Apostila - Elementos - de - Máquina - SENAI

Apostila - Elementos - de - Máquina - SENAI

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Departamento Regional de São Paulo

Elementos de Máquinas - 1 -

Escola SENAI “Hessel Horácio Cherkassky”

Apresentaçªo

Este módulo tem como objetivo apresentar um estudo de Elementos de MÆquinaElementos de MÆquinaElementos de MÆquinaElementos de MÆquinaElementos de MÆquina. Nele vocŒ vai encontrar uma seqüŒncia de aulas, cada uma delas correspondendo a um programa de televisªo. É importante que vocŒ assista à aula na TV e depois leia o texto correspondente no livro.

Como o assunto Ø extenso, o módulo estÆ apresentado em dois livros.

No primeiro livro, vocŒ vai estudar elementos de fixaçªo, de apoio e elementos elÆsticos. No segundo livro, vocŒ vai estudar elementos de transmissªo, de vedaçªo e sistemas de lubrificaçªo.

Esses conhecimentos sªo indispensÆveis à mecânica em geral. Se vocŒ jÆ trabalha numa indœstria, ou se tem uma empresa, ou ainda se deseja trabalhar como mecânico, precisa saber o que sªo Elementos deElementos deElementos deElementos deElementos de MÆquinaMÆquinaMÆquinaMÆquinaMÆquina, quais suas características, funçıes e como sªo utilizados na prÆtica. Com esse conhecimento, vocŒ ficarÆ preparado, por exemplo, para operar mÆquinas e, possivelmente, corrigir defeitos que elas apresentem.

A maior parte das aulas apresenta informaçıes teóricas e atividades prÆticas. É importante que vocŒ saiba os conceitos que estªo por trÆs de cada atividade prÆtica porque, assim, vocŒ terÆ condiçıes de compreender situaçıes novas e resolver problemas que surgirem na sua casa, no seu trabalho, na sua vida.

Mesmo que vocŒ jÆ tenha alguns conhecimentos de Elementos deElementos deElementos deElementos deElementos de

MÆquinaMÆquinaMÆquinaMÆquinaMÆquina, procure assistir aos programas da TV e ler todas as aulas do livro. Assim, os conhecimentos que vocŒ jÆ possui se tornarªo mais sólidos. Evite pular aulaspular aulaspular aulaspular aulaspular aulas porque, apesar de as aulas se organizarem por módulos, as informaçıes estªo relacionadas entre si. Por exemplo, o primeiro módulo do curso profissionalizante dÆ uma visªo geral da mecânica para mostrar que o seu significado Ø muito mais amplo do que geralmente se pensa.

Com essa visªo, vocŒ vai entender melhor as aulas do segundo módulo, que mostra como quase tudo na vida e, em especial, na mecânica, tem que seguir normas. O conhecimento dessas normas, por sua vez, torna-se necessÆrio para se compreender as demais aulas, como as deste módulo, em que todos os elementos de mÆquina sªo normalizados.

Neste módulo, cada aula se inicia com uma IntroduçªoIntroduçªoIntroduçªoIntroduçªoIntroduçªo para que vocŒ seja estimulado a pensar e a se interessar pelo assunto abordado.

No final de cada aula, sªo apresentados exercíciosexercíciosexercíciosexercíciosexercícios. É importante que vocŒ os faça e confira suas respostas com as do gabarito, apresentado no final do livro. Dessa forma, vocŒ poderÆ ver o que errou e acertou. Nªo se preocupe com erros. Descobrir um erro e consertÆ-lo Ø um meio valioso de aprender e guardar para sempre aquilo que se aprendeu.

No fim do curso, vocŒ terÆ adquirido uma sØrie de conhecimentos de mecânica que o ajudarªo a compreender melhor o universo da mecânica e a importância de ser um profissional nessa Ærea.

AutoresAutoresAutoresAutoresAutores Nívia Gordo Joel Ferreira

Professores ColaboradoresProfessores ColaboradoresProfessores ColaboradoresProfessores ColaboradoresProfessores Colaboradores Antonio Sergio da Gama Osvaldo Caetano Osvaldo Santana Joªo Gelezoglio Edson Lemes Edilson Lopes de Aquino Silvio Pereira do Vale Ademir Costacurta Robervaldo de Andrade JosØ Gilson de Oliveira Renato Beserra Luis Bretoni Joªo Leªo Nivaldo Silva Braz Dagoberto Gregório Maria Tereza M.Moraes Roson

Ilustraçıes TØcnicas e DigitaçªoIlustraçıes TØcnicas e DigitaçªoIlustraçıes TØcnicas e DigitaçªoIlustraçıes TØcnicas e DigitaçªoIlustraçıes TØcnicas e Digitaçªo Luiz Thomazi Filho (coordenaçªo), Gilvan Lima da Silva, Izael Galvani, JosØ Joaquim Pecegueiro, JosØ Luciano de Souza Filho, Marcos Antônio Oldigueri, Madalena Ferreira da Silva, Maria Verônica Rodrigues de Oliveira, Ricardo Gilius Ferreira.

1AULA1 A U L A

IntroduçªoElementos de fixaçªo constitui uma unidade de 13 aulas que faz parte do módulo Elementos de MÆquinasElementos de MÆquinasElementos de MÆquinasElementos de MÆquinasElementos de MÆquinas.

Nessa unidade, vocŒ vai estudar os principais elementos de fixaçªo: rebites, pinos, cavilhas, cupilhas ou contrapinos, parafusos, porcas, arruelas, anØis elÆsticos e chavetas.

VocŒ pode estar pensando por que deve estudar esses elementos, nªo Ø? A resposta Ø simples: como mecânico, vocŒ precisa, necessariamente, conhecer tudo sobre mÆquinas, inclusive suas peças que sªo unidas ou fixadas entre si. Assim, vocŒ ficarÆ capacitado para operar mÆquinas, identificar seus possíveis defeitos e atØ mesmo corrigi-los.

Na primeira aula, vocŒ terÆ uma visªo geral de todos os elementos de fixaçªo que serªo estudados ao longo das 12 aulas seguintes.

As aulas 2 a5 apresentam informaçıes sobre rebites, pinos, cavilhas, cupilhas ou contrapinos.

Nas aulas 6 a 9, vocŒ vai conhecer parafusos, suas características, forma de uso, tipos e os cÆlculos necessÆrios para seu emprego na prÆtica.

Nas aulas 10 a 13, vocŒ vai estudar, com detalhes, porcas, arruelas, anØis elÆsticos e chavetas. De cada um desses elementos de fixaçªo, vocŒ terÆ informaçıes relativas a características, material de fabricaçªo, funçªo, forma de uso, desenho tØcnico e cÆlculos necessÆrios para fixaçªo de peças.

Elementos de fixaçªo

Se vocŒ vai fazer uma caixa de papelªo, possivelmente usarÆ cola, fita adesiva ou grampos para unirunirunirunirunir as partes da caixa. Por outro lado, se vocŒ pretende fazer uma caixa ou engradado de madeira, usarÆ pregos ou taxas para unirunirunirunirunir as partes.

Introduçªo aos elementos de fixaçªo

1AULA Na mecânica Ø muito comum a ne- cessidade de unir peças como chapas, perfis e barras. Qualquer construçªo, por mais simples que seja, exige uniªo de peças entre si.

Entretanto, em mecânica as peças a serem unidas, exigem elementos próprios de uniªo que sªo denominados elementos de fixaçªoelementos de fixaçªoelementos de fixaçªoelementos de fixaçªoelementos de fixaçªo.

Numa classificaçªo geral, os elementos de fixaçªo mais usados em mecânica sªo: rebites, pinos, cavilhas, parafusos, porcas, arruelas, chavetas etc.

VocŒ vai estudar cada um desses elementos de fixaçªo para conhecer suas características, o material de que Ø feito, suas aplicaçıes, representaçªo, simbologia e alguns cÆlculos necessÆrios para seu emprego.

A uniªo de peças feita pelos elementos de fixaçªo pode ser de dois tipos: móvelmóvelmóvelmóvelmóvel ou permanentepermanentepermanentepermanentepermanente .

No tipo de uniªo móveluniªo móveluniªo móveluniªo móveluniªo móvel, os elementos de fixaçªo podem ser colocados ou retirados do conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas. É o caso, por exemplo, de uniıes feitas com parafusos, porcas e arruelas.

No tipo de uniªo permanente,uniªo permanente,uniªo permanente,uniªo permanente,uniªo permanente, os elementos de fixaçªo, uma vez instalados, nªo podem ser retirados sem que fiquem inutilizados. É o caso, por exemplo, de uniıes feitas com rebites e soldas.

AULATanto os elementos de fixaçªo móvelfixaçªo móvelfixaçªo móvelfixaçªo móvelfixaçªo móvel como os elementos de fixaçªofixaçªofixaçªofixaçªofixaçªo permanentepermanentepermanentepermanentepermanente devem ser usados com muita habilidade e cuidado porque sªo,

geralmente, os componentes mais frÆgeis da mÆquina. Assim, para projetar um conjunto mecânico Ø preciso escolher o elemento de fixaçªo adequado ao tipo de peças que irªo ser unidas ou fixadas. Se, por exemplo, unirmos peças robustas com elementos de fixaçªo fracos e mal planejados, o conjunto apresentarÆ falhas e poderÆ ficar inutilizado. OcorrerÆ, portanto, desperdício de tempo, de materiais e de recursos financeiros.

Ainda Ø importante planejar e escolher corretamente os elementos de fixaçªo a serem usados para evitar concentraçªo de tensªo nas peças fixadas. Essas tensıes causam rupturas nas peças por fadigafadigafadigafadigafadiga do material.

Tipos de elementos de fixaçªo

Para vocŒ conhecer melhor alguns elementos de fixaçªo, apresentamos a seguir uma descriçªo simples de cada um deles.

RebiteRebiteRebiteRebiteRebite

O rebite Ø formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça.

É fabricado em aço, alumínio, cobre ou latªo. É usado para fixaçªo permanente de duas ou mais peças.

PinoPinoPinoPinoPino

O pino une peças articuladas.

Nesse tipo de uniªo, uma das peças pode se movimentar por rotaçªo.

Fadiga de material significa queda de resistência ou enfraquecimento do material devido a tensões e constantes esforços.

rebite de cabeça redonda

AULACavilhaCavilhaCavilhaCavilhaCavilha A cavilha une peças que nªo sªo articuladas entre si.

Contrapino ou cupilhaContrapino ou cupilhaContrapino ou cupilhaContrapino ou cupilhaContrapino ou cupilha

O contrapino ou cupilha Ø 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 sªo viradas para trÆs e, assim, impedem a saída do pino ou da porca durante vibraçıes das peças fixadas.

ParafusoParafusoParafusoParafusoParafuso

O parafuso Ø uma peça formada por um corpo cilíndrico roscado e uma cabeça, que pode ter vÆrias formas.

cupilha ou contrapino

AULA PorcaPorcaPorcaPorcaPorca

A porca tem forma de prisma, de cilindro etc. Apresenta um furo roscado. AtravØs desse furo, a porca Ø atarraxada ao parafuso.

ArruelaArruelaArruelaArruelaArruela

A arruela Ø um disco metÆlico com um furo no centro. O corpo do parafuso passa por esse furo.

Anel elÆsticoAnel elÆsticoAnel elÆsticoAnel elÆsticoAnel elÆstico

O anel elÆstico Ø usado para impedir deslocamento de eixos. Serve, tambØm, para posicionar ou limitar o movimento de uma peça que desliza sobre um eixo.

ChavetaChavetaChavetaChavetaChaveta

A chaveta tem corpo em forma prismÆtica ou cilíndrica que pode ter faces paralelas ou inclinadas, em funçªo da grandeza do esforço e do tipo de movimento que deve transmitir.

Alguns autores classificam a chaveta como elementos de fixaçªo e outros autores, como elementos de transmissªo. Na verdade, a chaveta desempenha as duas funçıes.

porca sextavada chaveta

AULANos exercícios a seguir, vocŒ tem oportunidade de verificar sua aprendizagem.

Marque com um X a resposta correta.

Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1 A uniªo de peças Ø feita com elementos de mÆquinas de:

a)a)a)a)a) ( ) transmissªo; b)b)b)b)b) ( ) fixaçªo; c)c)c)c)c) ( ) vedaçªo.

Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2 Rebites, cavilhas, pinos sªo elementos de mÆquinas de:

a)a)a)a)a) ( ) transmissªo; b)b)b)b)b) ( ) articulaçªo; c)c)c)c)c) ( ) fixaçªo.

Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3 Uma fixaçªo com elementos de mÆquinas pode ser:

a)a)a)a)a)()móvel ou permanente; b)b)b)b)b)()móvel ou articulada; c)c)c)c)c)()fixa ou permanente.

Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4 Numa uniªo permanente vocŒ usa:

a)a)a)a)a)()pino ou chaveta; b)b)b)b)b)()solda ou rebite; c)c)c)c)c)()porca ou arruela.

Exercícios

2AULA2 A U L A

IntroduçªoUm mecânico tem duas tarefas: consertar uma panela cujo cabo caiu e unir duas barras chatas para fechar uma grade.

A questªo Ø a seguinte: qual elemento de fixaçªo Ø o mais adequado para

SoldaSoldaSoldaSoldaSolda ou rebiterebiterebiterebiterebite? Nos dois casos Ø necessÆrio fazer uniıes permanentesuniıes permanentesuniıes permanentesuniıes permanentesuniıes permanentes. Que o cabo fique bem fixado à panela e que as duas barras fiquem bem fixadas entre si.

A solda Ø um bom meio de fixaçªo mas, por causa do calor, ela causa alteraçıes na superfície da panela e das barras.

O elemento mais indicado, portanto, Ø o rebite. Como vimos na aula anterior, a fixaçªo por rebites Ø um meio de uniªo permanente.

O mecânico usou rebites para consertar a panela e unir as grades. Veja o resultado:

Devido à importância dos rebites como elementos de fixaçªo permanente, eles serªo estudados nesta e nas duas aulas a seguir.

Um rebite compıe-se de um corpo em forma de eixo cilíndrico e de uma cabeça. A cabeça pode ter vÆrios formatos.

Rebites I

AULAOs rebites sªo peças fabricadas em aço, alumínio, cobre ou latªo. Unem rigidamente peças ou chapas, principalmente, em estruturas metÆlicas, de reser- vatórios, caldeiras, mÆquinas, navios, aviıes, veículos de transporte e treliças.

A fixaçªo das pontas da lona de fricçªo do disco de embreagem de automóvel Ø feita por rebites.

Outro exemplo de aplicaçªo, visto na mesma figura, Ø a fixaçªo da lona de fricçªo da sapata de freio de automóvel. O rebite tambØm Ø usado para fixaçªo de terminais de cintas e lona.

Tipos de rebite e suas proporçıes

O quadro a seguir mostra a classificaçªo dos rebites em funçªo do formato da cabeça e de seu emprego em geral.

2 AULA

A fabricaçªo de rebites Ø padronizada, ou seja, segue normas tØcnicas que indicam medidas da cabeça, do corpo e do comprimento œtil dos rebites.

No quadro a seguir apresentamos as proporçıes padronizadas para os rebites. Os valores que aparecem nas ilustraçıes sªo constantes, ou seja, nunca mudam.

TIPOSTIPOSTIPOSTIPOSTIPOSDEDEDEDEDE REBITEREBITEREBITEREBITEREBITEEMPREGOEMPREGOEMPREGOEMPREGOEMPREGO

Largamente utilizados devido à resistŒncia que oferecem.

Empregados em uniıes que nªo admitem saliŒncias.

Empregados em uniıes que admitem pequenas saliŒncias.

Usados nas uniıes de chapas com espessura mÆxima de 7 m.

Cabeça redonda larga

Cabeça redonda estreita

Cabeça escareada chata larga

Cabeça escareada chata estreita

Cabeça escareada com calota

Cabeça tipo panela Cabeça cilíndrica

FORMATOFORMATOFORMATOFORMATOFORMATODADADADADA CABEACABEACABEACABEACABE˙A

Cabeça redonda larga

Cabeça redonda estreita

Cabeça escareada chata larga

Cabeça escareada chata estreita

Cabeça escareada com calota

Cabeça tipo panela Cabeça cilíndrica

AULAO que significa 2 · d para um rebite de cabeça redonda larga, por exemplo?

Significa que o diâmetro da cabeça desse rebite Ø duas vezes o diâmetro do seu corpo.

Se o rebite tiver um corpo com diâmetro de 5 m, o diâmetro de sua cabeça serÆ igual a 10 m, pois 2 · 5 m = 10 m.

Essa forma de cÆlculo Ø a mesma para os demais rebites.

O quadro apresenta alguns tipos de rebite, segundo a forma de suas cabeças.

Mas Ø grande a variedade dos tipos de rebite. Um mecânico precisa conhecer o maior nœmero possível para saber escolher o mais adequado a cada trabalho a ser feito. Vamos ver outros exemplos.

Em estruturas metÆlicas, vocŒ vai usar rebites de aço de cabeça redonda:

•Diâmetros padronizados: de 10 atØ 36 m (d). •Comprimentos œteis padronizados: de 10 atØ 150 m (L).

Em serviços de funilaria vocŒ vai empregar, principalmente, rebites com cabeça redonda ou com cabeça escareada. Veja as figuras que representam esses dois tipos de rebites e suas dimensıes:

Existem tambØm rebites com nomes especiais: de tubo, de alojamentode tubo, de alojamentode tubo, de alojamentode tubo, de alojamentode tubo, de alojamento explosivoexplosivoexplosivoexplosivoexplosivo etc.

O rebite explosivo rebite explosivo rebite explosivo rebite explosivo rebite explosivo contØm uma pequena cavidade cheia de carga explosiva. Ao se aplicar um dispositivo elØtrico na cavidade, ocorre a explosªo.

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