Apresentação do novo Parafuso de Biela SPA 8000.

Veja o vídeo dos testes do Parafuso SPA8000

A SPA Turbo está disponibilizando ao mercado os novos Parafusos de Biela SPA 8000, que irão substituir os parafusos atuais. Para atender às exigências das preparações atuais, que atingem potências cada vez maiores, o departamento de engenharia da SPA Turbo projetou e desenvolveu um novo conjunto de biela / parafuso. Para que fossem aprovados pela SPA, foram realizados cálculos e ensaios mecânicos a fim de garantir a sua qualidade. Acompanhe abaixo os principais passos desse desenvolvimento.

1ª parte: Cálculos

Para determinar a máxima força teórica suportada pelo parafuso na tração, devemos ter em mãos os dados de máxima tensão admissível e os dados geométricos desse parafuso. Estamos trabalhando com um parafuso de biela de 3/8" de diâmetro de rosca, ou seja, o diâmetro interno, ou de base, equivale a 8,712mm. A máxima tensão admissível suportada pelo material que o constitui é de 1470 Mpa (mega-pascal), portanto, para determinar a máxima força admissível será necessário, primeiramente, calcular a tensão combinada que atua no parafuso, que é proveniente de duas tensões combinadas: a tensão causada pela tração e a tensão causada pela torção.

Para iniciar os cálculos, devemos, de início, achar a tensão de torção, que é causada pelo torque aplicado.


Onde:
Tt = Tensão de torção;
Mg = momento de giro ou torque aplicado no parafuso; (usaremos 4,5 kgf.m=45000N.mm)
Wt = modulo de rigidez à torção;

O módulo de rigidez à torção deve ser calculado previamente para dar continuidade aos cálculos.



Portanto:



De acordo com a equação de tensões combinadas, podemos determinar o valor da tensão de tração.




σt=1341,83 Mpa


Com o valor da tensão de tração, é possível determinar o máximo valor de força que pode ser aplicada nesse parafuso.






Onde:
Fap = Máxima força teórica de tração no parafuso;
Ap = Área de base do parafuso;
σt = Tensão de tração;

Após determinar a máxima força que podemos atingir durante o trabalho do parafuso, podemos observar o gráfico 1 e encontrar a pressão que ocasiona esta força. Com o valor de pressão conhecido, verificamos o gráfico 2 para determinar a potência que o parafuso suportará teoricamente. O valor teórico encontrado foi de 1070 cv.

2ª parte: Ensaios mecânicos:

Tração
Foi executado um ensaio de tração com todos os dispositivos desenvolvidos pelo setor de engenharia e projetos da SPA Turbo.

O desenho e as especificações técnicas dos parafusos foram também designados por este setor. Os ensaios foram realizados por laboratório de metalurgia especializado.

A partir dos dados coletados nos ensaios, geramos uma curva média da força suportada por cada modelo de parafuso, que pode ser observada no gráfico abaixo:

Parafuso modelo 2 Parafuso modelo 1

A força experimental média suportada pelo novo parafuso SPA Turbo é de 7700 Kgf e, da mesma forma que na teoria, podemos observar novamente os gráficos 1 e 2 para determinar a potência que esse parafuso suporta experimentalmente, a fim de provar nossos cálculos.

O parafuso SPA modelo 1 demonstrou ser muito confiável em campo durante o tempo em que foi comercializado e pode suportar até 800cv. De acordo com os ensaios mecânicos, os novos parafusos SPA 8000 poderão suportar até 1050cv. Ou seja, a SPA Turbo desenvolveu um parafuso 17% mais leve e 31% mais resistente em relação ao modelo anterior.

Com esse teste, provamos nossos cálculos e garantimos a qualidade e confiabilidade que o parafuso SPA Turbo pode oferecer, a margem de erro entre os cálculos (teoria) e os experimentos realizados (ensaios mecânicos) é de apenas 20cv ou 1,89%.

Torção

Para a determinação do limite de aperto do parafuso, foi também realizado um ensaio de torção ou aplicação gradativa de torque. O teste procedeu da seguinte forma: os parafusos foram torqueados de 40 N.m até 72 N.m, com uma variação de 4 N.m e em seguida foi medida a dimensão de cada parafuso com o torque aplicado e após a retirada do torque.

Esse teste tem dois objetivos:
1) determinar o limite de torque do parafuso (o ponto onde, após receber certo valor de torque e ser solto, o parafuso não pode mais retornar ao seu estado natural)
2)determinar o máximo alongamento que esse parafuso pode sofrer (até onde seu diâmetro pode sofrer redução antes de ocorrer falha).

Torque	Variação de comp (mm)
N.m	c/ torque	Após soltar
40	0,15	0,00
44	0,19	0,00
48	0,24	0,00
52	0,3	0,00
56	0,31	0,00
60	0,31	0,00
64	0,32	0,00
68	0,35	0,00
72	0,36	0,00

Após todos os ensaios realizados, concluímos que o parafuso SPA Turbo apresenta alta resiliência , ou seja, tem a capacidade de se deformar e voltar ao seu estado natural mesmo sob grandes esforços. A tabela de torque por alongamento demonstra que foi aplicado até 72 N.m de torque e após ser solto, o parafuso voltou ao seu estado natural. Mas é necessário ainda realizar outros cálculos para provar sua segurança, que é a redução de área por alongamento.

O parafuso de biela trabalha sobre dois esforços, o de tração (que ocorre quando há a compressão do cilindro) e o de torção (que ocorre no aperto do parafuso e se mantém durante toda a vida útil do parafuso). Recomendamos para o modelo 2 um valor de torque de 4,5 Kfg.m e valor de tensão de torção de 346,6 Mpa. Esses valores levam em consideração uma margem de segurança (observe a tabela abaixo), o que significa que o modelo 2 pode suportar valor de torque de até 5,0 Kfg.m e tensão de torção até 12% maior que 346,6 Mpa. A partir desse torque o alongamento do parafuso ultrapassa 0,3 mm e o diâmetro se reduz mais que 1,25%. Alertamos, porém, para o fato de que, caso o parafuso trabalhe durante um longo período com torque superior à margem de segurança, sua vida útil será menor (com acréscimo do alongamento e o decréscimo do diâmetro, a tensão de torção será cada vez maior e portanto, a vida útil do parafuso será reduzida).

compr.+ Variação	Ø along. (mm)	tensão/torque (Mpa)
38,250	8,695	304,26
38,290	8,690	335,21
38,340	8,685	366,40
38,400	8,678	397,87
38,410	8,677	428,64
38,410	8,677	459,26
38,420	8,676	490,07
38,450	8,672	521,31
38,460	8,671	552,19

IMPORTANTE *A SPA Turbo recomenda que seja aplicado um torque mínimo de 4,5 kgf.m para que a parte inferior do mancal de biela seja preso com segurança e um torque máximo de 5 Kgf.m para que o valor de 0,3 mm de alongamento não seja ultrapassado, pois a partir deste valor o parafuso passa a ter um diâmetro menor e não suportará grandes esforços mecânicos podendo inclusive romper-se.

APERTO Recomendamos que, ao aplicar o torque, seja utilizada a pasta lubrificante de bissulfeto de molibdênio. A SPA utiliza o produto Jet-Lube, mas você pode utilizar qualquer produto semelhante, à base de bissulfeto de molibdênio . Não utilize pasta em excesso.

CUIDADO NÃO UTILIZE óleo lubrificante de motor, óleo de caixa de transmissão ou qualquer outro tipo de lubrificante no aperto.