Arruelas de pressão comprimem-se facilmente sob cargas baixas e não fornecem muita força contra afrouxamento. Embora controverso, continuam sendo especificadas para evitar perda de pré-carga em juntas. Funcionam melhor quando a pré-carga é perdida através de afrouxamento ou má concepção da junta, mas o ciclo de compressão pode causar fadiga e falha. Projetos bem concebidos com apertos corretos raramente necessitam de arruelas de pressão.
O documento discute os tipos de rolamentos e lubrificação industrial, incluindo: 1) Noções sobre mancais de rolamento; 2) Métodos de aplicação de lubrificação em mancais de rolamentos; 3) Conservação e manuseio de lubrificantes. O documento também fornece detalhes sobre diferentes tipos de rolamentos como de esferas, agulhas, cônicos e seus usos industriais.
O documento discute princípios de funcionamento e importância dos mancais de rolamento, explicando que reduzem atrito por meio de rolamento entre corpos rolantes e pistas dos anéis. Também aborda materiais comuns em suas partes, como aços e plásticos, e detalha técnicas de montagem para evitar danos.
O documento fornece instruções sobre o uso seguro e correto de esmerilhadeiras e lixadeiras angulares, incluindo definições dos equipamentos, fabricantes comuns, acessórios necessários e riscos associados ao trabalho. Reforça a importância da responsabilidade individual para evitar acidentes.
O documento apresenta os conceitos e métodos para projeto de árvores e eixos de máquinas, considerando as tensões, deflexões e velocidade crítica. São descritas as equações para dimensionamento de eixos submetidos a flexão, torção e carga axial, considerando fatores de segurança e concentração de tensões. Também são listados materiais comumente usados e diâmetros padronizados para eixos de transmissão.
O documento fornece informações sobre diferentes tipos de válvulas industriais, descrevendo suas classificações, aplicações típicas, mecanismos de operação e construção. É dividido em seções tratando de válvulas de bloqueio, regulagem, retenção de fluxo e controle de pressão.
O documento apresenta um plano de aula sobre elementos de máquinas, abordando tópicos como elementos de fixação, apoio e transmissão. Serão realizados exercícios sobre rebite, parafuso, rolamento, mola e conjuntos mecânicos.
O documento discute conceitos e tipos de atuadores hidráulicos, incluindo cilindros lineares e osciladores rotativos, e como eles convertem energia hidráulica em trabalho mecânico linear ou rotativo.
Este documento fornece instruções sobre a segurança no uso de lixadeiras, esmerilhadeiras e discos de corte. Ele discute conceitos de acidentes de trabalho e medidas de proteção, além de fornecer diretrizes específicas para o manuseio seguro de esmeris, discos de corte e esmerilhadeiras manuais.
O documento discute os tipos de rolamentos e lubrificação industrial, incluindo: 1) Noções sobre mancais de rolamento; 2) Métodos de aplicação de lubrificação em mancais de rolamentos; 3) Conservação e manuseio de lubrificantes. O documento também fornece detalhes sobre diferentes tipos de rolamentos como de esferas, agulhas, cônicos e seus usos industriais.
O documento discute princípios de funcionamento e importância dos mancais de rolamento, explicando que reduzem atrito por meio de rolamento entre corpos rolantes e pistas dos anéis. Também aborda materiais comuns em suas partes, como aços e plásticos, e detalha técnicas de montagem para evitar danos.
O documento fornece instruções sobre o uso seguro e correto de esmerilhadeiras e lixadeiras angulares, incluindo definições dos equipamentos, fabricantes comuns, acessórios necessários e riscos associados ao trabalho. Reforça a importância da responsabilidade individual para evitar acidentes.
O documento apresenta os conceitos e métodos para projeto de árvores e eixos de máquinas, considerando as tensões, deflexões e velocidade crítica. São descritas as equações para dimensionamento de eixos submetidos a flexão, torção e carga axial, considerando fatores de segurança e concentração de tensões. Também são listados materiais comumente usados e diâmetros padronizados para eixos de transmissão.
O documento fornece informações sobre diferentes tipos de válvulas industriais, descrevendo suas classificações, aplicações típicas, mecanismos de operação e construção. É dividido em seções tratando de válvulas de bloqueio, regulagem, retenção de fluxo e controle de pressão.
O documento apresenta um plano de aula sobre elementos de máquinas, abordando tópicos como elementos de fixação, apoio e transmissão. Serão realizados exercícios sobre rebite, parafuso, rolamento, mola e conjuntos mecânicos.
O documento discute conceitos e tipos de atuadores hidráulicos, incluindo cilindros lineares e osciladores rotativos, e como eles convertem energia hidráulica em trabalho mecânico linear ou rotativo.
Este documento fornece instruções sobre a segurança no uso de lixadeiras, esmerilhadeiras e discos de corte. Ele discute conceitos de acidentes de trabalho e medidas de proteção, além de fornecer diretrizes específicas para o manuseio seguro de esmeris, discos de corte e esmerilhadeiras manuais.
O documento fornece uma introdução sobre o que é fadiga, como ela ocorre e como é medida através de ensaios de fadiga. Fatores que influenciam a resistência à fadiga como tratamentos de superfície, forma da peça e tratamentos térmicos são discutidos, assim como como a resistência pode ser melhorada.
O documento discute parafusos e porcas. Ele explica como a carga é distribuída entre os filetes de um parafuso, com o primeiro filete suportando 38% da carga e os demais filetes recebendo cargas menores e decrescentes. Também apresenta exemplos de exercícios sobre cálculos envolvendo parafusos e porcas, incluindo cálculo de comprimento de rosca, comprimento de agarramento e razão de mola.
Este documento apresenta uma análise das falhas em válvulas industriais relacionadas à vedação e atuação. A primeira parte descreve os tipos comuns de falhas em válvulas de bloqueio, regulagem e retenção de fluxo. A segunda parte discute as causas e sintomas da degradação do desempenho, como agarramento e folgas. Gráficos de assinatura de válvulas são apresentados como uma ferramenta para manutenção preditiva.
O documento descreve os ensaios de dobramento e flexão realizados em materiais. O ensaio de dobramento fornece uma indicação qualitativa da ductilidade do material e é realizado dobrando o corpo de prova até um ângulo determinado. O ensaio de flexão mede propriedades mecânicas como tensão de flexão e módulo de elasticidade, e é realizado aplicando uma carga no corpo de prova apoiado em dois pontos.
O documento discute procedimentos de manutenção de válvulas industriais. Ele descreve os tipos de válvulas mais comuns na indústria de petróleo, como válvulas de gaveta, globo e retenção. Também fornece detalhes sobre a desmontagem, limpeza, reparo e montagem dessas válvulas, incluindo possíveis falhas e suas correções.
Este documento fornece instruções para construir uma bomba de água manual de baixo custo. Ele explica como montar o corpo da bomba usando tubos de PVC e válvulas, bem como a alavanca do êmbolo e a ponta do êmbolo. Inclui também informações sobre como a bomba funciona e os limites de altura de sucção e empurrão.
Este documento trata dos conceitos básicos de molas helicoidais e planas, incluindo cálculos de tensões, resistência, número de espiras e flambagem. Fornece equações para calcular tensões em molas sob carga estática e dinâmica, considerando fatores de concentração de tensão. Discutem-se também formatos de extremidades e dimensões recomendadas para molas helicoidais.
Este documento trata dos conceitos básicos de molas helicoidais e planas, incluindo cálculos de tensões, resistência, número de espiras e flambagem. Fornece equações para calcular tensões em molas sob carga estática e dinâmica, considerando fatores de concentração de tensão. Discutem-se também formatos de extremidades e dimensões recomendadas para molas helicoidais.
Este documento trata dos conceitos básicos de molas helicoidais e planas. Descreve os esforços em molas helicoidais, como força cortante e torque, e como esses esforços geram tensões máximas na região interna do fio. Também discute o cálculo da resistência, número de espiras efetivas, comprimento sólido e flambagem em molas helicoidais.
O documento descreve os principais tipos de atuadores pneumáticos, incluindo cilindros lineares e motores rotativos. Detalha os cilindros de simples e dupla ação, explicando suas características, aplicações e diferenças. Também apresenta os principais tipos de motores rotativos pneumáticos, como motores de palhetas, pistões e turbinas.
Este documento descreve os princípios básicos da hidráulica e o funcionamento de componentes hidráulicos comuns. Ele explica a lei de Pascal, tipos de pressão, fluxo laminar versus turbulento e depois detalha atuadores hidráulicos como cilindros e motores, bem como bombas, reservatórios, válvulas e filtros.
O documento discute o ensaio de torção, no qual um corpo cilíndrico é submetido a forças de rotação que causam torção. É explicado o que é momento torsor e como ele causa deformação elástica no material. O documento também descreve os equipamentos de ensaio, propriedades avaliadas e fraturas típicas observadas.
O documento discute válvulas de cartucho, incluindo sua introdução na década de 1970, projeto com pistões de assentamento cônico para melhorar o tempo de resposta, e diferentes tipos de válvulas de cartucho e suas funções, como válvulas limitadoras de pressão e de retenção.
O documento discute parafusos e roscas. Apresenta informações sobre: 1) materiais usados em parafusos; 2) padrões de roscas como métricas e Unified; 3) porcas e arruelas; 4) parafusos de potência e fórmulas para cálculo de torque. O documento fornece detalhes técnicos sobre componentes de fixação por parafusos.
[1] O documento discute cisalhamento em vigas de concreto armado, incluindo o comportamento resistente, modelos de treliça e cálculo, e modos de ruína. [2] Aborda a analogia clássica de treliça para vigas fissuradas e os dois modelos de cálculo permitidos pela NBR 6118. [3] Detalha os passos para verificar a compressão na biela, calcular a armadura transversal e avaliar os modos de ruína, como ruptura da biela ou armadura
O documento fornece uma introdução sobre o que é fadiga, como ela ocorre e como é medida através de ensaios de fadiga. Fatores que influenciam a resistência à fadiga como tratamentos de superfície, forma da peça e tratamentos térmicos são discutidos, assim como como a resistência pode ser melhorada.
O documento discute parafusos e porcas. Ele explica como a carga é distribuída entre os filetes de um parafuso, com o primeiro filete suportando 38% da carga e os demais filetes recebendo cargas menores e decrescentes. Também apresenta exemplos de exercícios sobre cálculos envolvendo parafusos e porcas, incluindo cálculo de comprimento de rosca, comprimento de agarramento e razão de mola.
Este documento apresenta uma análise das falhas em válvulas industriais relacionadas à vedação e atuação. A primeira parte descreve os tipos comuns de falhas em válvulas de bloqueio, regulagem e retenção de fluxo. A segunda parte discute as causas e sintomas da degradação do desempenho, como agarramento e folgas. Gráficos de assinatura de válvulas são apresentados como uma ferramenta para manutenção preditiva.
O documento descreve os ensaios de dobramento e flexão realizados em materiais. O ensaio de dobramento fornece uma indicação qualitativa da ductilidade do material e é realizado dobrando o corpo de prova até um ângulo determinado. O ensaio de flexão mede propriedades mecânicas como tensão de flexão e módulo de elasticidade, e é realizado aplicando uma carga no corpo de prova apoiado em dois pontos.
O documento discute procedimentos de manutenção de válvulas industriais. Ele descreve os tipos de válvulas mais comuns na indústria de petróleo, como válvulas de gaveta, globo e retenção. Também fornece detalhes sobre a desmontagem, limpeza, reparo e montagem dessas válvulas, incluindo possíveis falhas e suas correções.
Este documento fornece instruções para construir uma bomba de água manual de baixo custo. Ele explica como montar o corpo da bomba usando tubos de PVC e válvulas, bem como a alavanca do êmbolo e a ponta do êmbolo. Inclui também informações sobre como a bomba funciona e os limites de altura de sucção e empurrão.
Este documento trata dos conceitos básicos de molas helicoidais e planas, incluindo cálculos de tensões, resistência, número de espiras e flambagem. Fornece equações para calcular tensões em molas sob carga estática e dinâmica, considerando fatores de concentração de tensão. Discutem-se também formatos de extremidades e dimensões recomendadas para molas helicoidais.
Este documento trata dos conceitos básicos de molas helicoidais e planas, incluindo cálculos de tensões, resistência, número de espiras e flambagem. Fornece equações para calcular tensões em molas sob carga estática e dinâmica, considerando fatores de concentração de tensão. Discutem-se também formatos de extremidades e dimensões recomendadas para molas helicoidais.
Este documento trata dos conceitos básicos de molas helicoidais e planas. Descreve os esforços em molas helicoidais, como força cortante e torque, e como esses esforços geram tensões máximas na região interna do fio. Também discute o cálculo da resistência, número de espiras efetivas, comprimento sólido e flambagem em molas helicoidais.
O documento descreve os principais tipos de atuadores pneumáticos, incluindo cilindros lineares e motores rotativos. Detalha os cilindros de simples e dupla ação, explicando suas características, aplicações e diferenças. Também apresenta os principais tipos de motores rotativos pneumáticos, como motores de palhetas, pistões e turbinas.
Este documento descreve os princípios básicos da hidráulica e o funcionamento de componentes hidráulicos comuns. Ele explica a lei de Pascal, tipos de pressão, fluxo laminar versus turbulento e depois detalha atuadores hidráulicos como cilindros e motores, bem como bombas, reservatórios, válvulas e filtros.
O documento discute o ensaio de torção, no qual um corpo cilíndrico é submetido a forças de rotação que causam torção. É explicado o que é momento torsor e como ele causa deformação elástica no material. O documento também descreve os equipamentos de ensaio, propriedades avaliadas e fraturas típicas observadas.
O documento discute válvulas de cartucho, incluindo sua introdução na década de 1970, projeto com pistões de assentamento cônico para melhorar o tempo de resposta, e diferentes tipos de válvulas de cartucho e suas funções, como válvulas limitadoras de pressão e de retenção.
O documento discute parafusos e roscas. Apresenta informações sobre: 1) materiais usados em parafusos; 2) padrões de roscas como métricas e Unified; 3) porcas e arruelas; 4) parafusos de potência e fórmulas para cálculo de torque. O documento fornece detalhes técnicos sobre componentes de fixação por parafusos.
[1] O documento discute cisalhamento em vigas de concreto armado, incluindo o comportamento resistente, modelos de treliça e cálculo, e modos de ruína. [2] Aborda a analogia clássica de treliça para vigas fissuradas e os dois modelos de cálculo permitidos pela NBR 6118. [3] Detalha os passos para verificar a compressão na biela, calcular a armadura transversal e avaliar os modos de ruína, como ruptura da biela ou armadura
2. Arruelas de Pressão
1. DEBATES SOBRE ARRUELAS DE PRESSÃO
“A principal desvantagem da arruela de pressão é que elas achatam a cargas
relativamente baixas, se comparadas com o nível de Pré-cargas normalmente
desejadas em uma fixação.
Isso significa que a sua força de reação só inicia após uma significativa parte
da pré-carga inicial de aperto ter sido perdida”.
IFI – Introduction to Locking Fasteners
Motivos de muitos debates, as Arruelas de Pressão permanecem em
muitas especificações resistindo ao tempo e às novas tecnologias que atendem
a função para qual elas foram desenvolvidas: evitar o afrouxamento e a
eventual perda de pré-carga.
2. DEFINIÇÕES
A arruela de pressão comum é uma mola helicoidal. Num dado
momento, foi também conhecida como arruela fendada porque havia duas
extremidades. Uma das pontas era ligeiramente curvada para cima e outra,
para baixo.
As arruelas de pressão são produzidas em aço carbono submetidas ao
tratamento térmico com uma dureza de 45-51 Rockwell C. Normalmente, elas
são revestidas pelo processo eletrolítico. No entanto, suas altas durezas as
tornam suscetíveis à fragilização pelo hidrogênio, que deixa a estrutura
quebradiça, causando falhas provocadas pelo hidrogênio atômico, que é
absorvido pelo o aço durante o revestimento eletrolítico e/ou processo de
limpeza.
Segundo orientação da IFI; arruelas de pressão deverão sofrer processo
adequado para minimizar ou eliminar os efeitos da fragilização causada pela
hidrogenização.
3. Arruelas de Pressão
3. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Quando a porca ou cabeça de parafuso é apertada contra a arruela de
pressão, as extremidades abertas são comprimidas contra a superfície de
contato. Assim, há o achatamento da arruela. A ideia é que se a carga de
assentamento é perdida, as acentuadas extremidades mola da arruela de
pressão entram em ação produzindo uma força oposta contra a porca e a
superfície trabalho para prevenir algum possível afrouxamento.
Aqui está o problema: o fixador ou a junta devem ter perdido a força de
assentamento ou movida o suficiente para causar à arruela de pressão o efeito
de mola suficiente para produzir uma força contra a porca e a superfície de
trabalho. O problema básico reside na percepção do usuário sobre o que o
produto pode fazer e qual é a sua expectativa sobre o que venha a fazer.
A arruela de pressão não melhora nem aumenta a habilidade do fixador
em manter a pré-carga nem prevenirá a perda dela.
3.1 COMO ELA REALMENTE FUNCIONA
Uma mola flexiona. Se comprimida, deverá produzir uma força no
sentido oposto. Esta é a reação de uma mola enrolada. Uma mola helicoidal de
uma revolução age um pouco diferente. Se a compressão de uma arruela é
grafada em uma célula de carga, a taxa de mola parece uma curva ‘S’. Isto
significa que quando ela está totalmente comprimida, existe pouca ou nenhuma
força contrária. Com as pontas divididas abertas, a força aumenta. Existe
também um ponto onde ela diminui novamente, como num desenho de um
arco composto, então aumenta novamente.
Então, essencialmente para uma arruela de pressão trabalhar, algo não
foi feito corretamente: a pré-carga foi perdida porque a porca/parafuso não
foram apertados corretamente ou a pré-carga foi perdida em serviço
(afrouxamento).
4. Arruelas de Pressão
OK! Então digamos que a arruela de pressão está fazendo o seu
trabalho. As extremidades estão abertas apenas alguns milésimos de
polegada. Visualmente, isso é impossível para qualquer pessoa detectar. O
conjunto permanece solto por um tempo diário absorvendo o serviço de cargas
e impacto cíclico da ligação. Quando a junta e a arruela de pressão começam a
absorver a carga normal de serviço, a junta e a arruela de pressão comprimem.
Logo que a carga é removida, as extremidades da arruela de pressão estão
novamente abertas. Este ciclo de compressão e relaxamento promove fadiga
metálica em aços endurecidos. Em breve, a arruela de pressão fratura. A
condição de perigo está aqui, não existe um aviso de falha e a porca está livre
para vibrar e afrouxar.
Já em 1969, a SAE (Sociedade dos Engenheiros Automotivos) era
contra a recomendação de arruela de pressão com qualquer fixador de grau de
resistência 8 (10.9) e em alguma aplicação crítica. No início da década de 80,
as especificações foram retiradas do Manual SAE. Contudo, especificações e
métodos de ensaio ainda podem ser encontras no manual do IFI (instituto das
Indústrias de Fixadores) referenciando a ANSI/ASME B 18.21.2.
Portanto, se o parafuso foi devidamente apertado e a junta concebida
adequadamente, não haverá perda da pré-carga, não havendo a necessidade
de uma arruela de pressão ou mesmo de uma porca trava. Mas, há momentos
em que a junta não pode ser inteiramente comprimida ou o material é macio e
uma arruela de pressão pode ajudar. O que realmente preocupa é uma arruela
de pressão de 1" de diâmetro e maiores. Se você não pode apertar
corretamente um parafuso de 1" ou maiores, uma arruela de pressão não
manterá uma junta livre de afrouxamento por vibração.
Aplicar um aperto apropriado, que evite o afrouxamento de uma junta, é
praticamente impossível, devido às muitas variações existentes em um
processo de aperto, tais como:
- o atrito das peças envolvidas;
5. Arruelas de Pressão
- irregularidades dimensionais;
- empenamento do parafuso;
- rosca deformada;
- oxidações do conjunto porca/parafuso;
- sujeiras;
- etc.
Por estas razões, existe a necessidade de utilização de algum produto
que evite a possibilidade da perda de pré-carga. O conhecimento das
tecnologias existentes e a escolha dentre as muitas possibilidade, fará a
diferença entre um bom projeto e uma junta com permanentes problemas de
fixação.
Original:
The Bolt Doctor – The Lock Washer
Por Guy Avellon
Fastener Technology International – outubro/novembro 2008.