centro de um corpo e em volta da qual esse corpo
executa rotação;
• ÁRVORE- peça semelhante ao eixo, porém, ela que executa a rotação ao
invés do corpo;
• EIXO-ÁRVORE- peça que atua como eixo e árvore ao mesmo tempo.
Os eixos e árvores podem ter perfis lisos ou compostos, em que são montadas as
engrenagens, polias, rolamentos, volantes de máquina, etc.
Os eixos e as árvores podem ser fixos ou giratórios e sustentam os elementos
de máquina.
No caso dos eixos fixos, os elementos (engrenagens com buchas, polias sobre
rolamentos e volantes) é que giram.
Quando se trata de eixo-árvore giratório, o eixo se movimenta juntamente com seus
elementos ou independentemente deles como, por exemplo, eixos de afiadores
(esmeris), rodas de trole (trilhos), eixos de máquinas-ferramenta, eixos
sobre mancais.

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