Rosca

A rosca é uma aresta ou filete de determinado perfil que é enrolado sobre um cilindro ou um cone, formando uma hélice. A primeira é chamada de rosca cilíndrica e a última de rosca cônica. A rosca converte o movimento rotativo em movimento linear e vice-versa, sendo considerada uma máquina simples.

A vantagem mecânica de uma rosca de parafuso depende de seu avanço, que é a distância linear que o parafuso percorre em uma volta.^[1] Na maioria das aplicações, o avanço de uma rosca de parafuso é escolhido de modo que o atrito seja suficiente alto para evitar que o movimento linear seja convertido em rotativo, ou seja, para que o parafuso não deslize mesmo quando uma força linear é aplicada, desde que nenhuma força rotacional externa esteja presente. Essa condição é conhecida como autotravante e é essencial para a grande maioria de seus usos. O aperto da rosca de um parafuso de fixação é comparável a cravar uma cunha em uma lacuna até que ela se prenda fixamente por fricção e por uma leve deformação elástica.

História

Embora a data exata dessa invenção ainda permaneça obscura, o filósofo, matemático pitagórico Arquitas de Tarento é considerado seu inventor. É conhecido como fundador da matemática aplicada a mecânica.^[2]

Aplicações

As rosca de parafusos têm várias aplicações:

Fixação:
- Fixadores, como parafusos de madeira, parafusos de máquina, porcas e parafusos;
- Conexão entre tubos e mangueiras, tampas e acessórios.
Transmissão: acionamento por rosca sem-fim;
Acionamento linear: transformação do movimento rotativo em deslocamento linear, como em fusos de macacos e acionamentos de portões automáticos;
Medição: como no instrumento de medição micrômetro;

Em todas as aplicação acima é importante observar que:

existe a conversão de movimento rotativo em linear;
impedimento do movimento linear sem a rotação correspondente.

Características

São definidas por quatro características básicas:

Pelo perfil do filete: triangular, quadrado, trapezoidal, etc.;

Pelo seu tamanho (diâmetro da rosca);
Pelo número de filetes (por polegada) ou pelo passo (milímetro);
Pelo gênero, isto é, se é macho (externa) ou fêmea (interna).

Algumas rosca permitem a transferência de potência, neste caso elas têm o perfil quadrado ou trapezoidal. O parafuso que movimenta a mandíbula móvel da morsa é um exemplo de movimento entre peças.

Tipos e padrões

Os filetes das roscas apresentam vários perfis. Esses perfis, sempre uniformes, dão nome as roscas e condicionam sua aplicação. Temos os seguintes perfis das roscas:

Triangular: Parafusos e porcas de fixação na união de peças. Ex.: Fixação da roda do carro.
Trapezoidal: Parafusos que transmitem movimento suave e uniforme. Ex.: Fusos de máquinas.
Redonda: Parafusos de grandes diâmetros sujeitos a grandes esforços. Ex.: Equipamentos ferroviários.
Quadrada: Parafusos que sofrem grandes esforços e choques. Ex.: Prensas e morsas.
Dente de Serra: Parafusos que exercem grande esforço num só sentido Ex.: macacos de catraca.

Dependendo da inclinação dos filetes em relação ao eixo do parafuso, as roscas ainda podem ser direita e esquerda. Na rosca direita, o filete sobe da direita para a esquerda. Na rosca esquerda, o filete sobe da esquerda para a direita

Roscas triangulares

Dentre as roscas normalizadas utilizadas na construção de máquinas, a de uma entrada, secção transversal triangular com ângulo de 60º (rosca métrica) ou 55º (rosca whitworth) entre flancos, é empregada nos parafusos de fixação (maior atrito), enquanto as demais servem aos parafusos de movimento. Diâmetro nominal é o diâmetro externo da parte roscada do parafuso; apenas as roscas whitworth para tubos têm, como diâmetro nominal, o diâmetro interno da parte roscada do tubo ( diâmetro da secção transversa livre do tubo).

Roscas Redondas

O perfil de rosca Circular ou redonda existe com o objetivo de evitar que ocorra acumulação de detritos e danos mecânicos. De forma que se obtenha uma resistência maior ao desgaste e atrito que ocorre com outras roscas devido à ausência de bordas. Para os padrões de qualidade destas roscas assuas principais normas são DIN 405, DIN 15403 e DIN 20400. ^[3]

Aplicações.

Utilização pratica das roscas arredondadas são na maior para utilizadas na fixação das embreagens, portões, travas entre eixos de vagões e válvulas de grande dimensão com objetivos específicos.

Não é necessário que exista grande manutenção uma vez que nestas utilizações a limpeza e lubrificação são mínimas devido a dificuldade existente das suas aplicações, recomendando-se a substituição em eventuais manutenções. Existe também uma barra redonda nestas roscas responsável por ser o elemento de ligação para suportar os grandes choques e desgastes que ocorrem na utilização. ^[4]

A sua aplicação ocorre justamente em campos petrolíferos, fornecendo uma conexão sem vazamentos em campo, de forma que exista confiabilidade e alto nível de segurança em suas aplicações. Automóveis europeus utilizam este tipo de rosca no local onde pode ser encaixado o reboque, carros da Porsche e BMW utilizando a rosca seguindo as especificações da norma DIN 405 com Rd 20 x 1/8" e 405 Rd 16 x 1/8”.

Esta rosca possui flancos perpendiculares ao eixo, de acordo com as especificações das normas, usado para transmitir movimento e energia, por não terem um perfil que não é quadrado e nem em V, suas aplicações são limitadas e definidas para projetos específicos. As roscas redondas possuem articulação arredondada e lisa no fuso, de forma que protege a porca contra o desgaste, em aplicações mais específicas é utilizado bordas arredondada para reduzir a tensão em materiais mais macios em pontos de conexão específicos, também é utilizado atuadores para reduzir ainda mais este desgaste. ^[5]

Algumas lâmpadas com crista arredondadas e raiz articuladas que se assemelham ao parafuso de Edison também utilizam este tipo de rosca, embora as lâmpadas tenham um ângulo de rosca muito mais raso que a maioria das roscas redondas.^[6]

Roscas UNC e UNF

UNC

Rosca grossa, é recomendada para uso geral em engenharia. Na tabela as dimensões com (*) indicam roscas “unified” (unificados) e “american standard” são representadas por UNC. As demais representam somente à “american standard” e representadas por NC. Exemplo: designação de uma rosca interna de ¼” de diâmetro nominal, 20 fios por polegada, “unified” e com qualidade 2.

UNF

Rosca fina, recomendada para uso geral em automóveis, aviões e outras aplicações onde a espessura da parede exija rosca fina. Na tabela as dimensões com (*) indicam roscas “unified” (unificados) e “american standard” são representadas por UNF. As demais representam somente à “american standard” e representadas por NF. Exemplo: designação de uma rosca externa de 5/16” de diâmetro nominal, 24 filetes por polegada, rosca fina “unified” e com qualidade 2.

Rosca métrica

A rosca métrica fina, num determinado comprimento, possui maior número de filetes do que a rosca normal. Permite melhor fixação da rosca, evitando que se soltem do parafuso, em caso de vibração das máquinas. possuem 60 graus na distancias dos filetes.


“DIN 405: Rd Knuckle Screw Thread”
Limites e tolerâncias para roscas externas em mm (exceto para TPI*)
Designação da Rosca	TPI*	Passo	6h Diâmetro Maior		7h Diâmetro no passo		7h Diâmetro Menor
Designação da Rosca	TPI*	Passo	Max	Min	Max	Min	Max	Min
Rd 8 x 1/10	10	2.540	8.000	7.665	6.730	6.530	5.460	5.210
Rd 9 x 1/10	10	2.540	9.000	8.665	7.730	7.530	6.460	6.210
Rd 10 x 1/10	10	2.540	10.000	9.665	8.730	8.530	7.460	7.210
Rd 11 x 1/10	10	2.540	11.000	10.665	9.730	9.530	8.460	8.210
Rd 12 x 1/10	10	2.540	12.000	11.665	10.730	10.530	9.460	9.210
Rd 14 x 1/8	8	3.175	14.000	13.625	12.730	12.494	10.825	10.525
Rd 16 x 1/8	8	3.175	16.000	15.625	14.412	14.176	12.825	12.525
Rd 18 x 1/8	8	3.175	18.000	17.625	16.412	16.176	14.825	14.525
Rd 20 x 1/8	8	3.175	20.000	19.625	18.412	18.176	16.825	16.525
Rd 22 x 1/8	8	3.175	22.000	21.625	20.412	20.176	18.825	18.525
Rd 24 x 1/8	8	3.175	24.000	23.625	22.412	22.176	20.825	20.525
Rd 26 x 1/8	8	3.175	26.000	25.625	24.412	24.176	22.825	22.525
Rd 28 x 1/8	8	3.175	28.000	27.625	26.412	26.176	25.825	25.525
Rd 30 x 1/8	8	3.175	30.000	29.625	28.412	28.176	26.825	26.525
Rd 32 x 1/8	8	3.175	32.000	31.625	30.412	30.176	28.825	28.525
Rd 36 x 1/8	8	3.175	36.000	35.625	34.412	34.176	32.825	32.525
Rd 40 x 1/6	6	4.233	40.000	39.525	37.883	37.583	35.767	35.392
Rd 44 x 1/6	6	4.233	44.000	43.525	41.883	41.583	39.767	39.392
Rd 48 x 1/6	6	4.233	48.000	47.525	45.883	45.583	43.767	43.392
Rd 52 x 1/6	6	4.233	52.000	51.525	49.883	49.583	47.767	47.392
Rd 55 x 1/6	6	4.233	55.000	54.525	52.883	52.583	50.767	50.392
Rd 60 x 1/6	6	4.233	60.000	59.525	57.883	57.583	55.767	55.392
Rd 65 x 1/6	6	4.233	65.000	64.525	62.883	62.583	60.767	60.392
Rd 70 x 1/6	6	4.233	70.000	69.525	67.883	67.583	65.767	65.392
Rd 75 x 1/6	6	4.233	75.000	74.525	72.883	72.583	70.767	70.392
Rd 80 x 1/6	6	4.233	80.000	79.525	77.883	77.583	75.767	75.392
Rd 85 x 1/6	6	4.233	85.000	84.525	82.883	82.583	80.767	80.392
Rd 90 x 1/6	6	4.233	90.000	89.525	87.883	87.583	85.767	85.392
Rd 95 x 1/6	6	4.233	95.000	94.525	92.883	92.583	90.767	90.392
Rd 100 x 1/6	6	4.233	100.000	99.525	97.883	97.583	95.767	95.392
Rd 110 x 1/4	4	6.350	110.000	109.370	106.825	106.425	103.650	103.150
Rd 120 x 1/4	4	6.350	120.000	119.370	116.825	116.425	113.650	113.150
Rd 130 x 1/4	4	6.350	130.000	129.370	126.825	126.425	123.650	123.150
Rd 140 x 1/4	4	6.350	140.000	139.370	136.825	136.425	133.650	133.150
Rd 150 x 1/4	4	6.350	150.000	149.370	146.825	146.425	143.650	143.150
Rd 160 x 1/4	4	6.350	160.000	159.370	156.825	156.425	153.650	153.150
Rd 170 x 1/4	4	6.350	170.000	169.370	166.825	166.425	163.650	163.150
Rd 180 x 1/4	4	6.350	180.000	179.370	176.825	176.425	173.650	173.150
Rd 190 x 1/4	4	6.350	190.000	189.370	186.825	186.425	183.650	183.150
Rd 200 x 1/4	4	6.350	200.000	199.370	196.825	196.425	193.650	193.150

Referências

↑ Norton, Robert L. (2013). Projeto de Máquinas: uma abordagem integrada. Porto Alegre: Bookman. p. 862. ISBN 9788582600221
↑ ENCYCLOPEDIA BRITANICA DO BRASIL. Enciclopedia Mirador Internacional. São Paulo: Encyclopaedia Britannica do Brasil, 1992. 20 v.
↑ https://www.gewinde-normen.de/en/knuckle-thread-din- 405.html
↑ http://www.api.org/products-and-services/standards
↑ https://www.bornemann- gewindetechnik.de/en/products/knuckle-threads/
↑ http://39.105.8.85/file/upload/201805/15/09/092741791.pdf

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[1] Norton, Robert L. (2013). Projeto de Máquinas: uma abordagem integrada. Porto Alegre: Bookman. p. 862. ISBN 9788582600221

[2] ENCYCLOPEDIA BRITANICA DO BRASIL. Enciclopedia Mirador Internacional. São Paulo: Encyclopaedia Britannica do Brasil, 1992. 20 v.

[3] ttps://www.gewinde-normen.de/en/knuckle-thread-din- 405.html

[4] ttp://www.api.org/products-and-services/standards

[5] ttps://www.bornemann- gewindetechnik.de/en/products/knuckle-threads/

[6] ttp://39.105.8.85/file/upload/201805/15/09/092741791.pdf

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