Parafusos de avanço - Porca - Velocidade de pressão

A Velocidade de pressão (PV) limite é um parâmetro-chave de design para os corretos dimensionamento e seleção de conjuntos de parafuso de avanço que utilizam porcas de polímero. Embora muitos polímeros de engenharia listem um valor PV, a PV geralmente é negligenciada em designs de parafuso de avanço que utilizam porcas de polímero. Surpreendentemente, ao dimensionar seus sistemas, a maioria dos engenheiros considera apenas a classificação de carga da porca e ignora o impacto da velocidade. Exceder a PV limite pode causar deformação da porca devido ao calor gerado e, consequentemente, falha rápida e súbita. Esse tipo de falha pode ser evitado se o design respeitar o envelope de PV.

A pressão pode ser definida como a força axial dividida pela área da porca para a área de superfície de rolamento da carga do parafuso. Após a substituição pela pressão na fórmula acima, a resolução da força axial resulta em:

Esta fórmula pode ser usada para representar a curva de PV sobre a faixa de velocidades desejada. Com a velocidade no denominador, quanto maior for a velocidade, menores serão os valores de força que a porca aceitará. O inverso também é verdadeiro: quanto mais força for aplicada, menores velocidades serão necessárias para evitar ultrapassar a PV limite da porca. Para evitar falha, a combinação de carga e velocidade dos conjuntos de parafuso deve ser mantida abaixo da PV limite do material da porca.

Este é um exemplo de gráfico de PV para 2 porcas semelhantes, mas feitas de materiais diferentes.

Considerando-se que a PV limite é o momento em que a porca começa a se deformar em decorrência do calor, a temperatura e o ciclo de trabalho da aplicação também exercem impacto. Infelizmente, é difícil prever o impacto da temperatura e do ciclo de trabalho usando uma fórmula simples. Para aplicações em que o ciclo de trabalho é superior a 50% ou as temperaturas são superiores às temperaturas ambientes, testar o conjunto é a melhor forma de detectar os limites de desempenho.

Para obter detalhes sobre os cálculos relacionados à PV de uma porca específica, continua lendo. Caso contrário, sinta-se à vontade para prosseguir para o tópico seguinte.

Para calcular a curva PV de uma porca específica, é necessário calcular a área projetada de engate entre as roscas de uma porca e o parafuso. Isso é feito calculando o comprimento da hélice na porca e multiplicando esse valor pelo número de partidas. Em seguida, multiplique o resultado pela profundidade de engate da rosca entre a porca e o parafuso.

O comprimento da hélice é uma linha imaginária que passa ao redor da rosca no diâmetro do seu passo, onde ocorre o engate teórico da rosca. Uma única volta da hélice é calculada pela fórmula:

ou especificamente para parafusos de avanço

O comprimento da hélice é necessário. O comprimento da hélice de uma rosca é igual ao comprimento da hélice em uma rotação multiplicado pelo número de voltas na porca.

O número de voltas pode ser calculado dividindo o comprimento da parte roscada da porca pelo avanço da porca.

Com a substituição pelo comprimento da hélice e pelo número de voltas na fórmula da área, obtemos:

Na prática, surge um fator complicador. Quando uma carga é aplicada, as roscas da porca podem se deformar, reduzindo a área de contato entre a porca e o parafuso.

A redução do contato da rosca diminui a área de engate. Na prática, é difícil calcular exatamente qual será a redução na área. Além disso, infelizmente, a área diminui à medida que a carga aumenta. Isso compõe a tendência de falha relacionada ao número da PV. Isso ressalta a necessidade de permanecer dentro do envelope de desempenho.

Para resolver esse problema, um fator de correção (C_f) é introduzido no cálculo da área projetada. Normalmente, esse fator varia de aproximadamente 0,75 a 0,25, uma vez que a carga aumenta da capacidade de carga nominal leve para a capacidade de carga nominal total.

A velocidade de superfície pode ser calculada pela seguinte fórmula (comprimento da hélice em uma rotação em polegadas)

A substituição pelo comprimento da hélice em uma rotação resulta em: