TEORIA DOS ELEMENTOS DA MECÂNICA
Elementos de fixação
Generalidades
Na
mecânica é muito comum a necessidade de unir peças como chapas, perfis e
barras. Qualquer construção por mais simples que seja, exige união de peças
entre si.
Entretanto
na mecânica as peças a serem unidas, exigem elementos próprios de união que são
denominados elementos de fixação.
Classificação
Numa
classificação geral, os elementos de fixação mais usados em mecânica são: rebites,
pinos, cavilhas, parafusos, porcas, arruelas, chavetas etc.
Estudaremos
cada um desses elementos de fixação para conhecer suas características, o
material de que são feitos, e as suas aplicações.
A
união de peças feita pelos elementos de fixação pode ser de dois tipos: móvel
ou permanente.
No
tipo de união permanente, os elementos de fixação, uma vez instalados,
não podem ser retirados sem que fiquem inutilizados. É o caso, por exemplo, de
uniões feitas com rebites e soldas.
Tanto
os elementos de fixação móvel como os elementos de fixação permanente devem ser
usados com muita habilidade e cuidados porque são, geralmente, os componentes
mais frágeis da máquina.
Assim,
para projetar um conjunto mecânico é preciso escolher o elemento de fixação
adequado ao tipo de peças a serem unidas ou fixadas.
Se,
por exemplo, unirmos peças robustas com elementos de fixação fracos e mal
planejados, o conjunto apresentará falhas e poderá ficar inutilizado. Ocorrerá,
portanto, desperdício de tempo, de materiais e de recursos financeiros.
Ainda
é importante planejar e escolher corretamente os elementos de fixação a serem usados
para evitar concentração de tensão nas peças fixadas. Essas tensões causam rupturas
nas peças por fadiga do material.
Fadiga de material
significa queda de resistência ou enfraquecimento do material devido a tensões
e constantes esforços.
No
tipo de união móvel, os elementos de fixação podem ser colocados ou
retirados do conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas. É o
caso, de uniões feitas com parafusos, porcas e arruelas.
Tipos de elementos de fixação
Rebite
O
rebite é formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça.
Normalmente
é fabricado em aço, alumínio, cobre ou latão. É usado para fixação permanente de
duas ou mais peças.
Os processos de rebitagem podem ser manuais ou mecânicos, a frio ou a quente.
A fabricação de rebites é padronizada, ou seja, segue normas técnicas que indicam medidas da cabeça, do corpo e do comprimento útil dos rebites. ler mais
Pinos
Para
cada função, temos tipos de pinos diferentes.
1.Pino cônico.
2.Pino cônico com haste roscado.
3. Pino cilíndrico Requer um furo de
tolerâncias rigorosas e é utilizado quando são aplicadas as forças cortantes.
4.
Pino elástico ou pino tubular partido.
Apresenta
elevada resistência ao corte e pode ser assentado em furos, com variação de
diâmetro considerável.
5. Pino de guia.
Serve para
alinhar elementos de máquinas. A distância entre os pinos deve ser bem
calculada para evitar o risco de ruptura.
Tem a
finalidade de alinhar ou fixar os elementos de máquinas, permitindo uniões mecânicas,
ou seja, uniões em que se juntam duas ou mais peças, estabelecendo, assim, conexão
entre elas.
Para
especificar os pinos deve-se levar em conta seu diâmetro nominal, seu
comprimento e função do pino, indicado pela respectiva norma.
Ex:
pino cônico 10 x 60 DIN 1.
1.3 Cavilhas
É uma
peça cilíndrica, fabricada em aço, cuja superfície externa recebe três entalhes
que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos entalhes determinam os tipos
de cavilha.
Sua
fixação é feita diretamente no furo aberto por broca, dispensando-se o acabamento
e a precisão do furo alargado.
A cavilha une peças que não são articuladas
entre si.
1.4 Contrapino ou Cupilha
É um
arame de seção semicircular, dobrado de modo a formar um corpo cilíndrico e uma
cabeça.
Sua
função principal é a de travar outros elementos de máquinas como porcas e pinos.
1.5 Arruelas
É um
elemento circular provido de um furo central, têm a função de distribuir
igualmente a força de aperto entre porca, o parafuso e as partes montadas.
Em
algumas situações, também funcionam como elementos de trava.
Os
materiais mais utilizados na fabricação das arruelas são; aço-carbono, cobre e latão.
Tipos de arruelas
Existem
vários tipos de arruela: lisa, de pressão, dentada, serrilhada,
ondulada, de travamento com orelha e arruela para perfilados, sendo que
cada uma tem sua utilidade.
Arruela lisa –
distribui igualmente o aperto e melhora o aspecto do conjunto. Por não ter
elemento de trava, é utilizada em órgãos de máquinas.
Arruela de pressão –
utilizada em conjuntos mecânicos submetidos a grandes esforços e vibrações.
Esta
arruela funciona também como elemento de trava, evitando o afrouxamento do
parafuso e da porca. É também utilizada em conjuntos que sofrem variação de
temperatura (automóveis, prensas).
Arruela serrilhada -
tem basicamente as mesmas funções da arruela dentada. Apenas suporta maiores
esforços.
Arruela ondulada -
não possui cantos vivos. É indicada, especialmente, para superfícies pintadas,
evitando danificar o acabamento.
Sua
utilização é indicada para equipamentos que possuem acabamento externo
constituído de chapas finas.
Arruela de travamento com orelha –
utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da peça. Em
seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo um dos lados chanfrados do
conjunto porca/parafuso.
Arruela para perfilados –
muito utilizada para montagens que envolvem cantoneiras ou perfis em ângulo.
Devido ao seu formato de fabricação, este tipo de arruela compensa os ângulos e
deixa perfeitamente paralelas as superfícies a serem parafusadas.
1.6 Anéis Elásticos
Os
anéis elásticos são utilizados para impedir deslocamentos de eixos. Serve,
também para posicionar ou limitar Peças que se deslocam sobre eixos.
É
fabricado de aço-mola, tem a forma de anel incompleto, que se aloja em um canal
circular construído conforme normalização.
Classificação conforme norma DIN
Norma DIN 471
- Aplicação:
para eixos de diâmetro entre 4 e 1000mm. Trabalha externamente.
Norma DIN 6799
–
Aplicação: para eixos com diâmetro entre 8 e 24mm. Trabalha externamente.
Norma DIN 472
–
Aplicação: para furos com diâmetro entre 9,5 e 1000mm.
Anéis de secção circular:
utilizados para pequenos esforços axiais.
Tendo
em vista facilitar a escolha e seleção dos anéis em função dos tipos de
trabalho ou operação, existem tabelas padronizadas de anéis.