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1 2 Metrologia Aula 8 – Tolerâncias e ajustes Intercambiabilidade e tolerâncias Sistema de tolerâncias e ajustes Ajustes e sistemas eixo-base e furo-base 3 Introdução Fabricação: exige a inserção de tolerâncias para as dimensões e geometria Tolerâncias: definem um intervalo de variação permitida para as dimensões e geometria das peças Mecânica: ajustes eixo-furo são comuns (mancais, biela e virabrequim, eixo e rolamento, etc) Produção em série: exige intercambiabilidade, ou seja, peças de diferentes fábricas podem ser trocadas e montadas Padronização: representação das tolerâncias dimensionais, geométricas e rugosidade 4 Aplicação Dimensionamento (projeto ) de peças como pistões, cilindros, virabrequim, bielas; as tolerâncias são estabelecidas em função da montagem de pares de peças Interpretação de desenhos técnicos e seleção de peças como rolamentos Controle da qualidade na fabricação 5 Aplicação Rolamentos: Suportam e guiam elementos rotativos ou oscilantes, como eixos ou rodas, das máquinas Transferem cargas entre os componentes das máquinas Alta precisão e baixo atrito Diferentes tipos construtivos, com tolerâncias estabelecidas por tabelas do fabricante Projeto para montagem das peças projetadas é feito a partir dessas informações 6 Tolerâncias de projeto Desenho mecânico de uma peça: deve conter cotas indicando as dimensões exigidas, incluindo as tolerâncias Nesse desenho, temos tolerâncias dimensionais (50 +0,05 -0,03) e tolerâncias geométricas (retângulos com símbolo e valor admitido) 7 Sistema de tolerâncias e ajustes Sistema de tolerâncias e ajustes: Norma ISO 286 e ABNT NBR 6158 International Standardization Organization - ISO 286 8 Representação Norma ABNT: representação de peças como furos e eixos é feita através de campos de tolerância, que representam a variação admitida da peça. Indica os valores e a posição dos afastamentos mínimo e máximo em relação à linha zero (LZ, referência ou valor nominal adotado para a dimensão) 9 Definições para um campo de tolerância: Medida nominal (Dn): tamanho original da peça (25 mm) Medida real (Dr): obtida por medição direta (25,05 mm) Medida de ajuste: medida nominal mais uma sigla normalizada (25 H8) Medidas limites (Dmax e Dmin): valores máximo e mínimo que a medida real pode assumir Afastamento superior (As): Dmax - Dn Afastamento inferior (Ai): Dmin - Dn Afastamento real (Ar): Dr - Dn Tolerância de medida (T): T = Dmax - Dmin = As - Ai 10 Exemplos de Campos de tolerância: Furos e eixos 11 Norma ABNT: estabelece diferentes posições para os campos de tolerância (letras), com diferentes valores de tolerância (T), para diferentes intervalos de valores nominais (D), para eixos e furos. 12 Definição dos valores das tolerâncias: função da medida nominal (Dn), qualidade do acabamento e localização (1) Medida nominal – associada ao valor da dimensão da peça (2) Qualidade do acabamento - associada à precisão dimensional requerida (3) Localização em relação à linha zero LZ (letras) – posição do campo de tolerância em relação à linha zero (LZ) 13 (1) Medida nominal de até de até 0 1 100 120 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 14 (2) Qualidade do acabamento Determinada a partir da Tolerância fundamental (i), baseada na unidade internacional de tolerâncias (para IT5 a IT18, até 500 mm) onde sendo i em µm e D em mm Qualidade: definida pelo IT (Iso-Tolerance), múltiplo de i DDi ⋅+⋅= 001,045,0 3 minmax DDD ⋅= Dmax e Dmin do intervalo onde se encontra a medida nominal (Tabela) 15 Exemplo: para intervalo 10-18 mm, temos que para IT9, a tolerância é calculada por: D=raiz(10*18)=13,41640786; i=1,082695967; IT9=40*i=43,30783=43 µm 16 Base para definição: experiência prática Nomenclatura: letras minúsculas = eixos e letras MAIÚSCULAS = FUROS (3) Localização em relação à linha zero (LZ) Obs.: das letras A até H, os afastamentos dos eixos são simétricos Universidade de Brasília / Metrologia 169005 17 Obs.: Na tabela, temos Mais de: maior que (>) Até: menor ou igual a (≤≤≤≤) valores dos afastamentos (µm) Medida normalizada 18 19 20 Exemplo 1 Furo 25 H7 Medida nominal 25 mm, qualidade 7 (tamanho da zona de tolerância) Letra H – define o afastamento do campo de tolerância do furo em relação ao valor nominal (linha zero) Da tabela anterior, temos que os afastamentos superior e inferior são +21 e 0 µm Assim, o gráfico fica LZ 25,000 mm25,021 H7 21 Exemplo 2 Furo 25 H6 Medida nominal 25 mm, qualidade 6 (tamanho da zona de tolerância) Letra H – define o afastamento do campo de tolerância do furo em relação ao valor nominal (linha zero) Da tabela anterior, temos que os afastamentos superior e inferior são obtidos a partir dos afastamentos do eixo h6, invertendo o sinal (simétrico), ficando assim +13 e 0 µm Gráfico: LZ 25,000 mm25,013 H6 22 Exemplo 3 Eixo 10 h6 Medida nominal 10 mm, qualidade 6 (tamanho da zona de tolerância) Letra h – define o afastamento do campo de tolerância do furo em relação ao valor nominal (linha zero) Da tabela anterior, temos que os afastamentos superior e inferior são 0 e -9 µm Assim, o gráfico fica LZ 9,991 10,000 mm h6 23 Ajustes Sistema para representação da montagem de peças mecânicas Gráfico – deve conter campos de tolerância para o furo e para o eixo da montagem Em função das diferenças de diâmetro, o ajuste pode ser com FOLGA, com INTERFERÊNCIA ou INDETERMINADO Exemplos: 25 H7g6, 120 F5j6 Como existem muitas possibilidades de combinações, sugere-se adotar um dos tipos de sistemas: Furo-base ou eixo-base 24 Sistema furo base e eixo base Sistema furo-base: todos os furos do projeto são designados pelo afastamento H, sendo que os eixos podem assumir afastamentos diferentes, em função de se desejar ajuste com folga, interferência ou indeterminado. Sistema eixo-base: todos os eixos do projeto são designados pelo afastamento h, enquanto os furos podem variar para obter ajuste com folga, interferência ou indeterminado. 25 Escolha: furo-base ou eixo-base Deve-se levar em conta: Ajuste com peças normalizadas, como rolamentos, retentores, chavetas, anéis elásticos, etc Ajustes de escolha livre, podendo optar pelo sistema eixo ou furo base Sistema furo-base: vantajoso quanto ao custo Aplicações industriais: Material ferroviário: furo-base Maquinário pesado: eixo-base Indústria naval: furo-base Máquinas agrícolas e têxtil: eixo-base Máquinas ferramentas: furo-base 26 Exemplos de aplicações de tolerâncias Tolerâncias abertas – construção grosseira – rolamentos de máquinas agrícolas (H11c11, H11b11) Tolerâncias de média precisão – virabrequins, bielas, eixos de ventiladores, rolamentos de bombas centrífugas (H8e9, H9e8) Ajustes de precisão – com folga: engrenagens móveis em caixas de câmbio (H7f7), rolamentos de bielas; sem folga: anéis exteriores de rolamentos e esferas, ajustes para rolamentos (H7g6, H6f6, H6g5); com interferência: rolamentos em virabrequins, ajustes em máquinas elétricas (H7j6, H6j5, H6k5) Referência: Tolerâncias e ajustes, Agostinho, Rodrigues e Lirani. 27 Exemplo 4 Determinar o ajuste 25 H7g6 25 H7: da tabela, As=21 µm e Ai=0 µm Dimensões: Dmax=25,021 mm e Dmin=25,000 mm 25 g6: da tabela, As=-7 µm e Ai=-20 µm Dimensões: dmax=24,993 mm e dmin=24,980 mm 25,000 25,021 24,993 24,980 Ajuste com folga Fmax=25,021-24,980=0,041 mm = 41 µm Fmin=25,000-24,993=0,007 mm= 7 µm H7 g6 28 Exemplo 5 Determinar o ajuste 55 F7h6 55 F7: da tabela, para eixo f7, temos As=-30 µm e Ai=-60 µm; F7 é simétrico, invertendo os sinais temos: As=+60µm e Ai=+30 µm Dimensões: Dmax=55,060 mm e Dmin=55,030 mm 55 h6: da tabela, As=0 µm e Ai=-19 µm Dimensões: dmax=55,000 mm e dmin=54,981 mm 55,000 55,060 55,030 54,981 Ajuste com folga Fmax=55,060-54,981=0,079 mm = 79 µm Fmin=55,030-55,000=0,030 mm= 30 µm F7 h6 Obs.: até a letra H (h), pode inverter o sinal do afast. Furo (eixo) para obter afast. eixo (ou furo) correspondente 29 Exemplo 6 Determinar o ajuste 120 H7k6 120 H7: da tabela, para furo H7, temos As=+35 µm e Ai=0 µm; Dimensões: Dmax=120,035 mm e Dmin=120,000 mm 120 k6: da tabela, As=+25 µm e Ai=+3 µm Dimensões: dmax=120,025 mm e dmin=120,003 mm 120,000 120,035 120,025 120,003 Ajuste indeterminado (pode ter folga ou interferência) Fmax=120,035-120,003=0,032 mm = 32 µm Imax=120,025-120,000=0,025 mm= 25 µm H7 k6 Obs.: Na tabela, Mais de: maior que (>) Até: menor ou igual a (≤≤≤≤) 30 Exercício Determinar os ajustes para as peças da figura (adotar dimensões no intervalo entre 50 até 80 mm). Temos dois ajustes: Bucha-mancal Eixo-bucha D1d1D2 d2 Mancal Eixo Bucha