Exercício 1.5 - Um parafuso de potência de duas entradas e rosca quadrada é utilizado para movimentar uma carga máxima de 72 kN . O parafuso apresenta diâmetro externo de 52 mm e passo 6,5 mm, com coeficientes de atrito na rosca e no mancal de escora de 0,15 e 0,12 , respectivamente. Caso o referido parafuso viesse a ser confeccionado alternativamente, sem a presença do mancal de escora, determinar o máximo carregamento que - mesmo poderia suportar caso a potência de acionamento fosse mantida a partir da condição original. Considerar: rotação do parafuso
rpm, diâmetro do colar
.
Passo 1
O enunciado trata de um parafuso de potência de duas entradas (rosca quadrada) que eleva uma carga máxima de 72 kN. O parafuso tem diâmetro externo
mm, passo
mm, coeficientes de atrito na rosca
e no colar (mancal de escora)
, diâmetro do colar
mm e rotação
rpm. Primeiro vamos determinar a potência de acionamento com essa carga e depois, retirando o colar, calcular até que carga máxima
podemos chegar mantendo a mesma potência.
Passo 2
Calcular o avanço (lead)
e o diâmetro médio
da rosca. Como são duas entradas,
A profundidade teórica do filete em rosca quadrada é
, então o diâmetro menor é
e o diâmetro médio fica
Passo 3
Calcular o torque na rosca necessário para elevar
N, usando a fórmula (que leva em conta a inclinação do filete e o atrito):
Substituindo valores:
Passo 4
Calcular o torque de atrito no colar (mancal de escora), que é
Passo 5
O torque total é
A velocidade angular é
Logo a potência de acionamento é
Passo 6
Retirando o colar, todo o torque disponível
fica apenas na rosca. Chamando de
a nova carga, temos
Resolvendo para
,
Resposta
A carga máxima suportada sem o mancal de escora, mantendo a mesma potência, é aproximadamente 150 kN.