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elementos de maquina
Tipologia: Notas de estudo
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A U L A
IntroduÁ„o^ Elementos de fixação constitui uma unidade de 13 aulas que faz parte do módulo Elementos de MáquinasElementos de MáquinasElementos de MáquinasElementos de MáquinasElementos de Máquinas.
Nessa unidade, você vai estudar os principais elementos de fixação: rebites, pinos, cavilhas, cupilhas ou contrapinos, parafusos, porcas, arruelas, anéis elásticos e chavetas.
Você pode estar pensando por que deve estudar esses elementos, não é? A resposta é simples: como mecânico, você precisa, necessariamente, conhecer tudo sobre máquinas, inclusive suas peças que são unidas ou fixadas entre si. Assim, você ficará capacitado para operar máquinas, identificar seus possíveis defeitos e até mesmo corrigi-los.
Na primeira aula, você terá uma visão geral de todos os elementos de fixação que serão estudados ao longo das 12 aulas seguintes.
As aulas 2 a5 apresentam informações sobre rebites, pinos, cavilhas, cupilhas ou contrapinos.
Nas aulas 6 a 9, você vai conhecer parafusos, suas características, forma de uso, tipos e os cálculos necessários para seu emprego na prática.
Nas aulas 10 a 13, você vai estudar, com detalhes, porcas, arruelas, anéis elásticos e chavetas. De cada um desses elementos de fixação, você terá informa- ções relativas a características, material de fabricação, função, forma de uso, desenho técnico e cálculos necessários para fixação de peças.
Se você vai fazer uma caixa de papelão, possivelmente usará cola, fita adesiva ou grampos para unirunirunirunir as partes da caixa. Por outro lado, se vocêunir pretende fazer uma caixa ou engradado de madeira, usará pregos ou taxas para unirunirunirunirunir as partes.
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A U L A Tanto os elementos de fixação móvelfixação móvelfixação móvelfixação móvelfixação móvel como os elementos de fixaçãofixaçãofixaçãofixaçãofixação permanentepermanentepermanentepermanentepermanente devem ser usados com muita habilidade e cuidado 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 que irão ser unidas ou fixadas. Se, por exemplo, unirmos peças robustas com elementos de fixação fracos e mal planejados, o conjunto apre- sentará 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 fadigafadigafadigafadigafadiga do material.
Para você conhecer melhor alguns elementos de fixação, apresentamos a seguir uma descrição simples de cada um deles.
RebiteRebiteRebiteRebiteRebite
O rebite é formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça. É fabricado em aço, alumínio, cobre ou latão. É usado para fixa- ção permanente de duas ou mais peças.
PinoPinoPinoPinoPino
O pino une peças articuladas. Nesse tipo de união, uma das peças pode se movimentar por rotação.
Fadiga de material significa queda de resistência ou enfraquecimento do material devido a tensões e constantes esforços.
rebite de cabeça redonda
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CavilhaCavilhaCavilhaCavilhaCavilha A U L A
A cavilha une peças que não são articuladas entre si.
Contrapino ou cupilhaContrapino ou cupilhaContrapino ou cupilhaContrapino ou cupilhaContrapino ou cupilha
O contrapino ou cupilha é 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 extremida- de de um pino ou parafuso com porca castelo. As pernas do contrapino são viradas para trás e, assim, impedem a saída do pino ou da porca durante vibrações das peças fixadas.
ParafusoParafusoParafusoParafusoParafuso
O parafuso é uma peça formada por um corpo cilíndrico roscado e uma cabeça, que pode ter várias formas.
cupilha ou contrapino
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Nos exercícios a seguir, você tem oportunidade de verificar sua aprendi- A U L A zagem.
Marque com um X a resposta correta.
Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1 A união de peças é feita com elementos de máquinas de:
a)a)a)a)a) ( ) transmissão;
b)b)b)b)b) (^ ) fixação;
c)c)c)c)c) (^ ) vedação.
Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2 Rebites, cavilhas, pinos são elementos de máquinas de:
a)a)a)a)a) (^ ) transmissão;
b)b)b)b)b) (^ ) articulação;
c)c)c)c)c) (^ ) fixação.
Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3 Uma fixação com elementos de máquinas 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 união permanente você 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.
ExercÌcios
A U L A
IntroduÁ„o^ Um mecânico tem duas tarefas: consertar uma panela cujo cabo caiu e unir duas barras chatas para fechar uma grade. A questão é a seguinte: qual elemento de fixação é o mais adequado para SoldaSoldaSoldaSoldaSolda ou rebiterebiterebiterebiterebite? Nos dois casos é necessário fazer uniões permanentesuniões permanentesuniões permanentesuniões permanentesuniões permanentes. Que o cabo fique bem fixado à panela e que as duas barras fiquem bem fixadas entre si. A solda é um bom meio de fixação mas, por causa do calor, ela causa alterações na superfície da panela e das barras. O elemento mais indicado, portanto, é o rebite. Como vimos na aula anterior, a fixação por rebites é um meio de união permanente.
O mecânico usou rebites para consertar a panela e unir as grades. Veja o resultado:
Devido à importância dos rebites como elementos de fixação permanente, eles serão estudados nesta e nas duas aulas a seguir. Um rebite compõe-se de um corpo em forma de eixo cilíndrico e de uma cabeça. A cabeça pode ter vários formatos.
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A U L A
A fabricação de rebi- tes é padronizada, ou seja, segue normas téc- nicas que indicam medi- das da cabeça, do corpo e do comprimento útil dos rebites.
No quadro a seguir apresentamos as propor- ções padronizadas para os rebites. Os valores que aparecem nas ilustrações são constantes, ou seja, nunca mudam.
TIPOSTIPOSTIPOSTIPOSTIPOS DEDEDEDEDE REBITEREBITEREBITEREBITEREBITE EMPREGOEMPREGOEMPREGOEMPREGOEMPREGO
Largamente utilizados devido à resistência que oferecem.
Empregados em uniões que não admitem saliências.
Empregados em uniões que admitem pequenas saliências.
Usados nas uniões de chapas com espessura máxima de 7 mm.
Cabeça redonda larga
Cabeça redonda estreita
Cabeça escareada chata larga
Cabeça escareada chata estreita
Cabeça escareada com calota
Cabeça tipo panela
Cabeça cilíndrica
FORMATOFORMATOFORMATOFORMATOFORMATO DADADADADA CABEÇACABEÇACABEÇACABEÇACABEÇA
Cabeça redonda larga
Cabeça redonda estreita
Cabeça escareada chata larga
Cabeça escareada chata estreita
Cabeça escareada com calota
Cabeça tipo panela
Cabeça cilíndrica
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O que significa 2 ¥ d para um rebite de cabeça redonda larga, por exemplo? A U L A
Significa que o diâmetro da cabeça desse rebite é duas vezes o diâmetro do seu corpo.
Se o rebite tiver um corpo com diâmetro de 5 mm, o diâmetro de sua cabeça será igual a 10 mm, pois 2 ¥ 5 mm = 10 mm.
Essa forma de cálculo é a mesma para os demais rebites.
O quadro apresenta alguns tipos de rebite, segundo a forma de suas cabeças. Mas é grande a variedade dos tipos de rebite. Um mecânico precisa conhecer o maior número possível para saber escolher o mais adequado a cada trabalho a ser feito. Vamos ver outros exemplos.
Em estruturas metálicas, você vai usar rebites de aço de cabeça redonda:
∑ Diâmetros padronizados: de 10 até 36 mm (d). ∑ Comprimentos úteis padronizados: de 10 até 150 mm (L).
Em serviços de funilaria você vai empregar, principalmente, rebites com cabeça redonda ou com cabeça escareada. Veja as figuras que representam esses dois tipos de rebites e suas dimensões:
Existem também rebites com nomes especiais: de tubo, de alojamentode tubo, de alojamentode tubo, de alojamentode tubo, de alojamentode tubo, de alojamento explosivoexplosivoexplosivoexplosivoexplosivo etc.
O rebite explosivorebite explosivorebite explosivorebite explosivorebite explosivo contém uma pequena cavidade cheia de carga explosiva. Ao se aplicar um dispositivo elétrico na cavidade, ocorre a explosão.
Para que você conheça um pouco esses rebites com denominações especiais, apresentamos ilustrações de alguns deles.
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Vamos supor que você precise unir peças para fazer uma montagem com barras de metal ou outro tipo de peça. Se essa união for do tipo de fixação permanente, você vai usar rebites.
Para adquirir os rebites adequados ao seu trabalho, é necessário que você conheça suas especificações, ou seja:
∑ de que material é feito;
∑ o tipo de sua cabeça;
∑ o diâmetro do seu corpo;
∑ o seu comprimento útil.
O comprimento útil do rebite corresponde à parte do corpo que vai formar a união. A parte que vai ficar fora da união é chamada sobra necessáriasobra necessáriasobra necessáriasobra necessária e vai sersobra necessária usada para formar a outra cabeça do rebite. No caso de rebite com cabeça escareada, a altura da cabeça do rebite também faz parte do seu comprimento útil. O símbolo usado para indicar comprimento útil é LLLLL e o símbolo para indicar a sobra necessária é zzzz.z
Na especificação do rebite é importante você saber qual será o seu compri- mento útil (LLLLL) e a sobra necessária (zzzzz). Nesse caso, é preciso levar em conta:
∑ o diâmetro do rebite;
∑ o tipo de cabeça a ser formado;
∑ o modo como vai ser fixado o rebite: a frio ou a quente.
As figuras mostram o excesso de material (zzzzz) necessário para se formar a segunda cabeça do rebite em função dos formatos da cabeça, do comprimento útil (LLLLL) e do diâmetro do rebite (ddddd).
Para solicitar ou comprar rebites você deverá indicar todas as especificações. Por exemplo:
∑ material do rebite: rebite de aço 1.006 - 1.010;
∑ tipo de cabeça: redondo;
∑ diâmetro do corpo: 1 4
" ´
" de comprimento útil.
Normalmente, o pedido de rebites é feito conforme o exemplo:
Rebite de alumínio, cabeça chata, de 3 32
" ´
"
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A U L A Para verificar sua aprendizagem, faça os exercícios a seguir.
Marque com um X a resposta correta.
Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1 Para união permanente de duas ou mais peças são usados os seguintes elementos de fixação:
a)a)a)a)a) ( ) rebites e solda;
b)b)b)b)b) (^ ) rebites e chavetas; c)c)c)c)c) ( ) rebites e arruelas;
d)d)d)d)d) (^ ) rebites e porcas.
Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2 Quando se deseja uma união permanente, em que as superfícies das peças não sejam modificadas devido ao calor, deve-se usar:
a)a)a)a)a) ( ) solda;
b)b)b)b)b) (^ ) parafuso; c)c)c)c)c) ( ) rebite;
d)d)d)d)d) (^ ) chaveta.
Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3 Um rebite compõe-se de:
a)a)a)a)a) ( ) cabeça e pontas;
b)b)b)b)b) (^ ) corpo e cabeça; c)c)c)c)c) ( ) corpo e pontas;
d)d)d)d)d) (^ ) cabeça e pino.
Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4 Na especificação de um rebite, deve-se levar em conta:
a)a)a)a)a) ( ) Material de fabricação, tipo de cabeça , diâmetro do corpo e com- primento útil.
b)b)b)b)b) (^ ) Material de fabricação, tipo do corpo, diâmetro da cabeça. c)c)c)c)c) ( ) Material de fabricação, tipo de cabeça e comprimento útil. d)d)d)d)d) ( ) Material de fabricação, comprimento útil e tipo de cabeça.
ExercÌcios
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A U L A Após as chapas serem prensadas, o rebite é martelado até encorpar, isto é, dilatar e preencher totalmente o furo. Depois, com o martelo de bola, o rebite é “boleado”, ou seja, é martelado até começar a se arredondar. A ilustração mostra o “boleamento”.
Em seguida, o formato da segunda cabeça é feito por meio de outra ferramenta chamada estampoestampoestampoestampoestampo, em cuja ponta existe uma cavidade que será usada como matriz para a cabeça redonda.
Processo mecânicoProcesso mecânicoProcesso mecânicoProcesso mecânicoProcesso mecânico
O processo mecânico é feito por meio de martelo pneumático ou de rebitadeiras pneumáticas e hidráulicas. O martelo pneumático é ligado a um compressor de ar por tubos flexíveis e trabalha sob uma pressão entre 5 Pa 7 Pa, controlada pela alavanca do cabo.
O martelo funciona por meio de um pistão ou êmbolo que impulsiona a ferramenta existente na sua extremidade. Essa ferramenta é o estampo, que dá a forma à cabeça do rebite e pode ser trocado, dependendo da necessidade. Abaixo ilustramos, em corte, um tipo de martelo pneumático para rebitagem.
Pa vem de Pascal e significa a força de 1 Newton (N), aplicada à superfície de 1 metro quadrado (m 2 ).
Newton é a força necessária para deslocar uma peça de 1 kg a uma distância de 1 metro em 1 segundo, sobre uma superfície sem atrito.
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A rebitadeira pneumática ou hidráulica funciona por meio de pressão A U L A contínua. Essa máquina tem a forma de um C e é constituída de duas garras, uma fixa e outra móvel com estampos nas extremidades.
Se compararmos o sistema manual com o mecânico, veremos que o sistema manual é utilizado para rebitar em locais de difícil acesso ou peças pequenas. A rebitagem por processo mecânico apresenta vantagens, principalmente quando é usada a rebitadeira pneumática ou hidráulica. Essa máquina é silenci- osa, trabalha com rapidez e permite rebitamento mais resistente, pois o rebite preenche totalmente o furo, sem deixar espaço. Entretanto, as rebitadeiras são máquinas grandes e fixas e não trabalham em qualquer posição. Nos casos em que é necessário o deslocamento da pessoa e da máquina, é preferível o uso do martelo pneumático.
Tanto a rebitagem manual como a mecânica podem ser feitas aaaaa quentequentequentequentequente ou a frioa frioa frioa frioa frio. Na rebitagem a quente o rebite é aquecido por meio de fornos a gás , elétricos ou maçarico até atingir a cor vermelho-brilhante. Depois o rebite é martelado à mão ou à máquina até adquirir o formato. Os fornos possibilitam um controle perfeito da temperatura necessária para aquecer o rebite. Já o maçarico apresenta a vantagem de permitir o deslocamento da fonte de calor para qualquer lugar. A rebitagem a quenterebitagem a quenterebitagem a quenterebitagem a quenterebitagem a quente é indicada para rebites com diâmetro superior a 6, mm, sendo aplicada, especialmente, em rebites de aço. A rebitagem a friorebitagem a friorebitagem a friorebitagem a friorebitagem a frio é feita por martelamento simples, sem utilizar qualquer fonte de calor. É indicada para rebites com diâmetro de até 6,3 mm, se o trabalho for à mão, e de 10 mm, se for à máquina. Usa-se na rebitagem a frio rebites de aço, alumínio etc.
Você vai ver um exemplo de como se faz rebitagem, usando rebite de cabeça escareada chata. Assim, você terá uma noção do processo de rebitagem. Antes, porém, é preciso que você conheça as principais ferramentas usadas na rebitagem: estampo, contra-estampo e repuxador.
EstampoEstampoEstampoEstampoEstampo
É uma ferramenta usada para dar forma a uma peça.
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Nesse exemplo, você vai ver toda a seqüência de operações de uma rebitagem, usando-se rebites de cabeça escareada chata.
Processo de execução:Processo de execução:Processo de execução:Processo de execução:Processo de execução:
1.1.1.1.1. Prepare o material · Elimine as rebarbas dos furos a fim de assegurar uma boa aderência entre as chapas.
2.2.2.2.2. Alinhe as chapas · Se necessário, prenda as chapas com grampos, alica- tes de pressão ou morsa manual. · Se houver furos que não coincidam, passe o alargador.
3.3.3.3.3.^ Prepare os rebites^ · Calcule o comprimento do rebite de acordo com o formato da cabeça. · Se necessário, corte o rebite e rebarbe-o.
4.4.4.4.4. Rebite · Inicie a rebitagem pelos extremos da linha de rebitagem.
· Apóie as chapas sobre uma base sólida e repuxe os rebites. A base sólida deve estar sempre limpa, ou seja, livre de partículas sólidas.
· As pancadas iniciais sobre os rebites devem ser aplica- das com a face de impacto do martelo e devem ser perpendiculares em relação aos rebites.
· Boleie os rebites com a bola do martelo a fim de preencher todo o escareado.
· Termine a rebitagem dando pancadas com a face do martelo. Evite dar pancadas desnecessárias sobre os rebites, pois isto torna-os duros e frágeis.
Para verificar sua aprendizagem, faça os exercícios, a seguir.
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A U L A Marque com um X a resposta correta.
Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1 Unir peças com rebites é um processo chamado:
a)a)a)a)a) (^ ) martelamento; b)b)b)b)b) ( ) rebitagem;
c)c)c)c)c) (^ ) usinagem; d)d)d)d)d) ( ) escareamento.
Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2 O processo de rebitagem que não usa fonte de calor chama-se:
a)a)a)a)a) ( ) processo a quente;
b)b)b)b)b) (^ ) processo a frio; c)c)c)c)c) ( ) processo natural;
d)d)d)d)d) (^ ) processo artificial.
Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3 A rebitagem por meio de martelo pneumático é um processo:
a)a)a)a)a) (^ ) manual; b)b)b)b)b) ( ) eletrônico;
c)c)c)c)c) (^ ) automático; d)d)d)d)d) ( ) mecânico.
Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4 Na rebitagem por processo mecânico em que é necessário o deslocamento do operador e da máquina, recomenda-se o uso de:
a)a)a)a)a) ( ) martelo pneumático; b)b)b)b)b) ( ) martelo de bola;
c)c)c)c)c) ( ) rebitadeira hidráulica; d)d)d)d)d) ( ) rebitadeira pneumática.
Exercício 5Exercício 5Exercício 5Exercício 5Exercício 5 As principais ferramentas usadas em rebitagem são:
a)a)a)a)a) (^ ) estampo, contra-estampo, repuxador; b)b)b)b)b) ( ) estampo, alicate, repuxador;
c)c)c)c)c) (^ ) estampo, repuxador, morsa; d)d)d)d)d) ( ) estampo, contra-estampo, solda.
ExercÌcios
