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Tolerâncias,ajustes,desvios e análise de dimensões PRINCÍPIOS DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO MECÂNICA Conteúdo 1 APLICAÇÃO DE TOLERÂNCIAS E ACABAMENTO SUPERFICIAL INTRODUÇÃO 1 MEDIDA NOMINAL 2 INTERCAMBIABILIDADE • 2 TOLERÂNCIAS 3 2 SISTEMA DE AJUSTE ABNT — SISTEMAS FURO-BASE E EIXO-BASE MEDIDAS 4 DIFERENÇAS 5 TOLERÂNCIAS 6 AJUSTES 6 JOGOS E INTERFERÊNCIAS 8 TOLERÂNCIA DE AJUSTE Tv 10 CLASSES DE AJUSTES 11 SISTEMAS DE AJUSTE 12 AJUSTES ISO-ABNT.. 13 Introdução 13 Diâmetros fundamentais 14 Qualidade de trabalho — tolerâncias fundamentais 16 Zonas toleradas para medidas exteriores (eixos) e medidas interiores (furos) 20 Introdução 20 Posição das zonas toleradas — representação gráfica 21 Abreviaturas 22 Sistemas de ajuste 22 Introdução 22 Furo-base e eixo-base 23 Sistema misto 23 Determinação das diferenças 25 Classes de ajustes 26 Extensão do sistema de 500 a 3 150 mm 57 Escolha dos ajustes 59 Tabelas de ajustes recomendados 66 Aplicações 81 Tolerâncias para perfis estriados e chavetas 85 Aplicação de buchas entre eixo e cubo 87 Tolerâncias para rolamentos 88 Algumas aplicações típicas 97 Exercícios de aplicação 103 INTRODUÇÃO 113 TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS — NECESSIDADE E IMPLICAÇÕES 113 FORMA E DIFERENÇA DE FORMA 115 Diferença da reta (retilineidade) 116 Diferença do plano (planicidade) 118 Diferença do círculo (circularidade) 122 Diferença da forma cilíndrica (cilindricidade) 125 Diferença de forma de uma linha qualquer 128 Diferença de forma de uma superfície qualquer 130 POSIÇÃO E DIFERENÇAS DE POSIÇÃO 131 Orientação para dois elementos associados 131 Posição para elementos associados 142 Desvio de localização 142 Desvios de simetria 145 Desvios de concentricidade 146 Desvios de coaxialidade 147 DESVIOS COMPOSTOS DE FORMA E POSIÇÃO 150 Desvios da verdadeira posição de um ponto — condição de máximo material 150 Desvios de batida 160 CONCLUSÃO 168 SIMBOLOGIA E INDICAÇÕES EM DESENHOS 171 Simbologia 171 Indicações em desenhos 171 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO 174 Virabrequim 175 Roda de atrito 176 Bucha de monovia 177 Mandril porta-ferramenta 178 Rolo interior de rolamento de rolos cônicos 179 Tolerância de verdadeira posição — Exemplos de aplicação 184 DESVIOS DE FORMA E POSIÇÃO — Tabelas 188 RUGOSIDADE SUPERFICIAL 192 Introdução 192 Conceitos fundamentais 195 Sistemas de medição da rugosidade superficial 202 Simbologia e indicação em desenhos 209 Utilização dos parâmetros de rugosidade nos diversos países 210 Relações entre a qualidade ISO e a rugosidade superficial 210 Acabamento superficial para diversos processos de usinagem 211 Aplicações típicas de rugosidade superficial 213 Relação entre a rugosidade superficial e o tempo de fabricação. 216 Conversão de escalas de rugosidade 216 Indicação qualitativa da rugosidade superficial 219 4 ANÁLISE DE DIMENSÕES — PRINCÍPIOS GERAIS DE COTAGEM INTRODUÇÃO 221 PRINCÍPIOS BÁSICOS E DEFINIÇÕES 222 CÁLCULO DO COMPONENTE FINAL 233 DESVIOS INTRODUZIDOS NA FABRICAÇÃO; DISPERSÃO DIMENSIONAL; LEIS DE FREQÜÊNCIA DE DISTRIBUIÇÃO 236 FATORES DE INFLUÊNCIA NOS DESVIOS ASSINALÁVEIS — VARIAÇÕES DAS LEIS DE FREQÜÊNCIA DE DISTRIBUIÇÃO 242 DETERMINAÇÃO DOS DESVIOS DO COMPONENTE FINAL 248 MONTAGEM DE PEÇAS — DETERMINAÇÃO DE FOLGAS 275 Introdução I. 275 Determinação de tolerâncias de face 276 Determinação de folga para montagem de conjuntos mecânicos 280 Exercícios de aplicação 283 Bibliografia 291 índice 292 Prefácio Milhares de bens são necessários à vida do Homem. Uma pequena parte desses bens a Natureza fornece, pronta para o uso. A maioria, no entanto, deve ser trabalhada através de transformações adequadas, a fim de possibilitar o seu uso pelo Homem. Uma parte significativa dessas transformações é domínio da Engenharia Mecânica, e, mais especificamente, na função de uma das colunas-mestres do Grande Edifício encontra-se a Engenharia de Fabricação. O desenvolvimento desse setor necessita do estudo dos processos de fabri- cação, dos materiais, dos equipamentos e dos respectivos controles empregados. Como resultado desse desenvolvimento, encontram-se os produtos pró- prios para o uso, com as qualidades necessárias ao Bem-Estar do Homem. Para se ter uma idéia do significado dessas transformações, pode-se citar apenas o caso particular da Usinagem dos Metais em algumas dezenas de indús- trias mecânicas, instaladas em parte deste País — anualmente são gastos dezenas de bilhões de cruzeiros nessa atividade. Essa cifra atua com tal intensidade na Parte Pensante do Homem, que sua Engenhosidade se vê frente ao desafio de gerar melhorias de qualidade, principalmente quanto ao aspecto econômico — pequena porcentagem de economia significa, então, algumas centenas de milhões de cruzeiros anuais! É oportuno repetir aqui a expressão de RAOUL DAUTRY, Presidente da Comissão Técnica do Centro de Usinagem da Transformação dos Metais, da França: "Accroite le rendement des machines par leur meilleure utilisation, partie fondamentale du problème de la productivité, est une préocupation qui doit être cellé de tous les chefs d'entreprises privées ou publiques". Com os mais sadios objetivos, vai a público Princípios de Engenharia de Fabricação Mecânica, obra projetada em sete volumes, a cargo de O. L. Agostinho, A. Carlos S. Rodrigues e J. Lirani, engenheiros militantes de importante indús- tria manufatureira, souberam sublimar a boa tecnologia e, como docentes da Escola de Engenharia de São Carlos, souberam transmitir seus conhecimentos para a formação de engenheiros mecânicos, e, finalmente, como brasileiros, souberam cristalizar nesta Obra, os fundamentos, para que os usuários desta técnica possam compreender Onde e Como economizar algumas centenas de milhões de cruzeiros a mais! A obra divide-se conforme segue. No qual são discutidos os conceitos de Fabricação; os Sistemas de Ajuste, de Tolerâncias, de Desvios de Forma e Posição; com exemplos de aplicação objetivos e reais, juntamente com princípios gerais de Cotagem e Rugosidade Superficial. Volume II: Dispositivos de fixação para usinagem Ilustra os conceitos fundamentais que devem reger o projeto de um dispo- sitivo de fixação para uma operação de processo. São discutidos os princípios de localização e fixação, assim como os dispositivos para as principais opera- ções de fabricação. Volumes III e IV: Processos de fabricação São discutidos, nesses dois volumes, os problemas inerentes à fabricação de peças durante o processo produtivo. A abordagem é feita em termos de sobre- metal de operação para operação, das principais operações de um processo de fabricação, assim como as causas e conseqüências de sua implantação. Volume V: Metrologia e dispositivos de medição Como complementação do volume IV, este trata dos principais problemas para se manter a qualidade preestabelecida dentro de um processo de fabricação. São discutidos, ainda, os principais sistemas de medição, quer através de apa- relhos de Metrologia quer com dispositivos de medição. Volume VI: Fabricação de engrenagens São apresentados os principais sistemas de corte e acabamento de engre- nagens, suas limitações e seus métodos de cálculo. A qualidade final da engrenagem e os meios de fabricá-la são os principais assuntos deste volume. Volume VII: Análise dos processos de fabricação Como fechamento da série, este volume discorre sobre os principais métodos gerais, econômicos e tecnológicos para viabilizar qualquer processo de fabri- cação para as condições gerais existentes no parque fabril brasileiro. Dr. Eng.° Rosalvo Tiago Ruffino Introdução O contato cotidiano com problemas de fabricação tem gerado a necessi- dade da busca de informações nas mais variadas literaturase também, num grande número de vezes, a complementação e adaptação dessas informações para as condições operacionais do parque fabril brasileiro. O simples transporte de conceitos operacionais, usados em outros países, para qualquer sistema pro- dutivo brasileiro pode acarretar sérios problemas, uma vez que os parâmetros que influem na análise de qualquer processo produtivo variam de um país para outro. As dificuldades que se tem encontrado nesta rotina foram o motivo funda- mental de se tentar agrupar estes conceitos de modo a facilitar seu uso, bem como ampliar as possibilidades de análise das mais variadas situações. Este trabalho, que pretende ser o primeiro de uma série, traz uma análise sucinta sobre Tolerâncias, Ajustes, Desvios de Forma e Posição, Análise de Cadeia de Dimensões (princípios gerais de cotagem). A nossa experiência em Fabricação tem nos levado a crer que este conjunto de conceitos constitui o elo de ligação entre o desenho do produto e o processo de fabricação utilizado na sua obtenção. Os Caps. 1, 2 e 3, tratam basicamente dos conceitos de tolerância, tanto do ponto de vista dimensional como do ponto de vista geométrico. Estas infor- mações devem constar do desenho do produto, sendo portanto uma obrigação do elemento de projeto conhecer essas técnicas. Por outro lado, é impossível ao elemento de fabricação captar estas informações do desenho para poder escolher o processo de fabricação adequado, se ele desconhecer estes conceitos. No Cap. 4, utilizando os conceitos apresentados nos capítulos anteriores, procurou-se desenvolver uma sistemática geral de análise de Cadeia de Dimen- sões, criando-se os Princípios Gerais de Cotagem. Aqui encontra-se o elo de ligação, propriamente dito, entre o Produto e a Fabricação. Enquanto o projetista utiliza esta técnica para garantir a montagem de conjuntos mecânicos, dentro de um padrão uniforme de qualidade e com possibilidade de intercambiabilidade de qualquer elemento, o profissional de fabricação aplica a mesma conceituação para análise do desenho e, principal- mente, para a determinação das dimensões intermediárias ao longo da seqüência de fabricação. A importância desta conceituação foi comprovada mais de uma vez na prática, quando a simples mudança do ponto de referência de cotagem possi- bilitou uma simplificação do sistema de fabricação, com conseqüente redução de custo do produto, sem afetar a qualidade preestabelecida em projeto. É um fato consumado, infelizmente, a tendência do consumidor brasileiro em acreditar que o produto nacional tem qualidade inferior ao equivalente importado. Pessoalmente acreditamos que esta imagem se deve â variação aleatória de qualidade, observada na grande maioria dos produtos nacionais. Essa osci- lação de qualidade vem sendo amortecida com a modernização do parque fabril brasileiro. É evidente, porém, que a simples aquisição de equipamentos mais modernos não é suficiente para enfrentar a competição com os produtos impor- tados em qualidade e custo, se estes não forem manipulados por profissionais que dominem as técnicas e práticas fundamentais de fabricação. A pretensão deste trabalho é levar a estes profissionais a conceituação técnica básica para que seu trabalho possa ser desenvolvido de modo a levar o produto nacional a níveis de competição. Fazendo-se uma analogia com a filosofia de Lord Kelvin — Não se conhece bem um fenômeno enquanto não seja possível exprimi-lo em números —, poder- -se-ia, no campo das atividades de transformação, sintetizá-la na premissa de que não se conhece bem um produto enquanto não se domina perfeitamente o sistema utilizado para obtê-lo. Ao Dr. Eng. Rosalvo T. Ruffino e ao Editor, que acreditaram na viabilidade deste livro, e também às demais pessoas que, de uma forma ou de outra tiveram contato com este trabalho e sempre nos incentivaram e ajudaram com suas críticas e sugestões, expressamos nossos agradecimentos. À senhorita Vera Lúcia Megid agradecemos pela sua dedicação nos tra- balhos de datilografia e compilação. Aos leitores que, através de críticas e sugestões, venham a colaborar para o aprimoramento desta obra, antecipadamente agradecemos. São Carlos, março de 1977. Os autores Apl icação de to lerâncias e a c a b a m e n t o superficial INTRODUÇÃO O aumento extraordinário do consumo de produtos e bens de serviço pelo mundo civilizado, com o fim único de se aumentar o conforto do homem através da elevação do seu nível de vida, provocou o emprego da chamada fabricação seriada, que data do século XVIII. Houve a necessidade do abandono da fabri- cação individual feita por artesãos. A fabricação seriada tem por objetivo principal fazer um determinado produto em grande quantidade ao preço mais baixo possível. Esse processo sujeita a produção do operário à velocidade da linha de montagem. Não há possibilidade de se fazerem ajustes e usinagens suplementares durante a mon- tagem sem comprometer irremediavelmente toda a programação efetuada. Por essa razão, todas as peças usinadas isoladamente devem ser montadas com sua peça par sem qualquer ajuste local. Esse procedimento só será possível se as peças fabricadas forem iguais em forma e qualidade. Todas as máquinas ou peças são fabricadas a partir de desenhos que indicam a sua forma, assim como suas dimensões em qualquer unidade de medida, de tal modo que se possam construir peças iguais em quantidade ilimitada. Daí, porém, não se pode concluir que as peças serão exatamente iguais em forma e dimensões. Ocorre que, durante a usinagem, haverá sempre um desvio, para mais ou para menos, da medida nominal, quando se fabrica uma quantidade muito grande de peças. Assim, para uma peça com uma cota nominal de 25 mm, podem ser encon- tradas peças com 24,95 mm, 24,75 mm, 25,01 mm, 25,15 mm, medidas com apa- relhos mais simples. Naturalmente não estão sendo considerados os possíveis erros de forma e posição que só poderiam ser determinados com medições mais sofisticadas. É evidente que esses desvios, se não controlados, podem provocar problemas no acoplamento das peças usinadas em separado, quando da montagem de uma máquina, um dispositivo de usinagem, perturbando uma linha de montagem de fabricação seriada. E, dentro do espírito de que "tempo é dinheiro", o produto assim fabricado não terá condições de competição no mercado. MEDIDA NOMINAL A única solução, à primeira vista, para evitai- tal problema, seria usinar as peças o mais próximo possível da medida nominal, a qual, 110 exemplo dado, seria 25 mm. Porém, não é também possível, pois uma operação deste tipo absor- veria um tempo muito grande, originaria uma porcentagem muito alta de refugos, além de usinar a peça com uma precisão que, na grande maioria dos casos, não é necessária. A conseqüência direta de um procedimento desse tipo seria o encarecimento do produto devido à baixa produtividade e ao alto tempo de usinagem. Na verdade, é necessário somente determinar dentro de que desvio da medida nominal a peça pode ser executada, para que possa ser substituída por outra em trabalho, ou ser livremente montada em um conjunto, exercendo cor- retamente a função para a qual foi projetada. Deve-se portanto, determinar a menor precisão possível dentro da qual a peça em questão exerça sua função corretamente. Qualquer melhoria na fabri- cação a partir desse ponto somente oneraria o produto. INTERCAMBIABIL IDADE É evidente que pelo que foi dito acima, o problema da intercambiabilidade torna-se claro. Isso se deve ao fato de que a reposição de peças gastas pelo uso, torna-se uma necessidade. Além disso, as montagens são feitas com lotes indis- criminados de peças. Intercambiabilidade é a possibilidade de, quando se monta um conjunto mecânico, tomar-se ao acaso, de um lote de peças semelhantes,prontas e verifi- cadas, uma peça qualquer que, montada ao conjunto em questão, sem nenhum ajuste ou usinagem secundárias, dará condições para que o mecanismo funcione de acordo com o que foi projetado. O desenvolvimento da fabricação em série conduziu os fabricantes a usinar peças intercambiáveis de tal modo que uma peça de uma série de fabricação qualquer possa ser montada, sem necessidade de ajustes, em outra peça de uma série de fabricação também qualquer, qualquer que seja o lote de peças de cada tipo fabricado, independente da data de fabricação. A intercambiabilidade obriga, evidentemente, que cada operário observe o melhor possível as cotas assinaladas nos desenhos com mais precisão, visto que ele passa a usinar somente uma das operações da série necessária para se usinar uma peça que compõe um conjunto. Essa obrigação é ainda mais impor- tante visto que esses operários podem trabalhar em fábricas distintas, com máquinas diferentes que podem estar distantes umas das outras, às vezes até em países distintos. O problema da intercambiabilidade apareceu pela primeira vez no século XVIII, motivado pela indústria bélica, onde a reposição em tempo curto de peças gastas, era uma necessidade evidente. O sistema de peças intercambiáveis, bem interpretado, aumenta a qualidade dos produtos e reduz os custos. TOLERÂNCIAS Este sistema moderno de fabricação, baseado nos conceitos de intercambia- bilidade, requer que cada peça ou conjunto de um produto fmal seja feito de acordo com as especificações definidas quanto às dimensões, forma e acabamento. A aparição, o estudo e o desenvolvimento dos sistemas de tolerâncias está intimamente ligado aos problemas de intercambiabilidade. De posse dos con- ceitos de tolerância, para se obter peças intercambiáveis, basta que o projetista coloque nos desenhos as dimensões limites (máximas e mínimas); além disso, é preciso que a fábrica usine as peças dentro das tolerâncias indicadas nos desenhos por notas ou cotas, sendo para isso necessária a seleção de máquinas de usinagem corretas. Tudo o que foi feito acima não terá efeito se não se dispuser de meios efetivos para se comprovar as dimensões indicadas. É evidente que nada poderia ser conseguido sem a evolução das ferramentas de corte, das máquinas-ferramentas, tornando possível alta produção e unifor- midade, assim como nos procedimentos de metrologia industrial. O conceito de tolerância pode ser exposto do seguinte modo: quando se mede as dimensões de diferentes peças cujo funcionamento foi experimentado e considerado adequado, verifica-se que essas dimensões podem oscilar dentro de certos limites, mantendo-se as condições de funcionamento anteriormente previstas. A diferença entre as duas medidas limites admissíveis, ou seja, entre os valores máximo e minimo, chama-se tolerância. (Fig. 1.1) Quando forem indicadas nos desenhos as dimensões da peça e também a tolerância permitida, é somente necessário, para se conseguir bom funciona- mento e intercambiabilidade das peças em questão, que estas se mantenham dentro dos valores máximo e mínimo. Serão dados a seguir os conceitos fundamentais, desenvolvidos pelas normas DIN 7182 e pela ABNT através de sua NB - 86, e ISO R - 286. Sistema de a juste A B N T — S is temas furo -base e eixo-base As definições dadas a seguir para ajustes cilíndricos e planos servem por extensão para quadrados, cones, roscas, etc., em geral, para todos os casos em que peças vão se acoplar. Todos os conceitos enumerados são previstos pelas normas DIN7182, ABNT NB-86 e ISO R-286. MEDIDAS MEDIDA NOMINAL N. Medida que serve para indicação do tamanho e à qual se referem as diferenças. Por exemplo, eixo de 0 25 mm (Fig. 2.1). Au - p A 0 W'fs \ / / / / / / Ir-r-y 7 7 7 7 1 ! X / / . / / / A < _ z Figura 2.1 Definições fundamentais Medida nominal N Medida real / Medida máxima G Medida mínima K Diferença superior A0 Diferença inferior Au Diferença real Ai MEDIDA REAL I. É a medida determinada numericamente por medição em uma peça, por exemplo: 25,015 mm. A medida real, uma vez considerados os erros que se pode cometer na medição, está sempre sujeita a insegurança proce- dente desta medição. MEDIDA DE AJUSTE. É a medida nominal N acrescida de uma abreviatura normalizada pela ISO, DIN ou ABNT, e destinada a um acoplamento pre- determinado. Exemplo: 2 5 / 7 25 H8 2 5 ^ j 5 0 Figura 2.2 Variação das diferenças A0 e Au com a posição das medidas máximas (G) e mínimas (K) com relação à linha zero MEDIDAS LIMITES. São as medidas (máximas e mínimas) entre as quais deve-se encontrar a medida real das peças. Exemplo: 25,15 e 24,90 mm, dados no exemplo anterior (25/7). MEDIDA MÁXIMA G. Designada por G, é a maior entre as medidas-limites. MEDIDA MÍNIMA K. Designada por K, ê a menor entre as medidas-limites. DIFERENÇAS OU AFASTAMENTOS DIFERENÇA A. É a existente entre uma medida-limite e a medida nominal. Exemplo: 25,15-25,00 = 0,15 mm, 24,90-25,00 = 0,10 mm. DIFERENÇA SUPERIOR A0(zero). É a existente entre a medida máxima (G) e a nominal (N) A0 = G-N = 25,15-25,00 = + 0,15. A diferença superior A0 poderá ser negativa se G < N. DIFERENÇA INFERIOR Au. É a diferença entre a medida mínima (K) e a nominal (iV). AU = K-N; 24,90-25,00 = -0 ,10 inm. A diferença inferior poderá ser positiva se K ^ N. DIFERENÇA REAL Ar É a diferença entre a medida real "/" e a medida no- minal (N) A/ = I — N; 24,95-25,00 = -0 ,05 mm. LINHA ZERO. Na representação gráfica das zonas de tolerância é a linha de referência para as diferenças A0 = Au = 0 e, portanto, a que determina a medida nominal (vide Fig. 2.2). Pode-se notar ainda, pela mesma figura, que, partindo-se da medida no- minal N, poder-se-á ter diferenças superiores A0 e inferiores Au, positivas, nega- tivas ou nulas, dependendo da posição relativa entre as medidas G e K , com relação à linha zero. TOLERÂNCIAS Define-se tolerância como a diferença entre o valor máximo e minimo admissíveis de uma propriedade mensurável (por exemplo, medida, forma, qualidade, peso, etc.). Particularizando-se este conceito para o caso em estudo, pode-se definir: TOLERÂNCIA DE MEDIDA. É a diferença entre a medida máxima e a medida mínima. T= G-K, T = 25,15-24,90, T = 0,25 mm. Utilizando-se a Fig. 2.3 tem-se: A i \ w Figura 2.3 Tolerância de medida ZONA DE TOLERÂNCIA. Na representação gráfica é a zona limitada pelas linhas das medidas máximas e mínimas, a qual indica a tolerância em grandeza e posição em relação à linha zero (Fig. 2.4). P O S I Ç Ã O D A Z O N A D E T O L E R Â N C I A L I N H A Z E R O M I Z O N A D E Figura 2.4 T O L E R Â N C I A Zonas de tolerância A posição de tolerância é definida pela distância da linha de limitação da zona de tolerância mais próxima em relação à Linha zero, sempre levando em conta o sinal. A posição das zonas toleradas, normalizadas pelo sistema ISO, se designa por letras, sendo as maiúsculas para os furos e as minúsculas para os eixos. AJUSTES Quando duas peças devem ser montadas, define-se como ajuste a relação entre peças acopladas determinada pela diferença de medidas das peças antes do acoplamento (Fig. 2.5). S U P E R F Í C I E D E A J U S T E Por exemplo, adotando-se o sistema ABNT de ajustes, o furo 25 H7 e o eixo m6 formam o ajuste 25 Hlm6, ou, adotando-se valores numéricos, o furo 25 + °;°°! e o eixo 2 5 ^ ^ g , formam o ajuste respectivo. A seguir, são dadas várias definições fundamentais, a saber: SUPERFÍCIE DE AJUSTE. Toda superfície de contato entre peças acopladas, sejam elas fixas ou em movimento. AJUSTE CILÍNDRICO. Ajuste entre superfícies de ajuste cilíndricas circulares. Por exemplo, ajuste do aro interno de rolamentos com o eixocorrespondente. AJUSTE PLANO. Ajuste entre pares de superfícies de ajuste planas. Por exemplo, ajuste entre as guias prismáticas de uma máquina-ferramenta. AJUSTE CÔNICO. Ajuste entre superfícies de ajuste cônicas circulares. Por exemplo, ajuste entre pinos cônicos de centragem entre duas peças. PEÇAS DE AJUSTE. São peças destinadas a um ajuste. a) Peça exterior (peça de ajuste exterior). É a peça do ajuste que cobre a peça que com ele irá se acoplar. (Fig. 2.6). b) Peça interior (peça de ajuste interior). É a peça do ajuste que é coberta pela peça que irá se acoplar com ela. (Fig. 2.6). c) Peça intermediária. Num ajuste múltiplo, é a peça acoplada ou ajustada entre a exterior e a interior. É designada pelo subíndice M. No caso de várias peças intermediárias, designa-se respectivamente de dentro para fora, Ml M2, etc. Por exemplo, buchas de bronze, cones Morse, etc. (Fig. 2.6). 1- E N G R E N A G E M 2 - B U C H A D E B R O N Z E 3 - E I X O Figura 2.6 Peça exterior, intermediária e interior JOGOS E INTERFERÊNCIAS Após a conceituação precedente, consideram-se os diversos tipos de ajustes possíveis de serem obtidos com o acoplamento de duas peças, dependendo da variação dimensional das medidas efetivas da peça exterior e interior, dentro das medidas máximas e mínimas. As duas variações possíveis de acoplamento serão 1) com jogo 2) com inter- ferência. A seguir, são dadas as definições: JOGO S. Em um ajuste, é a diferença entre a medida interior da peça exterior (por exemplo, furo) e a medida exterior da peça interior (por exemplo, eixo), sempre que a medida real da peça exterior seja maior que a medida real da peça interior (Fig. 2.7). Figura 2.7 Jogo entre duas peças JOGO MÁXIMO S . É diferença entre a medida máxima da peça exterior (furo) e a medida mínima da peça interior (eixo)-Fig. 2.8. Tomando-se como exemplo o ajuste supracitado, teremos: furo: 25,15, S „ = 0,30mm. eixo: 24,85, 8 SK 77777 i SQ - Figura 2.8 Jogo máximo ( S G ) e jogo mínimo (S K ) JOGO MÍNIMO Sk. Diferença entre a medida mínima da peça exterior (furo) e a medida máxima da peça interna (eixo); (Fig. 2.8). INTERFERÊNCIA U. Etn um ajuste, é a diferença antes do acoplamento entre a medida interior da peça exterior e a medida exterior da peça interior, sempre que a primeira é menor que a segunda. Uma interferência deve portanto ser considerada como um jogo negativo (Fig. 2.9). INTERFERÊNCIA MÁXIMA U . Diferença entre a medida mínima da peça exterior e a medida máxima da peça interior (respectivamente furo e eixo), (Fig. 2.10). Exemplo: eixo: 50,25, _ n furo: 50,00, 8 ~ ' INTERFERÊNCIA MÍNIMA Uk. Diferença entre a medida máxima da peça exterior e a medida mínima da peça interior (Fig. 2.10). Exemplo: eixo: 50,15, — u Figura 2.9 Interferência entre duas peças furo: 50,10, U* ~ Figura 2.10 Interferência máxima (U G) e interferência mínima (UK) TOLERAIMCIA DE AJUSTE Tp Tolerância de ajuste T é a variação possível do jogo ou da interferência entre as peças que se acoplam. a k s g + u g UG-UK por exemplo: eixo 50+°;^ furo 50+°; T„ oo u g ~ u k = 0,25-0,05 = 0,20 mm, donde, pode-se concluir que a tolerância de ajuste Tp é igual à soma das tole- râncias da peça exterior e da peça interior (Fig. 2.11). -U- 1 y Ta V l i > / V V~7 'T 1 2 Figura 2.11 Variação da tolerância de ajuste com os respectivos jogos e inter- ferências num ajuste Como por exemplo, para a Fig. 2.12, ter-se-ia, para um ajuste cilíndrico: SK P E C A E X T E R I O R P E C A I N T E R I O R v / / / r7~7- T / T Te T YIZ. T T n = Te + T; Figura 2.12 Tolerância de ajuste para um ajuste cilíndrico ZONA TOLERADA DE AJUSTE. Na representação gráfica, é a zona entre as linhas do jogo máximo ou aperto máximo para o jogo mínimo ou aperto mínimo. Indica tanto a grandeza da tolerância de ajuste como também sua posição em relação â linha S = 0 ou U = 0 (Fig. 2.13). A J U S T E M Ó V E L SG S = 0 u=o" TP A J U S T E 1 N D E T E R M SG UG UK A J U S T E P R E N S A D O Ug Figura 2.13 Zonas toleradas de ajuste — representação gráfica De acordo com as exigências de um ajuste, são diferentes a grandeza e a posição das zonas toleradas de ajuste, A divisão da tolerância de ajuste na tolerância da peça interior (eixo) e da peça exterior (furo), não tem influência sobre o ajuste em si, dependendo do pro- cedimento da fabricação para cada uma das peças. Como será visto a seguir, a padronização dos ajustes para as peças é feita para simplificar a aplicação dos sistemas de tolerância. Há de se considerar que a tolerância de ajuste, como com- posição das tolerâncias individuais, irá determinar o tipo de ajuste para as peças que estão sendo acopladas. CLASSES DE AJUSTES Dependendo da variação dimensional entre duas peças que se acoplam, pode-se ter os ajustes seguintes, conforme a Fig. 2.14. AJUSTE MÓVEL. Ajuste conseguido em acoplamento de peças em que existe jogo, incluindo-se o caso SK = 0. AJUSTE PRENSADO. Ajuste no qual, depois do acoplamento das peças existe pressão ou interferência, incluindo-se o caso UK = 0. AJUSTE INDETERMINADO. Ajuste no qual, segundo a posição das medidas reais e das medidas de acoplamento, dentro das zonas toleradas após o acopla- mento, pode haver jogo ou interferência. SISTEMAS DE AJUSTE Através da conceituação exposta acima, será sempre possível conseguir-se um acoplamento com jogo, interferência ou indeterminado, variando-se conve- nientemente os limites dimensionais da peça exterior (furo), ou interior (eixo). Sob o ponto de vista de organização e emprego, um sistema assim definido não seria prático, visto que possibilitaria variações muito grandes nas dimensões para o mesmo ajuste, provocando dispersões. Assim, foram criados os sistemas de ajuste, que compreendem uma série de ajustes metodicamente estabelecidos com distintos jogos e apertos. Diante dessa sistemática, define-se: SISTEMA FURO-BASE. Sistema de ajuste pelo qual, para todas as classes de ajuste, as medidas mínimas dos furos são iguais à medida nominal. Os eixos são maiores ou menores que os furos onde, para o ajuste desejado, haja necessi- dade de interferência ou folga, respectivamente (Fig. 2.15). Figura 2.15 Sistema furo-base O sistema furo-base é o sistema normalmente adotado para todos os aco- plamentos entre eixos, polias, engrenagens, pelo motivo básico de que é normal- mente mais fácil usinar-se uma dimensão externa do que uma interna. SISTEMA EIXO-BASE. Sistema de ajuste pelo qual, para todas as classes de ajuste as medidas máximas dos eixos são iguais à medida nominal. Os furos são maiores ou menores que os eixos onde, para o ajuste desejado, haja necessi- dade de interferência ou folga, respectivamente (Fig. 2.16). A J U S T E M Ó V E L / / / / / , L _ _ J A J U S T E I N D E T . A J U S T E INDET.. L v A J U S T E P R E N S . v V <J L N H A Z E R O •> / Y 7 ' / / / / / , A o = 0 ^ E I X O B A S E z A o = 0 Figura 2.16 Sistema eixo-base O sistema eixo-base é utilizado, por exemplo, no ajuste da capa externa de rolamentos com carcaças e também no ajuste entre uma bucha intermediária pré-usinada (comprada pronta) com um furo de polia, etc. Os sistemas furo-base e eixo-base, serão estudados nos capítulos poste- riores com mais detalhes, após a introdução dos conceitos de seleção de ajustes pelo sistema ABNT, assim como a escolha das tolerâncias conforme seja neces- sário um ajuste móvel, indeterminado ou com interferência. AJUSTES ISO-ABIMT Introdução A partir dos conceitos fundamentais emitidos no capítulo anterior, desen- volveu-se o conceitode ajustes e tolerâncias adotado por todos os países do sistema métrico, elaborado pela ISO (International Standartization Organizatiort). O sistema de ajustes e tolerâncias ISO, determina três condições características: 1) uma série de grupos de diâmetros de 1 a 500 mm; 2) uma série de tolerâncias fundamentais, ou simplesmente tolerâncias que determinam a precisão da usinagem — existem dezoito qualidades distintas: 3) uma série de posições da tolerância que definem a sua posição relativa à linha zero, ou seja, a classe do ajuste. Considerando-se a qualidade do ajuste juntamente com sua posição relativa à linha zero (classe), pode-se determinar o jogo ou interferência necessários. Diâmetros fundamenta is Serão constantemente utilizadas, nos parágrafos seguintes, tabelas de ajustes, nas quais serão levados em consideração somente alguns números tomados como nominais no seu universo de variações possíveis dos números decimais. A norma de ajustes tem, como primeira preocupação, a normalização dos números sobre os quais serão estabelecidas as respectivas normas de tole- râncias. Em todos os setores onde é possível o emprego de número, surge a necessi- dade de se fixar, para cada característica, a série de valores numéricos capaz de cobrir todas as necessidades com o número menor possível de termos. As principais conseqüências e influências de uma normalização de números para se cotar peças mecânicas, são: a) menor número de itens de ferramentas de corte (brocas. alargadores, fresas, etc.); possibilitando-se, assim, a redução de inventário do ferramental de produção. b) ídem para os itens de ferramental de controle, tais como calibradores, micrômetros, instrumentos universais de medida, etc. As dimensões lineares normais, aplicáveis a medidas de comprimentos, larguras, espessuras, profundidades, diâmetros, etc., f©ram determinadas com base na teoria dos números normais. Estes são termos de séries ou progressões geométricas cuja razão é uma raiz de 10. Através de estudos desenvolvidos por Charles Renard, foram adotadas as seguintes séries, denominadas séries de Renard: 1,5849 ou aproximadamente 1,6; 1,2589 ou aproximadamente 1,25: 1,220 ou aproximadamente 1,12: 1,0593 ou aproximadamente 1,06. Assim, o desenvolvimento das diversas séries dará os seguintes resultados: Série R 5 - 1 - 1,6 - 2,5 - 4 - 6,3 - 10 - 16 - 25 - 40 - 63 - 100 - 160 - 250 - - 400 - 630 - 1 000 . . . Série R 10 - 1 - 1,25 - 1,6 - 2 - 2,5 - 3,15 - 4 - 5 - 6,3 - 8 - 10 - 12,5 - 16 - 20 - - 25 - 31,5 - 40 - 50 - 63 - 80 - 100 - 125 - 160 - 200 - 250 ~ 315 - - 400 - 500 - 630 - 800 - 1 000 . . . Série R 20 - 1 - 1,12 - 1,25 - 1,4 - 1,6 - 1,8 - 2 - 2,24 - 2,5 - 2,8 - 3,15 - 3.55 - _ 4 - 4,5 - 5 - 5,6 - 6,3 - 7,1 - 8 - 9 - 10 - 11,2 - 12,5 - 14 - 16 - - 18 - 20 - 22,4 - 25 - 28 - 31.5 - 40 - 45 - 50 - 56 - 63 - 71 - 80 - - 90 - 100 - 112 - 125 - 140 - 160 - 180 - 200 - 224 - 250 - 280 - 315 - 355 - 400 - 450 - 500 - 560 - 630 - 710 - 800 - 900 - 1 000 . . . R 5 — série de razão 10 = R 10 — série de razão l° / lÕ = R 20 - série de razão ^ /TÕ = R 40 — série de razão W~1Õ = Série R 40 - 1 - 1,06 - 1,12 - 1,18 - 1,25 - 1,32 - 1,4 - 1,5 - 1,6 - 1.7 - 1,8 - 1.9 - - 2 - 2,12 - 2,24 - 2,36 - 2,5 - 2,65 - 2,8 - 3 - 3,15 - 3,35 - 3,55 - - 3,75 - 4 - 4,25 - 4,5 - 4,75 - 5 - 5,3 - 5,6 - 6 - 6,3 - 6,7 - 7.1 - - 7 , 5 - 8 - 8 1 5 - 9 - 9 , 5 - 1 0 -10 ,6-11 ,2 - 11 ,8-12,5-13,0-13,2-14 - - 15 - 16 - 17 - 18 - 19 - 20 - 21,2 - 22,4 - 23,6 - 25 - 26,5 - 28 - - 30 - 31,5 - 33,5 - 35,5 - 37,5 - 40 - 42,5 - 45 - 47,5 - 50 - 53 - - 56 - 60 - 63 - 67 - 71 - 75 - 80 - 85 - 90 - 95 - 100 - 106 - 112 - - 118 - 125 - 132 - 140 - 150 - 160 - 170 - 180 - 190 - 200 - 212 - - 224 - 236 - 250 - 265 - 280 - 300 - 315 - 335 - 375 - 400 - 425 - _ 450 - 475 - 500 - 530 - 560 - 600 - 630 - 670 - 710 - 750 - 800 - - 850 - 900 - 1 000 . . . Na série R 10, encontram-se todos os termos da série R5 ; na série R 20, encontram-se os das séries R 5 e R 10; na série R 40, os das séries R 5, R 10 e R 20. A série R 5 é denominada primária, enquanto as outras são denominadas intercaladas . Os números normais, também denominados números de Renard, foram escolhidos entre os membros da série R 40. Os números acima de "6" são arredon- dados de forma que resultem sempre inteiros, adotando-se ainda, o máximo pos- sível de números pares e múltiplos de "5". Para se cotar peças mecânicas, deve-se sempre dar preferência aos números da série R 5, seguindo-se os da série R 10: 1 - 1,1 - 1,2 - 1,4 - 1,6 - 1,8 - 2 - 2,2 - 2,5 - 2,8 - 3 - 3,5 - 4 - 4,5 - 5 - 5,5 - - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 14 - 16 - 18 - 20 - 22 - 25 - 28 - 32 - 36 - 40 - - 45 - 50 - 56 - 63 - 70 - 80 - 90 - 100 - 110 - 125 - 140 - 160 - 180 - 200 - - 220 - 250 - 280 - 315 - 355 - 400 - 450 - 500 A partir desses números normalizados, a norma ABNT NB-86, fixa os gru- pos de dimensões utilizados para escolha de ajustes; (Tab. 2.1). Entende-se que para todas as dimensões, compreendidas num mesmo grupo, os valores das tole- râncias e das diferenças são iguais. Tabela 2.1 %upo de dimensões 0 até 1 mm 100 120 1 3 120 140 3 6 140 160 6 10 160 180 10 14 180 200 14 18 200 225 18 24 225 250 24 30 250 280 30 40 280 315 40 50 315 355 50 65 355 400 65 80 400 450 80 100 450 500 Para a fixação dos grupos, foram adotados os seguintes critérios: • para dimensões compreendidas até 180 mm, a divisão é baseada nos valores aceitos nas normas de tolerâncias e ajustes de vários paises; 9 para dimensões entre 180 e 500 mm, os valores limites dos grupos são baseados nos dos números normalizados da série Renard R 10, de razão 10 = = 1,26. A série dos valores limites dos sucessivos grupos é, pois, a seguinte: 1 - 3 - 6 - 10 - 18 - 30 - 50 - 80 - 120 - 180 - 250 - 315 - 400 - 500 . . . ; • entretanto, para atender os casos de ajuste com grande folga ou grande interferência (de a a c e r a zc, ou A a C e R a ZC), é prevista uma intercalação para cálculo dos afastamentos de valores intermediários que, a partir de 140 mm, correspondem aproximadamente aos números da série Renard R20, de razão igual a 1,12. A série completa passa a ser, pois, conforme prevista na Tab. 2.1: 1 — 3 — — 6 — 10 — 14 — 18 — 24 — 30 — 40 — 50 — 65 — 80 — 100 — 120 - 140 - 160 - 180 - - 200 - 225 - 250 - 280 - 315 - 355 - 400 - 450 - 500 . . . Entende-se que, para a mesma precisão, a tolerância deverá ser maior quanto maior for o diâmetro da peça. Por exemplo, um erro de 1 mm numa peça de 5 mm, é inadimissível, porém passa a ser bastante razoável se esta mesma peça tiver uma dimensão de 500 mm, dependendo de sua aplicação. As tolerâncias são funções da medida nominal, aumentando á medida que esta aumenta, segundo uma parábola cúbica, e não linearmente. São utilizados os sistemas de eixo-base e furo-base, ambos com os mesmos ajustes, sendo equivalentes entre si. A linha zero é o limite inferior para as zonas toleradas no sistema furo-base e o limite superior para as zonas toleradas no sistema eixo-base. As diferenças nominais, as medidas nominais e as medidas limites das peças são grandezas teóricas, dentro das quais devem-se encontrar as dimensões das peças, incluindo-se os erros de medida dos fabricantes. Portanto as dimensões- -limites das peças não devem ser ultrapassadas em ponto algum. Ressalte-se que a temperatura de referência, ou seja, a temperatura em que devem estar os instrumentos de medida e as peças, é de 20 °C. Qualidade de trabalho — tolerâncias fundamenta is É previsto pelo sistema de tolerâncias para cada zona de medida nominal, 18 graus de tolerância, denominadas como tolerâncias fundamentais. Cada grau é denominado qualidade, referindo-se sempre o conceito de qualidade à tolerância da peça isolada. Define-se como base das tolerâncias a chamadaunidade internacional de tolerância. / = a N: D -••• h D. (2.1) onde a) o segundo termo b D leva em conta a inexatidão de medida, originada por deformação elástica, diferença de temperatura, etc., aumentando linear- mente com o aumento de D; b) D (mm) é a medida geométrica entre ambos os limites da zona de medidas nominais. Experimentalmente fixou-se: a = 0,45, b = 0,001, donde sai a fórmula geralmente utilizada: f = 0,45 + 0,001 D, (2.2) onde i = (fim), D = (mm). A unidade fundamental de tolerâncias i é designada por IT (Iso Tolerance). Acrescente-se que essa fórmula é aplicável para o cálculo das qualidades IT 5 a IT 16. Além disso, ela foi calculada empiricamente baseada em tabelas experi- mentais de diversos países, levando em consideração o fato de que, para as mesmas condições de fabricação, a relação entre os valores dos erros de fabri- cação e o diâmetro varia de acordo com uma função parabólica. As séries de tolerâncias fundamentais válidas para a zona de medidas nomi- nais, designam-se por IT 1 até IT 16 e são escalonadas como se segue: a partir de IT 6 os valores da qualidade são múltiplos da unidade fundamental de acordo com uma progressão geométrica de razão 1,6 (série R 5, fator y i Õ ) , de forma que cada qualidade tem uma tolerância 60% maior que a qualidade imediatamente inferior. A qualidade IT 6, por exemplo, é IT6 = 10 IT 1 = 10 i. Assim, tem-se a relação entre os diversos graus de tolerâncias, expressos segundo a Tab. 2.2. Tabela 2.2 Tolerâncias fundamentais em função de i IT 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 16 Unidade de tolerância 10 16 25 40 63 100 160 250 400 640 1 000 Pode-se observar que, para as séries de tolerâncias fundamentais IT 6 a IT 11, os valores foram determinados segundo a fórmula da unidade de tolerância. Além disso, os valores IT 12 a IT 16 são dez vezes maiores que os valores IT1 a JT11. A sua aplicação destina-se a ajustes onde não é exigida grande precisão. Os valores de JT para as qualidades de 1 a 5, inclusive, não seguem lei mate- mática alguma. Os valores de IT 5, aproximadamente igual a 7i, representam um valor um pouco maior ao equivalente da série R 5, com razão 1,6. Baseando-se em valores experimentais, a norma ISO R-236 adota as rela- ções lineares seguintes para o cálculo de IT 1, /TO e IT l: IT 01 = 0,3 + 0,008 D; IT 0 = 0 , 5 + 0,012 D; IT 1 = 0,8 + 0,020 D; CD K o K a) "D 3 CT 10 "D C O E tu T3 C 3 O h- co CN 0) -Q CD -S « T3 eu lO « «0 2 e a o 2 E C3 =5 O o O O o o O o o o o O o 1 o IO O O o o o o o o o O o 1 CO CT1 CO CD 02 CM IO a> CM CO o T— CN CN CM CO CO o o O o o O o O O o o o o 1 o 00 00 o "tf o o o O LO o o o 1 "tf " t f LO r^ CO o CN CO CO T— CO IO r- CN CN CM o o o o o o O O o o o O o j LO o CD CO CN CN f^ o LO o o LO 1 CN CO CO •tf IO CO r-. CO o 1- CO LO * - v- *— O o O o o O o o o o o o o 1 "tf 00 CN CO CD CD CO CN r— O) r^ CN CN CO CO t LO CO 00 00 cn o o O o o O o o o o o o o I o CN LO CO IO o LO o CD CN r-- CO X— CN CM CO CO t LO LO CD o o LO O o o O o o o o o o o to CD p- O) v- CO CD a> CN LO <35 CN CD o r- •t— CN CM CN CO CO t o O 00 00 o •tf O o O o LO o o o t IO r» 00 O CN CO 00 00 LO \— T— T~ CN CN CM IO IO o CO 00 CN CN P- o LO o O LO CN CM CO CO •tf LO CO 00 o x— 00 "tf LO t~ *— •tf " t f 00 CN CO cn CO ro CN 05 CN CN CO CO LO CO 00 00 CD O o CN LO 00 LO O LO o CO CN r^ CO T— CN CM CO CO LO LO CO CD CO 00 Oi *— CO CO a> CN LO a> CN CD o x— CN CN CN CO CO "tf •tf LO CD CO Oi CO LO 00 o CO LO r-» T~ T— CN CM CN CN CO CO "tf " t f LO CO as O CN CD CO o CN IO LO CN CN CN CN CO "tf t LO CD CO o CN CO LO CN CN IO LO LO LO T~ x— CN CN CN CO t LO 00 CD o 00 00 O O CN LO iq LO LO LO o o ^ T— CN CM CO CD CO LO LO CO CO 00 O o CN LO o O o o o ^ ^ CN CO t LO CD CO CO "tf «tf LO CD CD 00 O CN LO o o o o o O O o ^ CN CN CO •tf CO CD o 00 o O o o o o LO o o CO IO 00 CM 00 IO ^— o o CN CO LO •CD < *— CO CD o CO O o O o o o LO o (— CO LO 00 CM 00 LO ,— o O CM CO "tf O 2 <o P O O õ •S ° T3 Q> T3 ® <0 "D XI <0 'c "5 3 C 3 to "O ro O 'o. "> c 5 3 Q. p õ £ E w n O ° •n ,t0 3 t/> o "5 to r u g o E «o ca to XJ lo E K ® S8 "S o to js ~ I co a> •s S .!= fe .2 p « » ç (/) to tu "S "O E c to ® £ E o 3 to tn to •a c 3 <n .2 to S o c « . -c te aj to o = -o to CO «o 3 -a to C •U to ro 3 « -a a ° -§ > <5 C/J o < S to .a < onde [ / T ] = mícrons, [ D ] = milímetros. Os valores de IT 2 a IT 4 foram determinados interpolando-se geometri- camente os valores de IT 1 a IT 5. Assim, foram calculadas, a partir das considerações acima, as tolerâncias IT correspondentes a cada grupo de dimensões, de acordo com a Tab. 2.3. O grupo de dimensões pode estar subdividido em faixas menores, de acordo com a necessidade de aplicação. Por exemplo, o grupo [18-30] pode-se subdi- vidir em [18-24] e [24-30], ainda segundo a norma NB-86. As classes ' 7 T I a IT4", são empregadas principalmente para a cons- trução de calibradores, se bem que podem ser empregadas em peças onde haja necessidade de precisão especial. Paralelamente, na construção de calibradores para peças bastante gros- seiras, podem ser utilizadas as qualidades IT 5 a IT1. As qualidades IT 5 a IT 9 são empregadas na grande maioria das constru- ções mecânicas, sendo que na construção de média precisão, são adotadas as qualidades / T 7 e IT 8. Para as barras trefiladas, empregam-se principalmente as qualidades 9 e 11, sendo as mais comuns no mercado, as barras com qua- lidade 11. Podem ainda ser fabricadas com qualidade 8, porém somente por enco- menda e em quantidades razoáveis. Sua utilização só se justifica quando o número de peças a ser fabricada é muito grande e garante-se a eliminação de operações principalmente de torno. É o caso geralmente empregado em pinos e eixos de pequenas dimensões utilizados na indústria automobilística, onde a utilização destas barras simpli- fica a produção, com a eliminação de várias operações. As qualidades IT 12 a 16 são empregadas para peças fundidas, soldadas ou barras laminadas. É o que mostra o esquema a seguir. Aplicação das qualidades fundamentais Para peças isoladas Principalmente para ajustes 01 0 1 2 3 4 6 7 9 10 Para tolerâncias maiores de fabricação 11 12 13 14 15 16 Zonas t o l e r a d a s para m e d i d a s e x t e r i o r e s (e ixos) e m e d i d a s i n t e r i o r e s ( f u r o s ) INTRODUÇÃO O sistema ISO prevê uma série de zonas toleradas para medidas exteriores (eixos) e para medidas interiores (furos). É bom ressaltar mais uma vez que os conceitos aqui emitidos valem para medidas interiores e exteriores de um modo geral. Assim, para exemplificar, a largura de um canal de chaveta é uma medida interior, enquanto a largura da chaveta corresponde a uma medida exterior. A zona tolerada em representações gráficas é a localizada entre as linhas que indicam as medidas máxima e mínima, como nas Figs. 2.17 e 2.18. ZONA T O L E R A D A / A / / / / / / / / / / / / / ^ / M E D I D A I N T E R I O R ( F U R O ) M E D I D A MÍNIMA / / / / / / / / / / / / / A M E D I D A M A X I M A M E D I D A IN TERÍOR Figura 2.17 Zona tolerada para medidas interiores ZONA DE V. M A X I M A M E D I D A E X T E R I O R ( E I X O ) ZONA DE T O L E R Â N C l X MEDIDA M A X I M A M E D I D A M Í N I M A Figura 2.18 Zona tolerada para medidas exteriores POSIÇÃO DAS ZONAS TOLERADAS — REPRESENTAÇÃO GRÁFICA A posição das zonas toleradas com relação â linha zero, são designadas por letras, minúsculas para medidas exteriores (eixos) emaíusculas para medidas interiores (furos). A amplitude da tolerância fundamental correspondente indica-se por números que caracterizam a qualidade (qualidade de 1 a 16). Para sua caracterização são empregadas as seguintes letras: Para atender casos especiais, prevêem-se, também pela ABNT NB-86, classes especiais, como CD; EF; FG; JS; ZA; ZB; ZC para furos, existindo as mesmas classes para eixos. De acordo com a Fig. 2.19, as zonas toleradas de a a g encontram-se. abaixo da linha zero, para medidas exteriores (eixos) e A a G encontram-se acima da linha de centro para medidas inferiores, sendo a e A as mais afastadas. As zonas k a z se encontram acima da linha zero (K a Z) abaixo da linha zero, sendo 2 (Z) a mais afastada. As zonas h limitam a linha zero no seu limite superior, enquanto as zonas H limitam a linha zero no seu limite inferior. As zonas j e J são cortadas pela linha zero. Destaca-se o fato de que as zonas toleradas j, k (para peças exteriores) e J, K (para peças interiores) podem ficar acima 011 abaixo da linha zero respecti- vamente, "dependendo da amplitude de cada uma de suas qualidades. para eixos — medidas exteriores ab cdefgh jk mnprstuvxyz ; para furos — medidas interiores ABCDEFGHJKMNPRSTUVXYZ POSIÇÕES DOS CAMPOS OE TOLERÂNCIA -300"+ | • 250 -• -200 -- •150 •- -100 -- , 50 -- FUROS IDE 6 A lOmml 50 -- - 1 0 0 • 100"-- - 50 -• -100 -150 • • - 2 0 0 -- -250 • • EIX0SI0E6 ALOMML c u í -300 Figura 2.19 Posição das zonas toleradas com relação à linha zero Tais zonas, como será visto posteriormente, determinam os chamados ajustes indeterminados. As letras, justamente com os números designativos das qualidades, formam a notação das zonas toleradas. Assim, uma zona de tolerância é designada pela sua letra, e o número que caracteriza a qualidade da usinagem é colocado imediatamente após a letra. Assim, por exemplo, /ill significa uma zona de tolerância para medidas exteriores (eixos), começando na linha de centro e situada no lado negativo, de acordo com o afastamento determinado pela qualidade 11 {IT 11). As notações são utilizadas em desenhos, literaturas e para gravação em calibres. Sistemas de ajuste Duas peças lisas que penetram uma em outra para formar uma montagem, ou entrar na composição de um conjunto mecânico, constituem o que se cha- mava, antes de se padronizar os sistemas de ajustes, conjunto, visto que uma peça precisava ser ajustada à outra. Depois da introdução das normas, esta palavra mudou para ajuste, no qual as partes ajustadas têm a mesma cota nominal, dependendo, então a dimensão real de cada uma das peças, das tole- râncias adotadas, segundo a natureza do ajuste desejado. Num ajuste, existe sempre a peça externa e a peça interna. No caso da Fig. 2.20, a peça 2 é a externa e a peça 1 é a interna. As dimensões de ajuste das peças são: ABREVIATURAS INTRODUÇÃO peça l - 5 0 : ® peça 2 - 5 0 : ° : ° » + 0 , 0 3 4 ' + 0 ,025 + 0,00 • Figura 2.20 Ajuste entre peça externa e interna As duas peças têm, portanto, a mesma medida nominal, porém tolerâncias diferentes: 0,025 mm ou 25/im para a peça 2, e 0,016 mm ou 16/rai para a peça 1. Para facilidade de uso, é comum que a cota nominal venha acompanhada de letras e números designativos do ajuste em um sistema normalizado. Assim, para o exemplo citado, teríamos a notação de peça 1 - 50/-6, peça 2 - 50 H1. Este sistema de normas será desenvolvido com o conceito de sistemas de ajuste. Assim, o conceito de zonas toleradas é empregado em primeiro lugar para ajustes. Ter-se-iam para eixos as qualidades 5 a 11 e para furos as qualidades 6 a 11, para as construções mecânicas usuais. No entanto, as zonas toleradas podem ser utilizadas para outros fins, como por exemplo, para definir tolerâncias de fabricação para peças isoladas, tais como peças laminadas, trefiladas, forjadas, ou ainda, comprimentos de parafusos, altura de porcas, distâncias de face, assim como qualquer medida de uma peça acabada. FURO-BASE E EIXO-BASE Ainda que pelo sistema ISO seja possível acoplar livremente distintos furos e eixos, não havendo uma obrigatoriedade rígida a um sistema, é no entanto conveniente na sua aplicação, a utilização de somente um sistema: ou furo-base ou eixo-base. No sistema furo-base, a linha zero é o limite inferior da tolerância do furo, sendo que, no sistema eixo-base, o limite superior da tolerância do eixo é tam- bém a linha zero. Conclui-se, portanto, que os furos H no sistema furo-base são os furos-base, sendo que os eixos variam de a a para o sistema eixo-base os eixos h são os eixos-base, variando-se os furos de A a Z. Conclui-se, portanto, que para o sistema furo-base, a dimensão mínima do furo é sempre igual à medida nominal, sendo o ajuste conseguido pela varia- ção das dimensões do eixo (Fig. 2.21). Para o sistema eixo-base, a dimensão máxima do eixo sempre igual à medida nominal (diferença superior nula). Os ajustes necessários (jogo ou interferência) são conseguidos através da variação dos furos (Fig. 2.22). SISTEMA MISTO Deve-se adotar normalmente o sistema de furo-base, e mais raramente o sistema eixo-base, ambos normalizados pelas normas ISO, DIN e ABNT. Em casos excepcionais, pode ocorrer a necessidade, (para algumas empresas, com aplicações totalmente particulares) da utilização de um sistema misto, no qual se obtêm os jogos ou interferências fazendo variar os limites dos furos e dos eixos. A tolerância passa a ter, portanto, uma posição qualquer, diferentes de H eh. a 8 o o o o o O A o A V o </) in l/ l in X X z < z < 2 2 O o o o o o O O CS O O O "D A =» x < K o LU o O "D x X < < LL CE Ge UJ UJ f— H- z z X < 3 u: cr UJ It? AJUSTE COM FOLGA EIXOS a.b.c.d. e.f. g t i i A J U S T E S M I N A D O S I N D E T E R - E I X O S j.h ,m,n I I L I N H A Z E R O A J U S T E S P R E N S A D O S E I X O S p,q , r ,s , f .u ,x ,z Figura 2.21 Variação possível dos eixos com sua respectiva qualidade IT no sistema furo-base A J U S T E COM F O L G A furos A.B.C.D.E F, G A J U S T E INDETERMINADO F U R O S J.K.M.N A J U S T E P R E N S A D O E I X O S P.Q.R.S.LU.X.Z Figura 2.22 Variação possível dos furos com sua respectiva qualidade IT no sistema eixo-base A ISO prevê normalização para certos elementos de material ferroviário, tais como MS/f8, All/cll, £>8/cl2, D8/dl2. É também o caso para utilização em ajustes de furos estriados e canais de chaveta. Do mesmo modo que nos sistemas furo e eixo-base, é possível obterem-se ajustes com jogo, indeterminado e com interferência. Assim, tem-se: + 0,005 - 0,025 50 M8//8 50 - 0.034 50 - 0.064 — ajuste indeterminado - 0,009 + 0,012 60 iV7/'J6 60 - 0,039 60 - 0,007 — ajuste com interferência + 0.550 + 0.150 70 All/cll 70 + 0,360 70 + 0.340 — ajuste com jogo É teoricamente possível a utilização de um ajuste misto com cotas não normalizadas, o que deve sempre ser evitado. DETERMINAÇÃO DAS DIFERENÇAS Para a determinação das diferenças de cada um dos eixos e furos, partiu-se dos eixos do sistema furo-base. . Para estes, formaram-se as séries de diferenças mais próximas da linha zero por fórmulas, e baseadas na prática do emprego de jogos e interferências. As diferenças dos furos foram determinadas de acordo com as dos eixos. Como foram fixadas em primeiro lugar, as diferenças dos eixos do sistema furo- -base a partir de determinadas leis de variação (e somente a partir dele foram fixadas as diferenças dos furos do sistema eixo-base), o sistema furo-base tem certa preferência, porque nele a posição da letra define exatamente a posiçãodo eixo em relação à linha zero. Os eixos com classes de a e h, em todas as qualidades, têm diferenças supe- riores determinadas. Conclui-se daí que, eixos com letras iguais em todas as qualidades, nessa faixa de variação da classe, dentro de uma zona de medidas nominais, têm diferenças superiores iguais, ou seja, igual distância da linha zero. Eixos definidos pelas classes k a z são determinados pelas suas diferenças inferiores. Também neste caso, eixos com letras iguais dentro de uma zona de medidas nominais, terão diferenças inferiores iguais e, portanto, também igual distância da linha zero. Uma regra semelhante é válida para os furos com letras A até H. Visto que podem ser encaradas como imagem especular dos eixos a até h (vide Fig. 2.19). Assim, os furos com as classes citadas, çom uma mesma letra, qualquer que seja a qualidade correspondente, dentro de uma zona de medidas nominais, possuem diferenças inferiores iguais, ou seja, igual distância à linha zero. Para os furos K até Z, não vale esta regra, pois que o tratamento para determinação do tipo de ajuste é diferente, como será visto a seguir. Portanto pode-se afirmar que para furos A até H e eixos a até h, a letra define sempre a diferença mais próxima da linha zero. Para furos K até Z esta afirmação não é válida. As aplicações usuais dos dois sistemas de ajustes estão exemplificadas nas Tabs. 2.4 e 2.5, enquanto os afastamentos de referência para eixos e furos estão determinados na Tab. 2.6. Tabela 2.4 Ajustes para o sistema furo-base Sistema furo-base Furo Eixos usuais H5 s4 r4 p4 n4 m4 k4 h4 .94 « e5 H6 u5 í5 a5 r5 p5 n5 m 5 k5 k6 Í5 /6 h 5 g5 H1 za6 z6 x6 u6 f6 s6 r6 p6 n 6 m6 k6 Í6 h6 g6 fS H8 zc8 zbS zaB z8 s8 u8 í8 s8 h8 h9 n f8 c8 d9 c9 H9 zc9 zb9 za9 z9 x9 u9 í9 h 8 h9 /i11 f8 e9 d10 c10 c11 «10 zc10 z610 za10 z 10 x10 t/10 «11 ZC11 z£11 za 11 z11 x11 h9 Ml era rf11 c11 611 612 a 11 «12 h12 d12 &12 ai 2 «13 A13 c/13 bl 3 a13 Tabela 2.5 Ajustes para o sistema eixo-base Sistema eixo-base Eixo Furos usuais hA S 5 fí 5 PS /V5 MS K 5 «5 G5 F5 h5 U6 TB SB «6 PB /V6 MB Are JB HB 6 6 hB ZA1 Z7 XI W T7 S7 m PI AT7 Ml Kl n Hl G7 F1 h 8 ZC8 ZB8 ZAB za xa UB TB S8 « 8 m n FB £8 0 9 C9 A9 ZC3 ZBS ZAB Z 9 X9 U9 79 « 8 H9 «11 FB £9 D10 CIO C11 M O ZC 10 ZS10 ZAtO Z10 X10 U10 /J11 ZC11 ZB11 Z/511 Z11 X11 « 9 «11 0 9 D11 C11 B11 012 Al 1 M2 «12 012 fí12 /412 hl 3 «13 013 S13 <413 CLASSES DE AJUSTES O sistema de ajustes prevê três classes de ajustes: ajustes móveis ou desli- zantes; ajustes indeterminados; e ajustes prensados ou com interferência. Para ajustes móveis, no sistema furo-base, previram-se eixos de a até h; no sistema eixo-base, furos de A até H. Portanto, dos acoplamentos seguintes, resultam sempre ajustes com folga: dos eixos: a, b, c, cd, d, e, e f , f , f g , g, h, com furo H dos furos: A, B, C, CD, D, E, EF, F, FG, G, H, com eixo h Para os ajustes indeterminados e prensados, nos quais não é possível uma separação a partir de uma determinada letra (pois que o ajuste depende de peça par), estão, para o sistema furo-base, eixos de j a z, e, no sistema eixo-base, furos de J a Z. Pondere-se, portanto, que podem resultar ajustes indeterminados e, com interferência, conforme a posição dos campos de tolerância e as tolerâncias das peças a serem associadas, segundo a seqüência: eixos: j.js, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, v, z, za, zb, zc com furo H; furos: J, JS. K, M, N, P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, AZ, ZB, ZC com eixo h. s s S g s 3 5 s g 1 3 s p 1 s g s s s | 1 1 1 1 + -r + 4 + -r + + -r + + j- O. + + + + + -f * 1 : S 8 -r S 1 4- 8 8 + s -r i 1 1 + 1 -r 0 1 + ! s S 3 £ s 5 n l 8 2 g § g £5 1 g I 8 g 4- -r + + + + + + + + .t + + + + -r + -f- + + + + + s j . s 2 S 6 + + + » 2 -u | 1 § O. + + 1 1 ! s S s S S 3 g 1 I 1 § S 1 1 8 1 1 1 1 + + + -r + + + + 4- + 4- + + + + + + + + + - 8 -r s 4- S + 3 + s 4- 3 + 3 4- s 4- S + 1 s + S + § + s + g + ! 1 1 + 1 ! 1 + I + 1 ã + 5 > I 1 [ í R s s s 4- s + 3 + S + s e + = + § + 8 + 1 + 1 - 1 i -r ! + 1 + ! I = 8 4 a + s 4- u + _ 8 g + S 4 3 - + 5 + K + 1 + S + 1 + a + I + S -f i + s + 1 + 1 i -r - 1 ! ! í ! r i . _ 3 + ã + 8 + s + i + H + i + 3 + 1 + i + 1 + -i- i + 1 + 8 + i + » + • 3 + 3 + r, + fi + g + 3 + S + 3 + c + s -h g + 1 + 1 + s + i + ! + a + s -r 1 + 1 + + S T - £ + + 3 + s + a + 3 + + 5 + s + 3 + s + a + s + s + s + s + 3 + S + 1 + z § + a 4 =• + a + S + s + s 4- S 4- 8 +. . s T 5 + s -r S +- s + s + = + + 3 4- 4- a + E + 8 + ã + R + S + S + te + + o a + 4 + -r + + + 2 + S + a -r a + n + + n = = = = = ' = = = = = = o = X S' s = -r + 4- 4- + + + + + + . + + a í . 1 1 1 ] 1 1 I i i \ 1 & 1 í ! - I 3 ?! I S 1 £ 1 í s i s I 1 ! 1 ! í ; 1 1 T S 1 = í 3 1 g l s. I I JL l + S. = = = = = = = = = = e> o - 1 i 1 1= 1 1 3 i £J 1 ! 2 1 1 S 1 3 1 í 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 i - 1 í 1 1 1 1 ] 1 1 1 1 S 1 3 1 3 1 S í 1 1 1 1 1 1 1 1 1 = 1 É3 1 s 1 fí = 1 s 1 3 1 S 1 S 1 I 1 3 7 S a i = a i 3 1 1 a Í s 1 3 1 S i T s 1 S i 1 i i i 1 3 i § 1 g ! i ! i 1 1 i 1 i ! i 1 1 i ! 1 i 1 i i s i S 1 § 1 s T § 1 8 ! s 1 1 1 s I 1 i 1 i 1 8 i s l 1 1 1 i 1 1 1 I 1 i 1 1 i i 1 1 - i 1 i 1 1 1 i S ! 1 i 8 i 1 1 s I 1 1 1 ! 1 1 i I 1 1 1 1 i 1 1 1 1 1 i 1 1 i i 1 1 sí i s I 1 i § I 1 1 1 i 1 I 1 1 = i 1 1 1 1 i 1 1 § 1 1 [ 1 1 1 1 1 i 1 1 1 i 1 1 g i § a • s 3 S / \ 5 s 2 1 \' - g 3 / __ / S A i i í \ 1 A 1 NI 1 A 1 \» s A 1 \3 1 A 8 i A a N1 i A 1 \'i S A 1 Ml 1 A s Mi 1 A s M! § A 1 Mi 1 A s Ml 1 A 1 Mi 1 A Para se designar o ajuste, enumera-se em primeiro lugar o furo e depois o eixo, seja qual for o sistema adotado. Assim, ter-se-ia 0 27 H l h« o que significa, no sistema furo-base, um ajuste prensado com o furo designado por 0 27 Hl, e o eixo por 0 21 m6. Se o ajuste fosse feito no sistema eixo-base: I 0 27 Ml h6 | furo - 0 21 Ml, o u s e J a • % -,-t ; c eixo - 0 27 h6. AJUSTES M Ó V E I S A folga determinada para estes ajustes deve acompanhar a variação das dimensões das peças. Ressalte-se que, para este caso, ter-se-ão sempre compor- tamentos semelhantes das peças acopladas de dimensões diferentes. Para o cálculo da capacidade de carga admissível e para o julgamento das condições de lubrificação, é necessário considerar tanto a folga mínima como a máxima. Os jogos mínimos, que correspondem a diferenças mais próximas da linha zero, foram estabelecidas através de desenvolvimentos teóricos posteriormente confirmados pelas experiências práticas. A correspondência entre os ajustes e qualidades é dada pela Tab. 2.7. Tabela 2.7 Classificação dos ajustes móveis Eixo Qualidades Furo Ajustes 5 6 Nobre 6 7 Fino 8e í 3 8 e 9 Liso 11 11 Grosso 13 13 De grande jogo Sendo que as diferenças inferiores dos furos de ajuste móvel são iguais às diferenças superiores dos eixos de ajuste móvel, obtêm-se para os ajustes da mesma letra iguais folgas mínimas nos sistemas furo-base e eixo-base, indepen- dentemente da qualidade. Para os ajustes da mesma letra e mesma qualidade, também são iguais as folgas máximas. Existem alguns critérios gerais aplicáveis na escolha de um ajuste com folga: a) precisão de locação do eixo, b) capacidade de carga do mancai, c) suavidade de marcha, d) temperaturas de funcionamento e repouso, e) condições de lubrificação e velocidade de deslizamento, 0 limitação até a um mínimo aceitável das perdas por atrito. Note-se que a velocidade de deslizamento influi na escolha dos ajustes através dos fatores acima enumerados. Há de se notar ainda que os fatores que deter- minam se um conjunto responde a todas estas condições, são: características mecânicas, a rotação do eixo, e a lubrificação. Entretanto, há de se considerar que estes fatores não se comportam da mesma maneira com relação ás condições mencionadas, além do que, a impor- tância relativa daquelas varia conforme o caso. Para a interpretação correta dos fenômenos que ocorrem nos ajustes desli- zantes, é de grande importância um estudo mais apurado sobre a teoria hidro- mecânica da lubrificação, o que não será feito nesta obra por fugir a seus obje- tivos principais. Os ajustes com folga estudados a seguir levam em conta as condições exis- tentes em mancais com lubrificação. Assim, estes podem ser classificados em: Ajustes com guias precisas Nesses ajustes, esperam-se guias precisas entre mancai e eixo, fazendo-se com que as folgas mínimas cresçam lentamente com o aumento do diâmetro. Experimentalmente provou-se que a expressão de variação das folgas mínimas pode ser colocada em função de sua raiz cúbica. As normas ISO e ABNT NB-86 prevêem que, para atender essas condições de ajustes, deve-se adotar: furo-base H — eixo g eixo-base h — furo G quando se terá, para o cálculo da folga mínima folga mínima = 2,5 D0-34, com valores em mícrons. Estão enquadrados neste tipo de ajuste os seguintes casos: • montagens de engrenagens sobre eixos nas quais o momento torçor é transmitido por chaveta ou eixo e cubo estriado; • montagem de polias sobre eixos nas condições anteriores; • idem para montagem de acoplamentos elásticos para a transmissão de momento torçor de um eixo para outro através de chaveta ou estriado: • montagem de aro interno de rolamentos montados em polias ou engre- nagens loucas; • montagem de pinos transmissores de momento torçor onde não possa haver jogo; • montagem de pinos de guia de referência de acoplamento entre duas peças pares. Ajustes com mínimas perdas por atrito e máxima capacidade de carga Ajustes cujos jogos ou folgas, para se conseguir mínimas perdas por atrito e máxima capacidade de carga, crescem com o diâmetro, de modo que o jogo médio aumenta proporcionalmente a uma raiz maior com relação ao diâmetro ( « 0,4). Nesse caso, supõe-se que a temperatura de funcionamento seja aproxi- madamente igual à temperatura de fabricação. Praticamente, ter-se-á uma lei de variação da folga um pouco mais ampla daquelas vistas para ajustes com guias precisas. Tem-se neste caso os seguintes ajustes: eixos / furo H eixos e eixos d furos F eixo h furos E furos D As leis de variação da folga são as seguintes, coincidentes para os sistemas furo-base e eixo-base: eixo / e furo F — folga mínima 5,5 x D 0 ' 4 1 , eixo e e furo £ — folga mínima 11 x D 0 ' 4 1 , eixo d e furo D — folga mínima 16 x D 0 ' 4 1 . Estão enquadrados neste tipo de ajuste todos os acoplamentos onde a folga entre furo e eixo deve ser maior do que no caso anterior para possibilitar desloca- mentos de uma peça em relação à outra, sem grandes perdas por atrito ou redução de carga aplicada. E a aplicação típica de engrenagens ou polias des- lizantes, acoplamentos com discos deslizáveis, sempre em baixa rotação. Estão enquadrados neste "caso também ajustes entre engrenagens e eixos de caixas de câmbio destinadas à transmissão de veículos automotores, na grande maioria dos casos. Ajustes com grandes jogos Em tais ajustes, o objetivo é conseguir bom funcionamento das partes em acoplamento nos casos seguintes: a) Em máquinas de alta velocidade, a fim de obter-se rotação sem vibração do eixo e redução das perdas por atrito. Neste caso devido à alta rotação do eixo, os desvios de forma e posição têm sua influência bastante aumentada, passando a interferir diretamente no ajuste das peças em acoplamento. Assim, desvios de ovalização, conicidade, linearidade, planicidade, paralelismo, perpendicula- rismo, concentricidade, etc., que, em baixa rotação não influem no ajuste entre as peças, passam a ter bastante influência em altas rotações, principalmente em peças de grandes dimensões. É a aplicação típica de rotores de turbina, grandes motores elétricos, etc. b) Em máquinas, cujas temperaturas em regime de funcionamento, devam ser consideravelmente maiores que as temperaturas de fabricação. Neste caso, os ajustes determinados à temperatura ambiente deverão prever folgas aparente- mente grandes, as quais irão diminuindo à medida que todo o conjunto comece a atingir a temperatura de regime. Aplicam-se, nesse caso, ajustes para redutores que trabalham em altas temperaturas, tais como fundição, laminação, siderúr- gicas, trefilações, etc. c) Onde a aplicação não exija grandes precisões, tais como máquinas e implementos agrícolas. Ainda de acordo com as normas ISO e ABNT, tais ajustes são: eixos c, b e a para furos H, e eixos h em furos C, B, A. As leis de variação das folgas mínimas para estes casos, para os sistemas furo- -base e eixo-base, são: eixo c e furo C — 52 D0,2 para D ^ 40 mm 95 + 0,8 D para D > 40 mm eixo b e furo B - 140 + 0,85 D para D < 160 mm 1,8 D para D > 160 mm eixo a e furo A — 2,65 + 1,3 D para D ^ 120 mm 3,5 D para D > 120 mm d) Ajustes apropriados para uniões, cujas peças não giram continuamente ou são sujeitas apenas a rotações parciais. e) Ajustes para peças de movimento alternativo ou guiados entre si, tais como peças telescópicas, etc. Para os casos d e e, os ajustes serão adotados segundo as circunstâncias existentes. Em todos os tipos de ajustes folgados citados acima, onde seja adequada uma lubrificação, já está levada em conta nos ajustes recomendados, a espessura do filme de lubrificantes. Partindo-se das diferenças superiores e inferiores fixadas conjuntamente com as tolerâncias fundamentais das diversas qualidades, pode-se formar um grande número de campos de tolerância de eixos e furos com ajustes com folga. Entretanto, para limitação das aplicações de um modo mais sistêmico, foi feita uma seleção de modo a atender as neces- sidades correntes da mecânica, conforme indicação das Tabs. 2.8 e 2.9. Nos casos particulares, ou em outras aplicações, podem ser calculadas as diferenças dos eixos e dos furos a partir das folgas mínimas fixadas e das Tabela 2.8 Ajustes com folga — furo-base Furo-base Eixo H5 M £4 #|/5 e5 d5 — — — HQ h5 <75 f6 e6|e7 dQ\dl — — — Hl /?6 56 n e8|e9 dQ\d9 c8|c9 bS\bQ 39 H8 hl\h8 gi /8| f9 — c/10 — — — «11 hl 1 — — — c/11 c11 bl 1 311 Eixo-base Furo M H5 G5 F5 — — — — — h5 H6 G6 F5 £5 — — — — h6 Hl G1 F6 £6|£7 D6\ü7 — — — hl «8 — F1 £8 D8jD9 C8|C9 B8\B9 49 hB G7 FB\FQ £9 010 — — — h9 mo — — £10 — — — — Ml W11 — — — D11 C11 fí11 ,411 tolerâncias da qualidade desejada. Entretanto, tais furos e eixos só devem ser empregados quando não são suficientes as combinações de ajustes indicados nas Tabs. 2.8 e 2.9. AJUSTES I N D E T E R M I N A DO S Os ajustes indeterminados são os compreendidos entre os ajustes móveis e os prensados. Neste tipo de ajuste, pode-se ter folga ou interferência indiferentemente, dependendo das dimensões reais das peças (Fig. 2.2,3). Porém, essas folgas ou interferências são mínimas, pois as dimensões das peças podem variar em torno da linha zero, de uma quantidade muito pequena. Retomando-se a Fig. 2.23, verifica-se que: a) adotando-se a dimensão maior do furo (peça exterior) e a dimensão menor do eixo (peça interior), obter-se-á um jogo positivo, e portanto, folga; b) adotando-se a dimensão menor do furo (peça exterior) e a dimensão maior do eixo (peça interior), obter-se-á um jogo negativo, e portanto, inter- ferência. Conclui-se, portanto, que, dependendo das dimensões obtidas no furo e no eixo durante a fabricação das peças, ter-se-á indiferentemente folga ou inter- ferência. Nos ajustes indeterminados, existem campos de tolerância apenas dos eixos de qualidades 4, 5, 6, 7, 8. Para o cálculo das diferenças inferiores dos eixos servem as fórmulas seguintes: eixo k, 0,6 y~D; eixo m. 2.8 $ D: eixo n, 5 x D0-3 4 ; onde D é dado em mm e representa a média geométrica dos limites de uma zona de medidas nominais, e as diferenças em mícrons. Também neste caso, foram arredondados os valores numéricos em con- cordância com determinadas regras. O eixo m6 mostra pequenas irregularidades, já que foi colocado sua diferença superior coincidindo com a diferença superior do furo Hl. Para os eixos j- de qualidades 5-6-7, foram determinadas as dife- renças inferiores de acordo com a experiência, sem vinculação a nenhuma fórmula. Os eixos de qualidade j5 e j6. foram estudados principalmente levando-se em consideração as necessidades de montagens de rolamentos. Experimental- mente, evitou-se um aumento excessivo das diferenças inferiores, a fim de limitar os esforços e deformações provenientes do acoplamento entre o aro interior do rolamento e o eixo, devido à falta de rigidez inerente à sua construção. Além disso os desvios de forma e posição necessários são sempre bastante estreitos, para possibilitar seu bom desempenho. As diferenças superiores dos eixos, para os ajustes indeterminados, foram calculadas a partir das diferenças inferiores e das tolerâncias fundamentais. As diferenças para os furos fixaram-se de tal modo que para os ajustes indeterminados correspondentes ao sistema furo-base e ao sistema eixo-base, obtem-se sempre o mesmo jogo ou interferência, supondo-se sempre que os furos, para o ajuste indeterminado, se acoplem sempre ao eixo da qualidade imediatamente mais precisa. Assim, o ajuste H7/m6, corresponde exatamente ao ajuste /i6/M7, Fig. 2.24. A troca das qualidades do eixo e do furo daria lugar a outro tipo de ajuste. Nos ajustes indeterminados com eixos ml poderia resultar, como conseqüência das grandes tolerâncias de ajuste, tanto um jogo como um aperto significativo. Como as diferenças dos eixos ;' e m, assim como dos furos J e M, aproxi- mam-se demasiadamente para medidas nominais pequenas, foram suprimidos os eixos k e os furos K intermediários. Os ajustes indeterminados são utilizados quando é necessário grande pre- cisão de giro sem que possa arriscar qualquer excentricidade devido à folga resultante, ou ainda quando existe variação de esforço ou de temperatura durante o funcionamento. O momento torçor deve ser transmitido através de elementos mecânicos auxiliares, tais como chavetas. pinos, estrias. buchas, etc. Assim, para os ajustes h6/M7 + 2\M JOGO 13// Figura 2.24 Equivalência entre os ajustes indeterminados nos sistemas eixo-base e furo-base k e j, tem-se o caso de ajustes indeterminados com jogo ou aperto com tendência ao jogo, ou seja, o jogo médio, é sempre positivo. Devem ser colocados no lugar com fraca prensagem, e podem ser desmontados sem provocar deterioração das superfícies de contato. São ainda utilizados para aplicações com grande precisão de giro, com carga fraca e direção indeterminada da carga. São os casos de assentos de rolamento em máquinas de alta velocidade, ventiladores montados com chaveta, pinhões em pontas de eixo-árvore de máquinas-ferramentas, etc. Para os ajustes m e n, correspondentes a uma grande precisão que dão jogo ou aperto com tendência ao aperto, o jogo médio é sempre negativo. A utilização é reservada para aplicações onde a carga aplicada é maior, ou ainda existe um aumento progressivo da temperatura de funcionamento. Neste caso, os apertos devem predominar para compensar as deformações elásticas. É o caso de aplicação de peças móveis entre si, que podem ser montadas ou desmontadas com martelo sem danificação das superfícies. Esse ajuste é aplicado em cubos de rodas, mancais em suportes, uniões facilmente desmon- táveis de cubos em eixos através de lingüeta de arraste. A seleção de ajuste indeterminado específico depende, quando não existem as variações citadas anteriormente, da freqüência de desmontagem das peças acopladas durante a operação regular. Assim, em máquinas-ferramentas, engre- nagens de mudança de velocidade ou avanço são constantemente trocadas na se- leção de avanços e rotações adequadas para uma determinada usinagem. Neste caso, deve-se optar por um ajuste indeterminado tendendo a folga, por exemplo j ou k nos eixos. Se tais engrenagens são raramente trocadas (3 a 5 vezes durante a vida útil da máquina), poder-se-ia optar por um ajuste indeterminado tendendo à interferência. Os ajustes com jogo médio negativo (tendendo à interferência), são utili- zados com vantagem quando as peças acopladas são sujeitas a cargas de choque. Neste caso, o atrito entre as peças resultante da interferência, poderá parcial- mente livrar as chavetas, estrias e embreagens dos efeitos diretos das cargas de choque. Há que sempre se levar em consideração que os ajustes indeterminados, por possuírem diferenças inferiores e superiores (para furos e eixos) muito pró- ximos da linha zero, são sempre de grande precisão, necessitando, na maioria dos casos, de equipamentos de usinagem mais refinados. Assim, para a usinagem de furos e eixos para estes ajustes, será sempre necessário, além de retíficas cilíndricas externas e internas, ferramental de calibragem com bastante precisão, quando se trabalha em regime de produção seriada. Se a produção não for seriada, onde é comum a utilização de instrumentos universais de medição na produção, serão necessários micrômetros externos e internos de precisão. O bom desempenho das peças acopladas num ajuste indeterminado depende essencialmente da qualidade da fabricação empregada nas peças isoladas. AJUSTES PRENSADOS Os ajustes prensados são todos aqueles nos quais os diâmetros dos eixos são sempre maiores que os diâmetros dos furos, não havendo qualquer pos- sibilidade de folga. Por esse motivo, necessita-se sempre de um esforço exterior mais ou menos intenso para sua efetivação. Quanto maior for a diferença entre os diâmetros, mais forte deverá ser o esforço para o ajuste entre as duas peças. Em casos de grande interferência, ou ainda onde seja necessária grande precisão de prensagem, pode-se utilizar uma prensa hidráulica. Dentro de uma classificação mais genérica, classificam-se como "forçados" os ajustes conseguidos sem auxílio de equipamentos especiais, e como "pren- sados" os que realmente necessitam desses ajustes para sua efetivação. Os ajustes, nestes casos, são conseguidos por: a) por prensagem de uma peça contra a outra; b) por esquentamento da peça exterior (anel ou cubo) acima da tempe- ratura ambiente, de modo que com o esfriamento da peça exterior, consegue-se a fixação por contração da peça exterior; c) por esfriamento da peça interior abaixo da temperatura ambiente, de tal modo que, ao esquentá-la à temperatura da
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