Slide Aula 4 - Ajuste com Interferência - 2024-1

Fabricação de sistemas mecânicos Universidade Federal do Maranhão – UFMA Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas – CCET CAMPUS SÃO LUÍS CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA Prof. Dr. : Helio Cantanhêde e-mail : helio.cantanhede@ufma.br 1 2 Sistema de ajustes  Nos processos de fabricação, na montagem, na manutenção de componentes mecânicos ou de qualquer máquina, é necessário um critério para garantir que os componentes funcionam adequadamente. Para que isso ocorra, devem-se prever sistemas de ajustes padronizados entre eixos e furos. 3 Sistema de ajustes  A ABNT NBR 6158:199530 define sistema de ajuste como aquele que compreende eixos e furos pertencentes a um sistema de tolerâncias. 4 Sistema de ajustes  Portanto, o ajuste é a relação resultante da diferença, antes da montagem, entre as dimensões dos dois elementos a serem montados. Antes da definição dos principais tipos de ajuste, com base na ABNT NBR 6158:1995,30 serão mostrados a seguir os principais termos relativos ao sistema de ajuste. 5 Recordando  O grau de tolerância ou qualidade de trabalho utilizado no Brasil é o IT, em que I é “ISO” e T significa “tolerância”. O grupo de tolerância é considerado correspondente ao mesmo nível de precisão para todas as dimensões nominais. Portanto, os graus de tolerância padrão são designados pelas letras IT e por um número (por exemplo, IT6). 6 Recordando  De acordo com a ABNT NBR 6158:1995,30 a unidade de tolerância (i) representa o valor numérico calculado em relação às médias geométricas das dimensões limites para cada grupo, segundo uma fórmula fundamental, que serve de base ao desenvolvimento do sistema e fixa a ordem de grandeza dos afastamentos para furos e eixos D = média geométrica (raiz quadrada do produto) dos valores extremos de cada grupo de dimensões definidos e expressos em μm. 7 Recordando  Supondo que um eixo tenha diâmetro de 57 mm, pergunta-se:  Qual é a unidade de tolerância (i) para esse eixo? D = média geométrica (raiz quadrada do produto) dos valores extremos de cada grupo de dimensões definidos e expressos em μm. Para calcular a unidade de tolerância é necessário consultar a Tabela e encontrar os valores extremos em que o número 57 mm está inserido. Nesse caso, temos 50 mm e 80 mm. Calculando a média geométrica de 50 e 80, tem-se 63,25 mm e encontra- se i = 1,856 μm 8 Sistema de ajuste  Para analisar um tipo de ajuste, é necessário ainda conhecer os termos folga e interferência 9 Folga  Para a ABNT NBR 6158, folga é a diferença positiva entre as dimensões do furo e do eixo, antes da montagem, quando o diâmetro do eixo é menor que o diâmetro do furo. A Figura mostra o esquema representativo de folga. 10 Folga  Em uma montagem, existe folga mínima quando se tem uma diferença positiva entre a dimensão mínima do furo e a dimensão máxima do eixo. Existe folga máxima quando se tem uma diferença positiva entre a dimensão máxima do furo e a dimensão mínima do eixo. Folga Máxima: ocorre quando o maior furo for montado com o menor eixo. 𝐹𝑚𝑎𝑥 = 𝐷𝑚𝑎𝑥 − 𝑑𝑚𝑖𝑛 𝐹𝑚𝑎𝑥 = 𝐴𝑠 − 𝑎𝑖 Folga Mínima: ocorre quando o menor furo for montado com o maior eixo. 𝐹𝑚𝑖𝑛 = 𝐷𝑚𝑖𝑛 − 𝑑𝑚𝑎𝑥 𝐹𝑚𝑎𝑥 = 𝐴𝑖 − 𝑎𝑠 Folga 12 Interferência  Interferência é a diferença negativa entre as dimensões do furo e do eixo, antes da montagem, quando o diâmetro do eixo é maior que o do furo. A Figura mostra o esquema representativo de uma interferência. 13 Interferência  Em uma montagem, existe interferência mínima quando se tem uma diferença negativa entre a dimensão máxima do furo e a dimensão mínima do eixo. Existe interferência máxima quando se tem uma diferença negativa entre a dimensão mínima do furo e a dimensão máxima do eixo. 𝐼𝑚𝑎𝑥 = 𝑑𝑚𝑎𝑥 − 𝐷𝑚𝑖𝑛 𝐼𝑚𝑎𝑥 = 𝑎𝑠 − 𝐴𝑖 Interferência máxima: ocorre quando o menor furo for montado com o maior eixo Interferência Mínima: ocorre quando o maior furo for montado com o menor eixo 𝐼𝑚𝑖𝑛 = 𝑑𝑚𝑖𝑛 − 𝐷𝑚𝑎𝑥 𝐼𝑚𝑖𝑛 = 𝑎𝑖 − 𝐴𝑠 Interferência 15 Tipos de ajuste  Em geral, eixos e furos que se encaixam têm a mesma dimensão nominal. O que varia é o campo de tolerância dessas peças.  O tipo de ajuste entre um furo e um eixo depende dos afastamentos determinados. 16 Tipos de ajuste  O tipo de ajuste é uma função da aplicação dos componentes (furo e eixo) em determinada montagem. Os ajustes podem ser com folga, com interferência e incertos. Alguns autores também usam o termo indeterminado no lugar de incerto. Afastamentos Afastamentos Fundamentais Positivo Negativo Linha zero Dimensão nominal Eixos (elementos externos) Furos (elementos internos) AS AI as a e b c d c d e f g h j js k m n p q r s u v x y z a za zb zc AI A B C CD D E E F FFG G H J JS K M N P Q R S U V X Y Z ZA ZB ZC 18 Ajuste com folga  Se uma montagem não exigir pressão entre os componentes (eixo e furo), o tipo de ajuste será com folga. Isso ocorrerá quando a dimensão mínima do furo for maior ou, em caso extremo, igual à dimensão máxima do eixo 19 Ajuste com folga  Essa análise também pode ser feita em função dos afastamentos. O ajuste será com folga quando o afastamento superior do eixo for menor ou igual ao afastamento inferior do furo. A Figura mostra o esquema representativo de um ajuste com folga. 20 Ajuste com folga  Uma aplicação prática que deve possuir um ajuste com folga é a montagem de um eixo sobre um mancal de deslizamento (mais conhecido como bucha) 21 Ajuste com folga  Nesse caso, o eixo deve girar livremente sobre o mancal, sem pressões consideráveis para minimizar o desgaste e o aquecimento do conjunto. A Figura mostra o esquema representativo da montagem de um eixo sobre um mancal de deslizamento 22 Ajuste com folga  No caso do mancal ilustrado na Figura, tem-se um mancal bipartido no qual se podem aplicar buchas inteiriças ou partidas. 23 Ajuste com folga  Em 1 tem-se a base do mancal; em 2 a bucha ou mancal inferior; em 3 o eixo; em 4 a bucha ou mancal superior; e em 5 a capa da base do mancal. Nesse tipo de mancal, é comum a presença de uma folga entre a capa e a base para facilitar o ajuste do conjunto 24 Ajuste com folga  Uma das maneiras de identificar um ajuste com folga ou de qualquer outro tipo é fazer uma análise dos afastamentos superiores, inferiores e da dimensão nominal do sistema eixo- furo 25 Ajuste com folga  Se, por exemplo, um furo tiver dimensão nominal 56 mm com As = 64 μm e Ai = 25 μm, e se o eixo tiver dimensão nominal 56 mm com as = 17 μm e ai = 12 μm, o ajuste da montagem será com folga, porque a dimensão mínima (56,025 mm) do furo é maior que a dimensão máxima do eixo (56,017 mm). 26 Outros exemplos de ajustes com folga  No desenho de uma montagem, a dimensão nominal é de 50 mm. O furo tem As = 27 μm e Ai = 10 μm. O eixo tem as = 5 μm e ai = 3 μm.  Verificar se o ajuste é com folga. Análise pelas dimensões máximas e mínimas: • Para o furo: dimensão máxima = 50,027 mm; dimensão mínima = 50,010 mm. • Para o eixo: dimensão máxima = 50,005 mm; dimensão mínima = 50,003 mm. Como a dimensão mínima do furo (50,010 mm) é maior que a dimensão máxima do eixo (50,005 mm), tem-se um ajuste com folga. 27 Outros exemplos de ajustes com folga  No desenho de uma montagem, a dimensão nominal é de 58 mm. O furo tem As = 18 μm e Ai = 15 μm. O eixo tem as = 12 μm e ai = -20 μm.  Verificar se o ajuste é com folga. – Análise pelos afastamentos: Como o afastamento superior do eixo (12 μm) é menor que o afastamento inferior do furo (Ai = 15 μm), tem-se um ajuste com folga. 28 Ajuste com interferência  Se em uma montagem houver exigência de pressão entre os componentes (eixo e furo), o tipo de ajuste será com interferência.  É uma alternativa à chavetas e ranhuras para fixação cubo eixo. 29 Ajuste com interferência  Isso ocorrerá quando a dimensão máxima do furo for menor ou, em caso extremo, igual à dimensão mínima do eixo. 30 Ajuste com interferência  Essa análise também pode ser feita em função dos afastamentos. O ajuste será com interferência quando o afastamento superior do furo for menor ou igual ao afastamento inferior do eixo. A Figura mostra o esquema representativo de um ajuste com interferência. 31 Ajuste com interferência  Uma aplicação prática de ajuste com interferência é a montagem de um rolamento em um eixo.  Nesse caso, é necessária determinada pressão entre o rolamento e o eixo para que não ocorra deslizamento entre o conjunto. 32 Ajuste com interferência  No ajuste com interferência, em função da pressão exigida, a montagem do conjunto pode ser feita com auxílio de equipamento próprio de montagem. 33 Ajuste com interferência  Nesse caso, podem ser utilizadas pancadas apropriadas no rolamento com material macio, com aquecimento do rolamento ou resfriamento do eixo ou com utilização de uma prensa hidráulica. A Figura mostra o esquema representativo da montagem de um rolamento em um eixo com interferência. 34 Exemplos de ajustes com interferência  1. Em uma montagem, a dimensão nominal é de 75 mm. O furo tem As = 30 μm e Ai = 15 μm. O eixo tem as = 55 μm e ai = 50 μm.  Verificar se o ajuste é com interferência. Análise pelas dimensões máximas e mínimas: • Para o furo: dimensão máxima = 75,030 mm; dimensão mínima = 75,015 mm. • Para o eixo: dimensão máxima = 75,055 mm; dimensão mínima = 50,050 mm. Como a dimensão máxima do furo (75,030 mm) é menor que dimensão mínima do eixo (75,055 mm), tem-se um ajuste com interferência. 35 Exemplos de ajustes com interferência  Em uma montagem, a dimensão nominal é de 93 mm. O furo tem As = 37 μm e Ai = 25 μm. O eixo tem as = 58 μm e ai = 40 μm.  Verificar se o ajuste é com interferência. – Análise pelos afastamentos: Como o afastamento superior do furo (37 μm) é menor que o afastamento inferior do eixo (40 μm), tem-se um ajuste com interferência. 36 Ajuste incerto  O ajuste incerto, que alguns autores também chamam de indeterminado, é aquele em que o afastamento superior do eixo é maior que o afastamento inferior do furo e o afastamento superior do furo é maior que o afastamento inferior do eixo. 37 Ajuste incerto  Nesse tipo de ajuste pode ocorrer uma folga ou uma interferência entre o furo e o eixo quando montados, dependendo das dimensões efetivas do furo e do eixo, isto é, os campos de tolerância do furo e do eixo se sobrepõem parcialmente ou totalmente. A Figura mostra o esquema representativo de um ajuste incerto. 38 Ajuste incerto  Os ajustes incertos ou indeterminados são utilizados quando é necessária grande precisão de giro entre o eixo e o furo sem que se possa arriscar qualquer excentricidade devido à folga resultante, ou ainda quando existe variação de esforço ou de temperatura durante o funcionamento do sistema montado.. 39 Ajuste incerto  O momento torçor deve ser transmitido por meio de elementos mecânicos auxiliares, como chavetas, pinos, estrias e buchas, entre outros. 40 Ajuste incerto  Esses elementos devem ser montados com fraca pressão e desmontados de modo que não provoquem deterioração da superfície de contato. Além disso, podem ser utilizados em aplicações com grande precisão de giro, com carga fraca e direção indeterminada de carga 41 Ajuste incerto  Pela sua montagem com folga ou interferência, sempre se deve levar em conta que ajustes incertos ou indeterminados, por possuírem diferenças inferiores e superiores para furos e para eixos muito próximos da linha zero, são de grande precisão 42 Ajuste incerto  Por isso, na usinagem do eixo e do furo há necessidade de um acabamento de baixa rugosidade que deve ser executado em retificadoras ou em máquinas-ferramenta de boa precisão. 43 Ajuste incerto  Portanto, o bom desempenho dos componentes montados com ajustes incertos depende principalmente da qualidade do processo de fabricação desses componentes. 44 Exemplo de ajuste incerto  Em uma montagem, a dimensão nominal é de 55 mm. O furo tem As = 25 μm e Ai = 10 μm. O eixo tem as = 30 μm e ai = 11 μm.  Nesse caso, como o afastamento superior do eixo (30 μm) é maior que o afastamento inferior do furo (10 μm) e o afastamento superior do furo (25 μm) é maior que o afastamento inferior do eixo (11 μm), conclui-se que, nesse tipo de ajuste, pode ocorrer interferência ou folga entre o furo e o eixo quando montados. Portanto, tem-se um ajuste incerto. Ajuste com Folga Fonte: Escola de Engenharia de São Carlos – USP, DTM - Desenho Técnico Mecânico, Aula 7, http://www.simulacao.eesc.usp.br/dtm/curso1/material.php Ajuste com interferência Ajuste Incerto Furo Dmax: 25,21 Dmin: 25,00 Eixo Dmax: 24,80 Dmin: 24,59 Furo Dmax: 25,21 Dmin: 25,00 Eixo Dmax: 25,41 Dmin: 25,28 Furo Dmax: 30,25 (F) Dmin: 30,00 (I) Eixo Dmax: 30,18 (I/F) Dmin: 30,02 (I/F) Analisar os ajustes a seg Ribeiro,Antônio Clélio et al. Curso de Desenho Técnico e Autocad. Pearson, 2013 AJUSTES Referências Gerais; 1. Farago, f. t., ph.d., Handbook of Dimensional Measurement. Industrial Press Inc. 200, Madison Avenue, New York, n.y. 10016. 2. Hill, R.; Jensen, C. H. Modern Engineering Tolerancing. Mcgraw-hill Reyerson Limited. 3. Galyer, J.F. W.; Shotbolt, C.R., Metrology for Engineers. Cassel – London Complementar; 1.Agostinho, O. L.; Rodrigues, A. C.S. Lirani, J., Princípios de Engenharia de Fabricação Mecânica. Tolerância, Ajustes Desvios e Análise de Dimensões. Edgard Blücher, Ed. Da Universidade de São Paulo. 2. Novaski, O. Introdução à Engenharia de Fabricação Mecânica. Editora EdgardBlücher Ltda. 3. Albuquerque, O. P. e. Tolerâncias e Ajustes. Edições Engenharia. 4. Alvim & Moraes. Fabricação Mecânica – Rio de Janeiro, GB., Almeida Neves– Editores Ltda. 5. GROOVER, Mikell P. Introdução aos processos de fabricação. Grupo GenLTC, 2000 6. GROOVER, Mikell P. Fundamentos da moderna manufatura. Tradução Givanildo Alves dos Santos, Luiz Claudio de Queiroz, v. 5, 2017. 7. SILVA NETO, Joao Cirilo da; CUNHA, Lauro S. 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