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Universidade Federal de Goiás Escola de Engenharia Elétrica e de Computação Disciplina:Elementos de Máquinas 1 Prof.: Ricardo Humberto de Oliveira Filho.

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1 Universidade Federal de Goiás Escola de Engenharia Elétrica e de Computação Disciplina:Elementos de Máquinas 1 Prof.: Ricardo Humberto de Oliveira Filho PARAFUSOS DE POTÊNCIA

2 INTRODUÇÃO O parafuso de potência é um dispositivo usado em máquinas para transformar o movimento angular em movimento linear, além de serem usado para transmitir potência. São operações usuais: Fuso do torno;

3 INTRODUÇÃO Prensas; Macacos; Morsas; etc.

4 APLICAÇÃO Representação esquemática de uma prensa. Aplica-se um torque T às extremidades os parafusos por meio de um par de engrenagens; O cabeçote da prensa é acionado, movimentando-se para baixo, levando a carga de encontro à peça.

5 Parafuso de potência com rosca quadrada. Diâmetro médio d m Ângulo de hélice Passo p Compressão F APLICAÇÃO

6 Como calcular o torque necessário para levantar e abaixar a carga? 1.Desenrolar uma volta do filete da rosca: A parte desenrolada forma a hipotenusa do triângulo; O comprimento referente ao d m é a base do triâgulo; O passo é a altura do triângulo; 2.Define-se as forças para movimentar a carga: P para a direita: levantar a carga; P para a esquerda: abaixar a carga; N é a reação normal perpendicular à superfície; N é a força de atrito, oposta ao movimento; APLICAÇÃO

7 O sistema está em equilíbrio sobre a ação destas forças. Para levantar a carga: Para descer a carga: Isolando N na horizontal e na vertical e igualando as expressões: Para levantar a carga: Para descer a carga: APLICAÇÃO

8 Dividindo-se o numerador e o denominador dessas equações por cos e considerando que tg = L/( d m ), tem-se: Finalmente, sabendo-se que o torque é o produto de P pelo raio médio d m /2 : Onde T é o torque necessário para vencer o atrito nos filetes do parafuso e levantar ou descer a carga. APLICAÇÃO

9 OBS: Somente para o torque de descida da carga! Caso a carga abaixe por si só, fazendo o parafuso girar sem o emprego de força externa, o torque obtido pela equação anterior será negativo ou nulo. Quando o torque é positivo, diz-se que o parafuso é auto retentor. A condição de auto retenção é: μ d m L Dividindo ambos os membros por d m, e reconhecendo que L/ d m = tg, obtêm-se: μ tg Onde constata-se que pode-se obter auto retenção quando o coeficiente de atito dos filetes é igual ou maior que a tangente do ângulo de hélice da rosca. APLICAÇÃO

10 Para se avaliar a eficiência dos parafusos de potência, estabeleceu-se um critério de referência, onde é considerado μ=0. Substituindo este valor na equação de obtenção do torque: Resulta em : Considerando que o atrito foi eliminado, este é o torque necessário somente para levantar a carga. Sendo então a eficiência: APLICAÇÃO

11 As equações até aqui mostradas foram desenvolvidas para roscas quadradas. No caso da rosca trapezoidal (ACME) ou unificada americana, a carga é inclinada com relação ao eixo do parafuso por causa do ângulo da rosca 2α e do ângulo de hélice. Se o ângulo de hélice for pequeno, pode-se considerar somente o efeito do ângulo de rosca. APLICAÇÃO

12 O efeito do ângulo α é aumentar a força de atrito por ação de cunha dos filetes. Desta forma, divide-se os termos que contêm atrito na equação do torque por cosα: APLICAÇÃO

13 Em aplicações de parafusos de potência ainda é necessário levar em consideração um terceiro elemento que altera o torque. Quando o parafuso é carregado axialmente, emprega-se um mancal de escora, ou colar, entre as peças girantes e as estacionárias, a fim de eliminar os componentes axiais. A carga é considerada concentrada no diâmetro médio do colar. Chamando-se μ c o coeficiente de atrito do colar: APLICAÇÃO

14 EXERCÍCIO


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