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

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;

INTRODUÇÃO

Prensas; Macacos; Morsas; etc.

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.

Parafuso de potência com rosca quadrada.

Diâmetro médio dm

Ângulo de hélice

Passo p

Compressão F

APLICAÇÃO

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 dm 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

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

Dividindo-se o numerador e o denominador dessas equações por cos e considerando

que tg = L/(dm), tem-se:

Finalmente, sabendo-se que o torque é o produto de P pelo raio médio dm/2:

Onde T é o torque necessário para vencer o atrito nos filetes do parafuso e levantar ou

descer a carga.

APLICAÇÃO

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 dm ≥ L

Dividindo ambos os membros por dm , e reconhecendo que L/ dm = 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

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

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

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

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 μc o coeficiente de atrito

do colar:

APLICAÇÃO

EXERCÍCIO