Princípio de travamento da arruela de pressão
O princípio por trás da função anti-afrouxamento de uma arruela de pressão é que, uma vez comprimida, ela gera uma força elástica constante que mantém a conexão roscada entre a porca e o parafuso sob tensão e cria um torque de resistência, evitando assim que a porca se solte .
Além disso, as bordas afiadas da arruela de pressão na abertura são pressionadas na superfície do parafuso e do componente conectado, inibindo qualquer rotação relativa entre o parafuso e a peça conectada.
Que tal o efeito anti-afrouxamento da arruela de pressão?
As arruelas de pressão são frequentemente utilizadas em componentes estruturais e não estruturais de vários produtos mecânicos devido ao seu baixo custo e facilidade de instalação. São particularmente adequados para peças que requerem montagem e desmontagem frequentes.
No entanto, a capacidade anti-afrouxamento das arruelas de pressão é limitada. Em países desenvolvidos como a Europa e a América, a sua utilização está a diminuir, especialmente em ligações de suporte de carga cruciais, devido à exigência de elevada fiabilidade.
Em algumas indústrias militares, o uso de arruelas de pressão foi substituído por aço inoxidável. É relatado que o uso de arruelas de pressão de aço foi proibido pela Academia Chinesa de Tecnologia Espacial por razões de segurança, incluindo o risco de fragilização por hidrogênio e fadiga.
Caixa de travamento da arruela de pressão
A ligação entre o comando final do eixo e a carcaça do eixo utiliza parafusos classe 10,9 M16 x 100 com torque de aperto de (280+20) N·m, apertados com parafusadeira elétrica de alta precisão. A mudança no torque com o ângulo de rotação durante o processo de aperto do parafuso foi medida com e sem arruela de pressão.
A comparação das curvas torque-ângulo mostrou que sempre houve um torque de pré-aperto de aproximadamente 10 N·m quando uma arruela de pressão foi usada, enquanto sem a arruela de pressão o torque do parafuso permaneceu em 0 N·m antes de aumentar significativamente. Isto sugere que a arruela de pressão pode ser completamente achatada com um torque de pré-aperto do parafuso de cerca de 10 N·m. A confirmação desta inferência foi obtida através da inspeção com torquímetro digital, que mostrou que o torque do parafuso não atingiu 20 N·m e a arruela de pressão estava completamente achatada.
Estes resultados indicam que a arruela de pressão fornece apenas uma força elástica de 10 N·m, que é insignificante em comparação com o torque de pré-aperto do parafuso de 280 N·m. Além disso, uma força tão pequena não é suficiente para embutir os cantos vivos no entalhe da arruela de pressão na superfície do parafuso e na peça conectada. Após a desmontagem, nenhuma marca óbvia foi observada nas superfícies do parafuso e da peça conectada.
Como resultado, o efeito anti-afrouxamento da arruela de pressão no parafuso pode ser desconsiderado.
Adicionar uma arruela entre o parafuso e a peça conectada pode apresentar outro risco potencial à segurança se a arruela apresentar problemas de qualidade. Quando o torque do parafuso é alto (superior a 200 N·m), usar uma arruela de pressão como mecanismo de travamento não é eficaz e pode até ser prejudicial. Sob a influência de impacto, vibração e cargas variáveis, a pré-carga pode desaparecer repentinamente, fazendo com que a conexão se solte.
A NASA também reconheceu as limitações das arruelas de pressão abertas. No capítulo sobre porcas de fixação do padrão da NASA, afirma-se que “A típica arruela de pressão helicoidal… serve como mola enquanto o parafuso está sendo apertado. No entanto, a arruela normalmente está plana quando o parafuso é totalmente apertado, ponto em que é equivalente a uma arruela plana sólida, e sua capacidade de travamento é inexistente. Em resumo, este tipo de arruela de pressão é inútil para travar.”
Veja a figura a seguir para trechos do texto original. No entanto, alguns profissionais têm opiniões divergentes. Qual é a sua perspectiva sobre isso?
