União Por Parafusos - POLI

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Notas de Aula: 

Prof. Gilfran Milfont 

As anotações, ábacos, tabelas, fotos e gráficos 

contidas neste texto, foram retiradas dos seguintes 

livros: 

-PROJETOS de MÁQUINAS-Robert L. Norton- 

Ed. BOOKMAN-2ª edição-2004 

-PROJETO de ENG. MECÂNICA-Joseph E. 

Shigley-Ed. BOOKMAN -7ª edição-2005 

-FUNDAMENTOS do PROJETO de COMP de 

MÁQUINAS-Robert C. Juvinall-Ed.LTC -1ª 

edição-2008 

-PROJETO MECÂNICO de ELEMENTOS de 

MÁQUINAS-Jack A. Collins-Ed. LTC-1ª edição- 

2006 

União 

Por 

Parafusos

ELEMENTOS DE MÁQUINAS AULAS PROF. GILFRAN MILFONT 

8.1- INTRODUÇÃO 

Existe uma variedade de fixadores disponíveis comercialmente, entre as quais, uma 

das mais importantes utilizadas nas construções de máquinas estão o conjunto 

parafuso-porca. 

Os parafusos são utilizados 

tanto para fixação de peças 

como para mover cargas, os 

chamados parafusos de 

potência ou de avanço. 

Aqui, iremos nos ater aos 

parafusos de fixação. Estes 

parafusos são normalmente 

submetidos a cargas de 

tração, de cisalhamento ou 

ambas, podendo estas 

cargas serem estáticas ou 

de fadiga.


8.2- EMPREGO DOS PARAFUSOS 

• como parafusos de fixação, para junções desmontáveis; 

• como parafusos de protensão, para se aplicar pré-tensão (tensores); 

• como parafusos obturadores, para tampar orifícios; 

• como parafusos de ajustagem, para ajustes iniciais ou ajustes de eliminação de 

folgas ou compensação de desgastes; 

• como parafusos micrométricos, para obter deslocamentos mínimos; 

• como parafusos transmissores de forças, para obter grandes forças axiais através 

da aplicação de pequenas forças tangenciais (prensa de parafuso, morsa); 

• como parafusos de movimento, para a transformação de movimentos rotativos 

em movimentos retilíneos (morsa, fuso), ou de movimentos retilíneos em 

rotativos (pua); 

• como parafusos diferenciais, para a obtenção de pequenos deslocamentos por 

meio de roscas grossas. 

Os parafusos podem ser de rosca simples ou roscas múltiplas. Os de filetes 

múltiplos apresentam como vantagem o fato de o avanço ser proporcional ao 

número de entradas, ou seja: 

a = nº entradas x passo.


8.3- ROSCAS E APLICAÇÕES


8.4- ALGUNS TIPOS DE PARAFUSOS


8.5- PORCAS E ARRUELAS


8.6- FORMAS PADRONIZADAS DE ROSCA 

Após a 2ª Guerra mundial, as formas de rosca foram padronizadas na Inglaterra, no 

Canadá e EUA e são conhecidas como Unified National Standard (UNS). O padrão 

europeu é definido pela ISO e tem essencialmente a mesma forma de seção 

transversal da UNS, porém utilizando dimensões métricas. 

Área sob tração: Onde, para roscas UNS: 

e para roscas ISO:


8.6a- FORMAS PADRONIZADAS DE ROSCA 

O padrão UNS apresenta três famílias de rosca: 

• Rosca Grossa (UNC): é mais comum e recomendada onde se requerem repetidas 

inserções e remoções do parafuso ou para inserção em materiais moles; 

• Rosca Fina (UNF): são mais resistentes ao afrouxamento decorrente de vibrações. 

Tem uma vasta aplicação na indústria automobilística e aeronáutica; 

• Rosca Ultrafina (UNEF): são utilizadas onde a espessura de parede é limitada. 

Os padrões UNS e ISO definem intervalos de tolerância de maneira a controlar o 

seu ajuste. A UNS define três tipos de classe: 1 (uso comum), 2 (projeto de 

máquinas em geral) e 3 (uso em projetos de maior precisão). Uma letra é utilizada 

para diferenciar roscas A (externas) e B (internas). 

Exemplo de especificação de rosca UNS: ¼-20 UNC-2A 

Que define: rosca externa de 0,250in de diâmetro, com 20 filetes por polegada, série 

grossa, classe 2 de ajuste. 

Exemplo de especificação de rosca ISOS: M8 x 1,25 

Que define: rosca comum de 8mm de diâmetro por 1,25mm de passo de hélice. 

As roscas-padrão são direitas (RH), a menos que haja especificação em contrário, 

por adição das letras (LH).


8.6b- ROSCA WHITWORTH 

Este padrão de rosca tem sido usado 

na Inglaterra e tem um ângulo de 

filete de 55º e, por apresentar o 

fundo arredondado, tem uma boa 

resistência à fadiga


8.7- ROSCAS UNS


8.8- ROSCAS ISO


8.9- PARAFUSOS DE ALTA RESISTÊNCIA – SAE 

Parafusos estruturais ou para cargas pesadas, devem ser escolhidos 

de acordo com a SAE, ASTM e ISO, que estabelecem critérios de 

material, tratamentos térmicos e resistência mínima de prova.


8.9- PARAFUSOS DE ALTA RESISTÊNCIA – ISO 

Equivalências entre normas: 

SAE 1 ISO 4.6 ASTM A 307 

SAE 5 ISO 8.8 ASTM A 325 

SAE 8.2 ISO 10.9 ASTM A 490


8.10- PARAFUSOS DE ALTA RESISTÊNCIA – ASTM


8.11- PRÉ-CARGA DE JUNÇÕES EM TRAÇÃO 

Para o material de geometria 

cilíndrica da fig. acima: 

Onde: 

A deformação total do parafuso é : 

E a constante de mola: 

Se a área puder ser definida como um 

cilindro sólido com um Deff: 

Se os materiais forem idênticos:


8.12- PARAFUSOS PRÉ-CARREGADOS (C. ESTÁTICA) 

Diz-se que se o parafuso não falha na pré-carga, então provavelmente não falhará 

em serviço, o que é justificado pelas expressões acima. 

A deflexão comum devido à carga aplicada P é: 

ou 

Substituindo na eq. p/ P: ou onde 

C é chamado de constante de rigidez de junta ou simplesmente constante de junta. 

De modo semelhante: Força p/separar a junta: 

Coef. Seg. à separação:


8.13- PARAFUSOS PRÉ-CARREGADOS (C. DINÂMICA) 

A importância de aplicação de pré-carga em uniões sob carregamento dinâmico é 

maior que nos carregamentos estáticos . 

Força alternada e média no parafuso: 

Tensão alternada e média no parafuso: 

Tensão resultante da pré-carga: 

Coeficiente de Segurança à fadiga:


8.13a- FATORES DE FADIGA P/ PARAFUSOS


8.14- FATOR DE RIGIDEZ DA JUNTA 

Anteriormente, por simplicidade, 

assumimos que a seção transversal do 

material sendo sujeitado era um cilindro de 

pequeno diâmetro. A figura ao lado, mostra 

uma situação mais realista, mostrando uma 

seção em forma de barril, como área de 

influência do parafuso sobre o material. 

Abaixo, a figura mostra uma análise por 

elementos finitos de uma união por 

parafusos. 

ϕ≈30º 

Área efetiva da 

seção cônica do 

barril:


8.14a- FATOR DE RIGIDEZ DA JUNTA 

Rigidez do material:


8.14b- FATOR DE RIGIDEZ DA JUNTA 

As gaxetas ou juntas, apresentam rigidez tão baixas que dominam 

a equação: 

Isto significa que Km (rigidez do material sujeitado) deve ser 

substituído por Kg (rigidez da gaxeta), com exceção das gaxetas 

metálicas (cobre) ou mistas (cobre asbesto) que apresentam alta 

rigidez.


8.15- CONTROLE DA PRÉ-CARGA 

A pré-carga, como fator 

importante no projeto de 

parafusos, precisa ser controlada. 

Os métodos mais precisos 

requerem a medição da elongação 

do parafuso, porém métodos mais 

práticos podem ser utilizados, 

como é o caso do torquímetro, 

onde o torque necessário é 

encontrado através da expressão:


8.16- CISALHAMENTO EM PARAFUSOS 

A utilização de parafusos para resistir ao cisalhamento em máquinas não é uma boa 

prática. Se necessário, é melhor a utilização mista de parafusos e pinos passantes. 

Porém em projetos estruturais é muito comum a utilização de parafusos de alta 

resistência, pré-carregados, para resistir a esforços de cisalhamento.


8.16a- CISALHAMENTO EM PARAFUSOS 

No caso de carga excêntrica, o parafuso está submetido a uma tensão de 

cisalhamento devido ao esforço cortante e outra devido ao momento M. 

Centróide do grupo de fixadores: 

Força cortante em cada fixador, 

devido à carga P: 

Força cortante em cada fixador, 

devido ao momento M: 

A força cortante resultante em cada 

fixador é a soma vetorial dessas 

duas componentes de força.


EXEMPLO 14-2 (NORTON)












































EXEMPLO 14-6 (NORTON)-MODIFICADO 

Alterando o posicionamento dos pinos do problema anterior, teríamos : 

F B 

2 

FP 2 

FM 

FB 768 lbf 

d 0.375in 

Sy 117ksi 

6954.62psi 

Ns S y 

F B 

Ns 

16.823 

 

A 

4FB d 2 

 

ksi 10 3 psi 

P 1200lbf l 5in a 1.5in n 4 

r a 2 

a 2 

 

r 2.121in 

M Pl M 6000 lbf in 

F M 

F P 

Mr n r 2 

FM 707 lbf 

 

P 

FP 300 lbf 

n 

 

 

4FB d 2


ESTUDO DE CASO


ESTUDO DE CASO (CONT.)

União Por Parafusos - POLI

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