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MONTAGEM-TORQUE Tendo visto que o pré-carregamento é desejado em uniões importantes, deve-se agora considerar os meios de assegurar que o pré-carregamento.

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1 MONTAGEM-TORQUE Tendo visto que o pré-carregamento é desejado em uniões importantes, deve-se agora considerar os meios de assegurar que o pré-carregamento se processe por ocasião da montagem das peças.

2 MONTAGEM-TORQUE Quando se pode medir o comprimento total de um parafuso devido à carga inicial de montagem Fi, usa-se a fórmula: Assim, simplesmente aperta-se a porca até o parafuso alongar de uma quantidade δ. Isto assegura que o pré-carregamento desejado seja atingido.

3 MONTAGEM-TORQUE Contudo, o alongamento de um parafuso não pode ser medido se a extremidade roscada estiver em um furo cego. Em muitos casos, mesmo em montagens com porcas, é impraticável medir-se o alongamento do parafuso. Em tais casos, deve-se estimar o torque de montagem necessário para estabelecer o pré-carregamento. Então, pode-se usar uma chave com torquimêtro, uma pneumática, ou um método de controlar o giro da rosca.

4 MONTAGEM-TORQUE A chave com torquímetro tem o mostrador, que indica o torque aplicado.

5 MONTAGEM-TORQUE Para a chave pneumática, a pressão do ar é ajustada de maneira que o aperto cesse quando se atinge o torque desejado.

6 MONTAGEM-TORQUE O método de controlar o giro da porca requer que, primeiramente, seja definido o significado de montagem sem folga. As condições de montagem sem folga são atingidas com alguns impactos da chave de impacto ou com a utilização de uma chave comum. Uma vez atingidas as condições de montagem sem folga, todo giro adicional desenvolverá uma tração útil no parafuso.

7 MONTAGEM-TORQUE Neste método, deve-se calcular um número fracionário de voltas da porca, necessário para prover o pré-carregamento desejado. Por exemplo, para parafusos estruturais pesados de cabeça sextavada, o método estabelece que a porca deve ser girada no mínimo 180º a partir das condições iniciais.

8 MONTAGEM-TORQUE Embora os coeficientes de atrito possam ter uma ampla faixa de variação, pode-se obter uma boa estimativa do torque necessário para produzir um dado pré-carregamento combinando-se as equações: Resultando em:

9 MONTAGEM-TORQUE Como, divide-se o numerador e o denominador do primeiro termo por e obtêm-se: Como o diâmetro de uma arruela de um porca sextavada é igual à largura face a face do sextavado da porca e é 1,5 vezes o diâmetro nominal, o diâmetro médio do colar é:

10 MONTAGEM-TORQUE Desta forma, pode-se rearranjar a equação anterior: Definindo-se como coeficiente de torque K o termo entre colchetes: Pode-se então escrever a equação do torque:

11 MONTAGEM-TORQUE Os coeficientes de atrito de roscas, parafusos comuns e porcas abrangem uma faixa de 0,12 a 0,2, dependendo sobretudo do acabamento e da precisão da rosca e do grau de lubrificação. Em média, tanto μ como μ c estão em torno de 0,15.

12 MONTAGEM-TORQUE Caso seja adotado μ e μ c = 0,15, não importando o tamanho dos parafusos empregados e nem se as roscas são grossas ou finas, resulta em K=0,2. Neste caso, é mais conveniente escrever: O que torna muito simples o cálculo do torque para montagem necessário para um pré-carregamento F i quando se conhece o tamanho do parafuso.

13 RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO Normalmente são utilizadas tabelas para a especificação de parafusos.

14 RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO As especificações SAE 1 e 2 devem ser usadas somente para uniões sem importância, ou que não suportem carga. O teor de carbono de seus elementos é de apenas 0,01 a 0,02%, consequentemente, são muito dúteis para união com carga. As classes de parafusos são identificadas através de tabelas.

15 RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

16 Os termos carga de prova e resistência de prova aparecem frequentemente na literatura de elementos de união. A carga de prova de um parafuso é a carga máxima de tração que um parafuso pode suportar sem sofrer deformação permanente. A resistência de prova é a tensão correspondente à carga de prova referente à área resistente à tração. Então, a resistência de prova é grosseiramente equivalente à resistência ao escoamento.

17 RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

18 Essas recomendações são aplicadas somente a uniões sem junta usando-se parafusos de material de alta qualidade, como SAE 3 ou acima. Tais materiais devem ter um diagrama tensão deformação no qual não apareça claramente definido o ponto de escoamento. A curva deve progredir suavemente para cima até a fratura. Desta forma, se as cargas forem estáticas, o pré-carregamento mínimo deve ser 90% da carga estática. (Rp = resistência de prova; At = Área resistente à tração )

19 RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO

20 Devido ao fato do diagrama tensão-deformação prosseguir suavemente até o ponto de fratura, o parafuso reterá sua capacidade de suportar carga, não importando quão alta seja a pré-carga, isto é, não há perda de capacidade devido ao ponto de escoamento. Se o parafuso não falhar durante o aperto há uma boa chance de ele nunca falhar.

21 RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO Observação: Em alguns casos recomenda-se afrouxar a porca em 1/8 de volta após o aperto para aliviar a torção, desde que não diminua a tração no parafuso.

22 RESISTÊNCIA DE PARAFUSOS E PRÉ CARREGAMENTO No projeto, usa-se uma aproximação para o fator de segurança: Assim, determina-se um diâmetro para o parafuso, tal que sua pré-carga seja maior que a carga externa de tração para um dado fator de segurança. Quando se usa parafuso de material de alta qualidade para unir peças rígidas, suportando cargas estáticas, este procedimento atende ao que se deseja.

23 EXERCÍCIO


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