Tipos de ajustes: como escolher os ajustes certos na engenharia

A maioria dos produtos projetados é sincronizada entre dois ou mais componentes que se encaixam ou deslizam um sobre o outro para fornecer suas funções principais. No entanto, para conseguir isso, é necessário entender os ajustes e os diferentes tipos de ajustes usados ​​na engenharia mecânica.

Este artigo exploraria quais são os diferentes tipos de ajustes. Isso será em termos dos diferentes tipos de ajustes que você pode usar na fase de design de seus produtos. Ele também apresentará como você pode escolher o caminho certo. Vamos mergulhar de cabeça.

O que é um Fit?

Os produtos de engenharia às vezes vêm como componentes que devem deslizar ou pressionar uns contra os outros para cumprir suas funções. Portanto, um ajuste é usado para descrever essas relações dimensionais entre os componentes. É usado para determinar se os componentes estão soltos ou apertados, o que ajuda a escorregar ou pressionar. Compreender o que um ajuste vem com a compreensão de certos termos, que são explicados abaixo.

O sistema de base de furo e eixo

Os ajustes são baseados em eixo ou furo. Furo é a característica interna de um componente cilíndrico ou não, enquanto eixo é a característica externa de um componente cilíndrico ou não.

O tamanho do furo é mantido constante para um sistema de base de furo enquanto o eixo é alterado para atingir a tolerância de ajuste desejada. O inverso é para os sistemas de base de eixo onde o tamanho do eixo é constante, e o tamanho do furo é alterado para determinar o ajuste.

Observe que Serviços de torneamento CNC é um método de usinagem de precisão que pode fabricar eixos com medidas específicas, facilitando assim a obtenção dos ajustes desejados.

Ajustes e Tolerâncias

Ajustes e tolerâncias andam juntos na determinação da montagem dos componentes de um produto. Portanto, entender ambos os conceitos desempenhará um papel enorme em uma montagem bem-sucedida. Tolerância é a diferença entre o tamanho máximo e o limite do tamanho mini. Ela tem um valor positivo e é representada por um número sem sinal. O Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T) fornece uma linguagem padronizada para especificar tolerâncias e garantir que as peças atendam aos requisitos funcionais. O GD&T usa símbolos para comunicar zonas de tolerância, datums e outras características geométricas.

Como nomear diferentes tipos de ajuste em engenharia mecânica

Entender como eles nomeiam os diferentes tipos de ajustes é muito importante, pois ajuda a selecionar os tipos certos de ajustes para montar um produto.

De acordo com padrões internacionais como ISO 286 e o ​​padrão similar ANSI B4.1, o código alfanumérico nomeia um ajuste específico e denota a tolerância do ajuste. A parte alfabética do código é para o furo ou eixo.

Um código com uma letra maiúscula é para o furo, enquanto que uma letra minúscula é para o eixo. Por exemplo, com base na letra usada, H7/h6 é uma faixa de tolerância para o furo (H7) e eixo (h6), respectivamente. Este código também permitirá que os engenheiros identifiquem os limites de tamanho superior e inferior do furo e do eixo.

Tipos de ajustes

Existem diferentes tipos de ajuste na engenharia mecânica e cada um é projetado para diferentes circunstâncias. De acordo com a ISO, existem três tipos diferentes de ajustes usados ​​na fabricação de produtos.

Ajustes de Folga

Pelo seu nome, um ajuste com folga é usado em situações que exigem encaixe frouxo e livre movimento dos componentes. Portanto, são ideais para fabricar produtos cujos componentes precisam deslizar para dentro e para fora com facilidade.

Os ajustes de folga têm um eixo menor que o furo. Isso resulta em duas condições. Uma é a folga máxima na qual o eixo tem o diâmetro mínimo enquanto o furo tem o diâmetro máximo. A outra é a folga mínima na qual o eixo é máximo e o furo é mínimo.

Os ajustes de folga são divididos em cinco categorias classificadas com base em quão frouxos eles são. Abaixo estão os diferentes tipos de ajustes nesta categoria:

• Ajuste de corrida solto

Esses são ajustes de folga com a maior folga usada em locais onde a precisão não é importante. Usados ​​em aplicações com potencial para expansão térmica significativa ou onde detritos/contaminação são uma preocupação. Exemplo: pinos de dobradiça.

• Ajuste de corrida livre

Esses ajustes são para situações que exigem o movimento de componentes com pouca consideração pela precisão. Exemplo: Eixos rotativos com mancais simples.

• Fechar ajuste de corrida

Esses ajustes são para situações que exigem pequena folga sobre precisão. Exemplo: fusos de máquinas-ferramentas.

• Ajuste Deslizante

Esses ajustes têm alta precisão e são para situações que exigem alta precisão e pequena folga. Portanto, as peças onde são usados ​​podem girar e deslizar livremente. Exemplo: Engrenagens, discos de embreagem.

• Ajuste de folga locacional

Ajustes de Folga Locacional têm alta precisão, mas podem fornecer apenas folga mínima. Exemplo: Pinos de localização de precisão.

Vantagens: Fácil montagem e desmontagem, acomoda expansão térmica, permite livre movimentação.

Encaixe de interferência

O que é um ajuste de interferência? Também é chamado de ajuste por pressão ou ajuste por fricção, é a fixação de dois componentes pressionando-os um contra o outro. A fixação ocorre através de vários mecanismos e envolve uma quantidade substancial de força no par e desacopla os componentes. O mecanismo também determina as diferentes categorias de interferência a serem utilizadas.  

No ajuste de interferência, a diferença entre o tamanho máximo do eixo e o tamanho mínimo do furo é a interferência máxima. Além disso, a diferença entre o tamanho mínimo do eixo e o tamanho máximo do furo é a Interferência Mínima.

Os ajustes de interferência têm três categorias:

• Aperte o ajuste

Eles têm interferência mínima, pois a montagem é feita por prensagem a frio. Exemplo: Buchas, rolamentos.

• Condução em forma

Esses ajustes têm um ajuste de interferência mais proeminente do que o ajuste por pressão e precisam de maior força de montagem para prensagem a frio. Exemplo: Engrenagens, polias.

• Ajuste forçado

A montagem de componentes requer o aquecimento das peças com um furo e o congelamento do eixo. Portanto, a desmontagem pode levar a peças quebradas. Exemplo: montagens permanentes onde a desmontagem não é pretendida.

Vantagens: Alta capacidade de carga, transmite torque de forma eficaz, cria uma junta segura e permanente.

ajuste de transição

Esses ajustes ficam entre ajustes de folga e de interferência e são ideais para situações em que a precisão é muito importante. Por exemplo, eles são ideais para alinhar onde o componente correspondente deve ser unido com extrema precisão.

Engenheiros e maquinistas também chamam ajustes de transição de deslizamento ou encaixe por pressão. Quando você os compara em termos do grau de folga, eles têm uma folga maior do que um ajuste interferente. Porém, a folga não é suficiente para garantir o movimento na articulação. Você pode dizer que os ajustes de transição fornecem folga ou ajuste de interferência dependendo da situação.

O ajuste de transição tem duas formas principais:

• Adaptações semelhantes

Ele deixa uma pequena folga ou cria uma pequena interferência, e a montagem pode ser obtida usando um martelo de borracha. Exemplo: pinos de localização onde alinhamento preciso é necessário.

• Ajustes fixos

Deixa uma pequena folga ou cria uma pequena interferência. A montagem é possível usando força leve. Exemplo: Engrenagens e polias que exigem posicionamento preciso.

Vantagens: Fornece localização precisa com folga mínima, adequado para peças que exigem alinhamento preciso.

Como escolher o ajuste adequado para seus projetos

A escolha do tipo certo de ajuste para seus projetos depende da compreensão de vários fatores. Abaixo estão os fatores importantes que você deve observar:

Aplicação e Funcionalidade

Como os componentes montados irão interagir? Eles requerem rotação livre (como um eixo em um rolamento), uma conexão firme e fixa (como uma bucha prensada) ou um local preciso com movimento mínimo (como um pino de cavilha)? A funcionalidade desejada determina o tipo de ajuste apropriado — folga, interferência ou transição.

Requisitos de carga e estresse

A quais forças e torques a junta será exposta durante sua operação? Ajustes de interferência são ideais para transmitir altas cargas e torques, enquanto ajustes de folga são mais adequados para aplicações que têm requisitos mínimos de carga. Ajustes de transição fornecem uma localização precisa com alguma capacidade de transporte de carga.

Considerações materiais

Os materiais das peças de acoplamento desempenham um papel fundamental na seleção de seu ajuste. Como as taxas de expansão térmica variam entre diferentes materiais, isso pode alterar seu ajuste significativamente. Leve também em consideração questões de resistência e ductilidade, pois interferência excessiva pode causar estresse, levando à falha da peça.

Processos e capacidades de fabricação

A tolerância alcançável de um processo de fabricação influenciará diretamente sua escolha de opções de ajuste; processos como usinagem CNC são conhecidos por tolerâncias mais rigorosas do que fundição ou moldagem por injeção, portanto, avalie cuidadosamente suas capacidades de fabricação antes de selecionar um ajuste aceitável dentro de suas restrições; lembrando que tolerâncias mais rigorosas geralmente se traduzem em maiores custos de fabricação.

Restrições de custo e tempo

Encontrar o equilíbrio entre requisitos de desempenho, restrições orçamentárias e cronograma é de extrema importância. Tolerâncias mais rígidas geralmente exigem processos de fabricação mais precisos (e, portanto, potencialmente mais custosos); ao selecionar seu ajuste, é essencial que ambos os aspectos sejam levados em consideração – tolerâncias mais rígidas exigem mais precisão, enquanto tolerâncias mais amplas e ajustes menos precisos ainda podem atender aos critérios funcionais se o custo se tornar uma consideração importante.

Tolerância

Você deve entender o conceito de tolerância de um produto para escolher os tipos certos de ajustes para tal produto. Você tem que ser específico sobre o que quer. Além disso, você deve responder a perguntas como se você quer que os componentes girem em um círculo completo ou se eles querem que eles sejam apertados.

Outra coisa que você também precisa ter cuidado é a folga de tolerância, que é a tolerância total máxima ou mínima de uma determinada medição. Por exemplo, é preciso ter cuidado com a agregação de tolerância de diferentes peças para compor um único produto. Isso é muito importante se a tolerância resultante for muito alta.

Especificação de Normas e Tolerâncias

A adesão a padrões (como ISO 286 ou ANSI B4.1) ajuda a garantir consistência e intercambialidade, e especificar claramente as tolerâncias usando Dimensionamento e Tolerância Geométrica (GD&T) em desenhos de engenharia é essencial para comunicar suas especificações aos fabricantes para que as peças corretas possam ser produzidas de acordo com essas especificações.

Conclusão

Muitas coisas envolvem o uso de diferentes tipos de ajuste na engenharia mecânica e o emprego de cada um em diferentes aplicações mecânicas. Ao ler este artigo, você terá uma compreensão perfeita de um ajuste e seus diferentes tipos. O artigo também mostrou o que você precisa observar para escolher a opção certa para seus projetos. Compreender o que um ajuste faz não é tão importante quanto saber como aplicá-lo.

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