Tipos de ajuste: como selecionar um ajuste para uma aplicação de engenharia

A verdadeira arte da engenharia é evidente em montagens mecânicas complexas. Dê uma olhada dentro de um relógio de pulso. A harmonia perfeita em que todos os pequenos componentes trabalham juntos é simplesmente fascinante. Este é um excelente exemplo de ajustes técnicos, que é o tema desta discussão.

Neste artigo falaremos sobre os diferentes tipos de ajustes, seus padrões, aplicações e algumas técnicas comuns para fazê-los. Vamos começar!

O que é um ajuste de engenharia?

Ajustes projetados são um tipo de montagem mecânica em que duas peças correspondentes são unidas de forma permanente ou temporária. A palavra “ajuste” caracteriza a distância mecânica ou extensão do contato físico entre os componentes correspondentes.

Se as peças se encaixarem perfeitamente e a conexão puder suportar cargas, trata-se de um ajuste com interferência. Um ajuste de transição, por outro lado, caracteriza uma conexão que absorve força suficiente para manter o contato, mas não consegue suportar cargas elevadas. A terceira categoria, ajuste com folga, possui um pequeno espaço entre os componentes correspondentes que permite a rotação livre ou o deslizamento entre eles.

Base dos ajustes: sistema de furo e eixo

O sistema de furo e base de eixo é um padrão popular para ajustes projetados. Existem duas variantes: sistemas de base perfurada ou de base ondulada. Em ambos, o componente base possui dimensões fixas enquanto o outro componente é dimensionado para atingir o ajuste. Por exemplo, no sistema de base do eixo, o diâmetro do eixo é fixo e o diâmetro do furo é ajustado.

Dos dois, o sistema de base de furo é de longe o mais popular, pois torna mais conveniente controlar o diâmetro dos eixos em comparação com os furos.

No entanto, o sistema de base das ondas não é completamente ignorado. Se o dimensionamento do eixo não for possível, como um eixo girando rapidamente após o balanceamento de massa, o tamanho do furo será alterado para obter o ajuste.

Tipos de ajustes

Conforme mencionado brevemente, existem três categorias principais de ajustes técnicos. Cada um tem um contato mecânico diferente e uma tarefa diferente. Nesta seção entraremos em mais detalhes sobre esses tipos de ajuste e suas subcategorias.

1. Ajuste de pressão

O ajuste por pressão é um tipo de ajuste projetado no qual as superfícies de contato são mantidas firmemente juntas por altas forças de atrito. Portanto, o ajuste por pressão também é chamado de ajuste por fricção.

A rigidez dos ajustes de pressão resulta de seu jogo negativo. Isso significa que as superfícies correspondentes são pressionadas uma contra a outra. Em outras palavras: As superfícies de contato se deformam para dentro sob pressão de contato. Por exemplo, com um sistema de furo e eixo, em um ajuste por pressão o furo é na verdade menor que o eixo. O eixo é pressionado com força no furo usando uma prensa hidráulica ou martelos (outro nome para ajuste interferente).

Outro método comum para criar ajustes de pressão é encolher. Nesta técnica, uma das partes é resfriada ou aquecida de modo que se contraia ou se expanda a tal ponto que a folga negativa muda brevemente para folga positiva. Após as peças serem posicionadas juntas, as temperaturas voltam ao normal. A contração/expansão térmica resultante cria um ajuste de interferência apertado.

Em geral, a folga para um ajuste interferente é de -0,001 mm a -0,042 mm. Agora vamos dar uma olhada nas subcategorias de ajuste de interferência:

Ajuste de pressão: Uma versão mais leve da conexão de pressão com folga negativa mínima para conexões de resistência média.

Capacidade de condução: Junta de tamanho médio capaz de suportar cargas e requer pressão e força a frio/quente para montagem.

Ajuste forçado: Os ajustes por pressão são o tipo mais estável de ajuste projetado. Requerem prensagem a frio/quente e quase sempre são permanentes. Sua montagem requer tolerâncias e posicionamento cuidadosos para evitar quebra de peças.

2. Ajuste de folga

Um ajuste com folga tem folga positiva. Isso significa que há uma pequena lacuna entre as superfícies de contato. Isto significa que as peças também têm alguma folga, mas esta é insignificante e muitas vezes não é visível a olho nu.

Devido a esta folga, as peças com ajuste livre têm um certo grau de liberdade (de movimento). Por exemplo, parafusos e estruturas em juntas giratórias têm um ajuste com folga, permitindo que ambos os componentes se movam de forma independente enquanto permanecem travados no lugar.

A faixa de folga usual para esses ajustes técnicos está entre +0,025 mm e +0,089 mm. Abaixo está uma visão geral dos tipos de ajustes de folga:

Corrida fácil: O jogo é definido no limite superior do intervalo especificado acima. As peças com ajuste solto podem girar/deslizar livremente e ter folga perceptível.

Roda livre: Semelhante a uma conexão solta. As peças podem se mover em altas velocidades e a conexão pode acomodar a expansão térmica. No entanto, a precisão posicional é baixa devido à folga significativa.

Corrida apertada: Ajustes justos têm uma precisão de posicionamento ligeiramente melhor e permitem que as peças se movam mesmo em altas temperaturas e velocidades.

Sistemas deslizantes: As juntas deslizantes são ajustes técnicos de alta precisão. A distância é mantida no mínimo para limitar todos os graus de liberdade, exceto na direção de deslizamento.

Localização: Os ajustes de posição são ajustes de alta precisão para posicionar com precisão as peças correspondentes. A folga é muito pequena e requer lubrificação para permitir um movimento suave.

3. Ajuste transitório

O ajuste de transição é um meio termo entre os outros dois ajustes técnicos. Dependendo da aplicação, as peças correspondentes podem ter um pequeno tamanho excessivo ou folga.

Com uma interferência negativa, como um ajuste com interferência, a pressão e a capacidade de carga não são tão altas. Em um jogo, como um passe de jogo, o jogo não é tão grande.

Normalmente, um ajuste de transição é útil para posicionar peças com precisão durante operações de montagem. Limita os seus movimentos relativos e ao mesmo tempo evita tensões mecânicas extremas.

A folga mecânica para ajustes de transição está entre +0,023 mm e -0,018 mm. Além disso, existem dois tipos comuns de ajustes de transição:

Ajuste semelhante: Um ajuste técnico muito leve, quase sem folga/excesso. Geralmente, a força humana com um martelo é suficiente para conseguir o ajuste.

Ajuste firme: Um pouco mais apertado do que um ajuste semelhante necessário para obter uma prensagem.

Ajustes técnicos: o panorama geral

As informações da seção anterior podem ser extensas demais para serem absorvidas todas de uma vez. Para entendê-los melhor, vamos diminuir um pouco o zoom e tentar obter uma visão geral dos ajustes técnicos. Uma boa maneira de fazer isso é discutir padrões técnicos gerais para tipos de ajuste.

Os dois padrões mais comuns para ajustes técnicos são ISO 286 e ANSI B4.1. Ambas as normas fornecem informações abrangentes sobre faixas de tolerância para diferentes tipos de ajustes. Tabelas de referência destas normas podem ser encontradas em todas as oficinas de produção, o que sublinha a sua importância na indústria.

Como o padrão ISO é o mais conhecido dos dois, a tabela a seguir concentra-se nele.

Como podem ser alcançadas tolerâncias dimensionais para ajustes?

A partir da discussão acima, fica claro que a tolerância dimensional é um fator crítico para ajustes de engenharia precisos. No entanto, produzir as peças certas dentro das tolerâncias dimensionais exigidas requer muita habilidade.

Geralmente, os limites de tolerância são indicados em desenhos técnicos utilizando símbolos GD&T apropriados. GD&T estabelece limites aceitáveis ​​para a quantidade e natureza dos desvios geométricos da geometria real. Portanto, o fabricante deve produzir as peças dentro destes limites especificados.

Os fabricantes podem atingir esse objetivo usando inúmeras técnicas. Isso inclui:

Usinagem CNC de precisão: As máquinas CNC têm precisões notáveis ​​de até +/- 0,001 mm. Com as ferramentas e acessórios certos, os maquinistas podem produzir peças precisas para ajustes técnicos.

Moer: A retificação é o método preferido para fabricação de ultraprecisão devido à sua impressionante precisão de fabricação de +/- 0,25 mícrons. Para aplicações críticas, como ajuste por pressão, tolerâncias dessa magnitude são comuns.

Esfregar: É uma aplicação especial para fazer furos. Como os furos são um fixador muito comum em ajustes projetados, vale a pena mencionar o atrito nesta lista. Por ser um método preciso que remove apenas uma pequena quantidade de material, é útil para colocar furos dentro das tolerâncias dimensionais restritas exigidas para ajustes mecânicos.

Concluindo

Ajustes técnicos são essenciais para a indústria de manufatura. Sem eles não teríamos montado nenhum produto! Os três tipos de ajustes: ajuste por pressão, ajuste de transição e ajuste com folga, todos desempenham um papel essencial em vários produtos, como eixos (engrenagens, polias e rolamentos), guias de máquinas-ferramenta, acoplamentos, etc. este tema como profissional técnico.

Perguntas frequentes

Quais são os ajustes e tolerâncias?

Ajustes ou ajustes mecânicos/de engenharia são um tipo de conexão mecânica em que duas peças são unidas com alguma distância entre suas superfícies de contato. A distância pode ser positiva ou negativa dependendo do tipo de ajuste mecânico. Tolerâncias são os limites dimensionais dentro dos quais essas peças devem ser fabricadas para obter o tipo correto de ajuste.

Como escolho a solução certa para minha aplicação?

A escolha do ajuste técnico depende de vários fatores. A amplitude de movimento ou capacidade de carga da conexão é a primeira consideração. Outros fatores importantes são a qualidade e a resistência dos componentes a serem montados, a geometria da peça, as opções de fabricação e os custos de fabricação.

Como você calcula a tolerância de ajuste técnico?

As tolerâncias técnicas de ajuste podem ser selecionadas usando diretrizes de padrões técnicos bem conhecidos, como ISO ou ASME. Informações detalhadas sobre dimensões técnicas e tolerâncias podem ser encontradas para cada tipo de ajuste e tamanho de furo/eixo.