DETERMINAÇÃO DE RIGIDEZ DE PARAFUSOS E DO MATERIAL POR ELES FIXADO

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Essa união realizada em elementos mecânicos pode ser de duas formas, união permanente ou união móvel, os parafusos são de grande valia, pois são eles que realizam uma junção móvel, o que facilita a manutenção e aumenta o número de componentes que podem ser unidos, esse tipo de ligação é realizada quando se deseja que não haja danos entres as partes que se deseja unir.

Porém os parafusos não são utilizados apenas para integração de componentes mecânicos, são também divididos por sua aplicabilidade, nessa ocasião são dois casos, os que tem sua função de junção de peças, como também os que tem a função de movimentação de cargas, a esses parafusos responsáveis pela movimentação de carga, ou seja, peças que impõe peso, forças cisalhante, dar-se o nome de parafusos de potência ou de avanço.

Os parafusos utilizados para fixação estão sujeitos a forças de diversas naturezas, sejam elas cargas de cisalhamento ou de tração, nesse trabalho serão observadas as pré-cargas, essas são fatores que podem aumentar a capacidade de um parafuso em manter a estabilização necessária entre os elementos como também a capacidade em sustentar as cargas por eles movimentadas.

A escolha correta e bem dimensionada dos parafusos correlacionados a sua aplicação, provoca aspectos desejados por toda indústria como por todos os fabricantes de produtos e máquinas que necessitem desse componente mecânico.

Os parafusos mal dimensionados implicam em perda de fixação segura, o que apresentará falhas, essas por sua vez serão alastradas por todo o conjunto que deveria ser unido pelos devidos parafusos, se isso ocorrer significa que não houve a devida atenção no projeto, no caso citado, os parafusos sofrerão rupturas de sua estrutura, essa quebra é conhecida como fadiga.

Esse fenômeno acontece quando existe a sensação de enfraquecimento resultante de esforço físico, concentração de tensões ao longo do seu corpo, ou seja, a carga aplicada aos parafusos foi excedente daquelas que eles suportariam e o desgaste ocorre por falta de cuidados, devido dimensionamento ou escolha dos mesmos.

Parafusos são elementos de constituição simples fabricados em sua maioria de aço, mas podem ser constituídos de inúmeros tipos de materiais, tem sua estrutura formada por um cilindro pois seu corpo é extenso, comtemplado por uma rosca em quase todo seu comprimento, sua cabeça tem diversas formas, mas todas possuem formato circular.

Essas peças são contemplados por ajudantes, um deles é a porca, que em sua grande maioria, tem o formato sextavado, ou seja, possui seis lados. As porcas dispõe de uma abertura no centro, o mesmo é rosqueado em sua extremidade interna totalmente, esse componente é presa ao fuso, na parte inferior do corpo do parafuso, onde o mesmo possui uma rosca externa, assim a junção dos componentes é feita.

Temos ainda a arruela, ela é sentada entre a porca e a parede do elemento a receber o parafuso, comtempla parte da rosca do e tem em seu centro um furo por onde passa o corpo do parafuso, essa plaqueta tem formato circular, semelhando-se a um disco.

A rosca que compõe tanto o corpo do parafuso como o furo da porca, nada mais é do que uma hélice que auxilia a movimentação do parafuso no material ou mesmo na porca a partir de um movimento cíclico.

A forma de rosca foi padronizada a partir da segunda guerra mundial, os países fabricantes Inglaterra, Canadá e Estados Unidos se uniram e denominaram as roscas hoje conhecidas como série Unified National Standard (UNS).

Já o padrão europeu, também utilizado aqui no Brasil é o padrão definido pela ISO, essa forma de padronização utiliza como base a mesma forma empregada pela UNS, porém ao invés de usar medidas na unidade métrica inglesa (polegadas), operam as medidas em milímetros (mm).

Ambos utilizam um ângulo de 60°, determinam o tamanho da rosca a partir do diâmetro nominal externo (diâmetro máximo), o passo “p” é a distância entre roscas imediatas mensurada do final da rosca primaria até o final da rosca secundária.

É possível observar pela Figura 1, que a crista de cada rosca e a raiz é totalmente plana, isso ocorre com a finalidade de diminuir a concentrações de tensões que é ponto crucial em cantos vivos.

O diâmetro de raiz (diâmetro menor) dr e o diâmetro de primitivo dp são deliberados em função do passo de rosca “p” as razões entre eles para cada padrão, UNS e ISO, são levemente diferentes.

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Figura 1 – Forma de Rosca ISO e UNS

Fonte: Norton, 2013.

A espessura do diâmetro primitivo é muito referenciada pela série de padrão do passo, sejam eles grosso, fino e extrafino, cada um desses passos são direcionados a aplicabilidades especificas.

O passo grosso, série grossa (UNC), é comumente utilizado em aplicações comuns, principalmente quando a inserção e a retirada do parafuso é algo rotineiro, o material onde o parafuso é alocado geralmente tem sua propriedade dúctil muito estimada.

O passo fino, série de rosca finas (UNF), apresentam uma resistência superior ao alargamento, ou seja, a se desenroscar do material ao qual está aplicado esse afrouxamento ocorre nas roscas devido a vibrações e elas respondem de forma mais aceitável devido ao seu ângulo de hélice, que é menor que o da rosca grossa.

Já a série de roscas ultrafinas (UNEF) é utilizada quando o material ao qual são fixadas tem uma espessura pequena e dessa maneira a sua utilização torna-se proporcional ao material.

As roscas da série UNS e ISO são extremamente utilizadas, faremos assim uma breve explanação sobre sua nomenclatura, é um código que define a sua série, diâmetro, passo e classe de ajuste.

Para as roscas UNS, podemos utilizar o seguinte exemplo: 1/4-20 UNC-2A. Isso nos indica que a rosca externa é de ¼”, 0,250”, com 20 filetes por polegadas, UNC que nos indica série grossa e o 2A que nos fornece classe 2 de ajuste.

Para a classe ISO, temos o seguinte exemplo: M8 x 1,25. Isso nos indica que a rosca tem 8 mm de diâmetro por 1,25mm de passo de hélice.

[pic 2]

Figura 2 – Dimensões de Rosca - ISO

Fonte: Norton, 2013.

- EXPOSIÇÃO DO PROBLEMA

Nesse trabalho vamos considerar a seguinte situação, uma câmera