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SISTEMA DE TOLERÂNCIAS E AJUSTES INTRODUÇÃO Na fabricação em série, é necessário que as peças acopladas sejam passíveis de serem trocadas por outras, que tenham as mesmas especificações das peças originais. Assim, ao se fabricar componentes mecânicos é fundamental que certas peças ajustem-se reciprocamente ao serem montadas, sem que sejam submetidas a tratamentos ou ajustes suplementares. É muito difícil executar peças com as medidas rigorosamente exactas porque todo processo de fabricação está sujeito a imprecisões. A prática tem demonstrado que as medidas das peças podem variar, dentro de certos limites, para mais ou para menos, sem que isto prejudique a qualidade. Esses desvios aceitáveis nas medidas das peças caracterizam o que chamamos de tolerância dimensional. As tolerâncias vêm indicadas, nos desenhos técnicos, por valores e símbolos apropriados, possibilitando a intercambiabilidade entre as peças. INTRODUÇÃO INTERCAMBIABILIDADE Possibilidade de se substituir uma peça por outra tomada ao acaso de qualquer que seja o lote, data ou local de fabricação durante o conserto de um equipamento (ou conjunto mecânico), sem que haja a necessidade de reparos ou ajustes nesta peça. Esta intercambiabilidade é garantida através de uma adequada seleção das tolerâncias e ajustes. Um requisito fundamental da intercambiabilidade é a seleção de um processo de fabricação que assegure a produção de peças com igual exatidão. EXATIDÃO Correspondência entre as dimensões reais da peça e aquelas indicadas no desenho. Não existe processo de fabricação capaz de produzir um número ilimitado de peças com exatidão absoluta. Diversas causas como inexatidões das máquinas, dos dispositivos ou dos instrumentos de medição fazem com que as dimensões reais (ou efetivas) das peças sejam diferentes daquelas indicadas no desenho, chamadas de dimensões nominais. Dimensões nominais: São as dimensões indicadas no desenho de uma peça. Elas são determinadas através do projeto mecânico, em função dos objetivos que deverão atingir. Dimensões reais (ou efetivas): São as dimensões reais da peça. Estas dimensões podem ser maiores, menores ou iguais às dimensões nominais. DIMENSÕES LIMITES São os valores máximo e mínimo admissíveis para a dimensão efetiva. DIMENSÃO MÁXIMA: É o valor máximo admissível para a dimensão efetiva Dmáx para furos e dmáx para eixos. DIMENSÃO MINIMA: É o valor mínimo admissível para a dimensão efetiva Dmin para furos e dmin para eixos. AFASTAMENTOS É a diferença entre as dimensões limites e a dimensão nominal AFASTAMENTO INFERIOR: É a diferença entre a dimensão mínima e a dimensão nominal. Ai para furos e ai para eixos. AFASTAMENTO SUPERIOR: É a diferença entre a dimensão máxima e a dimensão nominal. As para furos e as para eixos. TOLERÂNCIA É a variação admissível da dimensão da peça. A tolerância indica uma faixa de valores compreendidos entres as dimensões limites, também denominada de Zona de Tolerância ou Campo de tolerância. t = Dmáx - Dmin (Furos) t = dmáx - dmin (Eixos) ou t = As - Ai (Furos) t = as - ai (Eixos) LINHA ZERO É a linha que indica a posição da dimensão nominal em um desenho. Ela serve de referência para os afastamentos. Afastamentos acima da linha zero são positivos Afastamentos abaixo da linha zero são negativos TOLERÂNCIA TOLERÂNCIA (ISO - NBR – DIN) DIMENSÃO NOMINAL: É o valor estabelecido no desenho de fabricação (Projeto) +0,02 20,02 +0,06 20,06 Medidas 20,00 20,00 - 0,02 19,98 + 0,02 20,02 T = (20,02 – 19,98) = (20,06 – 20,02) = 0,04 mm Diâmetro nominal (Dn) Furo Eixo Afastamento - diferença entre as dimensões limites e a nominal Tolerância - variação da dimensão da peça permitida Linha zero - fixa a dimensão nominal nos desenhos servindo de origem aos afastamentos Linha zero furo eixo IT IT D Dmín Dmáx Ai As dmín dmáx d ai as TERMINOLOGIA DE AJUSTES Ajuste é o modo de se conjugar duas peças introduzidas uma na outra. Através do ajuste pode-se assegurar que as peças acopladas terão movimento relativo entre si ou estarão firmemente unidas. SUPERFÍCIE DE AJUSTE: Toda superfície de contato entre peças acopladas, sejam elas fixas ou móveis. AJUSTE CILÍNDRICO: Ajuste entre superfícies de ajustes cilíndricas circulares. Ex.: Aro interno do rolamento com o eixo correspondente. AJUSTE PLANO: Ajuste entre pares de superfícies de ajustes planas. Ex.: Ajustes entre as guias prismáticas de uma máquina-ferramenta. AJUSTE CÔNICO: Ajuste entre superfícies de ajustes cônicas circulares. Ex.: Pinos cônicos de centragem entre duas peças. COMPONENTES DO AJUSTES São os componentes ou peças destinadas ao ajuste. podem ser: a) Componente ou peça exterior: É a peça do ajuste que cobre a peça acoplada ⇒ FURO b) Componente ou peça interior: É a peça do ajuste que é coberta pela peça acoplada ⇒ EIXO FOLGA Folga (ou jogo) é a diferença, em um acoplamento, entre as dimensões do furo e do eixo, quando o eixo é menor que o furo. FOLGA MÁXIMA: É a diferença entre as dimensões máxima do furo e mínima do eixo, quando o eixo é menor que o furo. Fmáx. Fmáx = Dmáx - dmin . Através desta equação Fmáx será sempre positiva. FOLGA MÍNIMA: É a diferença entre as dimensões mínima do furo e máxima do eixo, quando o eixo é menor que o furo. Fmin. Fmin = Dmin - dmáx . Através desta equação Fmin será sempre positiva. INTERFERÊNCIA É a diferença, em um acoplamento, entre as dimensões do furo e do eixo, quando o eixo é maior que o furo. INTERFERÊNCIA MÁXIMA: É a diferença entre as dimensões mínima do furo e máxima do eixo, quando o eixo é maior que o furo. Imáx). Imáx= Dmin - dmáx. Através desta equação, Imáx será sempre negativa. INTERFERÊNCIA MÍNIMA: É a diferença entre as dimensões máxima do furo e mínima do eixo, quando o eixo é maior que o furo. Imin. Imin= Dmáx - dmin. Através desta equação, Imin será sempre negativa. TOLERÂNCIA DO AJUSTE É a variação possível da folga ou da interferência entre as peças que se acoplam. tAJ tAJ = tEIXO + tFURO tAJ = Fmáx - Fmin ⇒ Ajuste com folga tAJ = lImáxl - lIminl ⇒ Ajuste com Interferência tAJ = Fmáx + lImáxl ⇒ Ajuste Incerto AJUSTE: É o comportamento de um eixo em um furo, ambos com a mesma dimensão nominal. No acoplamento sempre haverá ajuste, caracterizado pela folga ou interferência presente. Dependendo das variações dimensionais entre as peças que se acoplam pode-se ter: ajuste: com folga (móvel), incerto (indeterminado), com interferência (prensado). . AJUSTE COM FOLGA: É aquele em que existe folga, ou jogo. Inclui-se o caso em que: Fmin ou Imáx = 0. Nestes ajustes tem-se: as ≤ Ai. AJUSTE COM INTERFERÊNCIA: É o ajuste em que o diâmetro do eixo é sempre maior que o diâmetro do furo. Nestes ajustes tem-se: As < ai. AJUSTE INCERTO:É o ajuste que pode ser com folga ou com interferência. Neste tipo de ajuste não pode ser previsto de antemão se haverá folga ou interferência. Somente após o conhecimento das dimensões efetivas é que estes valores poderão ser determinados. Nestes ajustes tem-se: as ≥ Ai e As ≥ ai. Uma dimensão básica é um tamanho teórico ou nominal, ou a dimensão que se obteria se a perfeição fosse possível e não acarretasse em aumento de custos de fabricação. Como a perfeição é difícil e desnecessária, nos desenhos fornecem-se as dimensões básicas e indica-se, através de dimensões de tolerância suplementares, o quanto a dimensãoreal pode variar da básica sem causar problemas. Ou seja o quanto o erro é permitido sem que as peças tenham suas funções prejudicadas. Tolerância unilateral - a tolerância total de uma dimensão básica é em uma única direção: 1,00 - dimensão básica 1,00 - 0,002 tol: 0,002 ; 1,00 + 0,002 tol: 0,002 Tolerância bilateral - a tolerância é dividida nas duas direções: 1,00 +0,001 -0,001 tol: 0,002 Folga máxima - Dmáx - dmín > = 0 Folga mínima - Dmín - dmáx > = 0 Interferência máxima - Dmín - dmáx < = 0 Interferência mínima - Dmáx - dmín < = 0 Eixo: 30 - 0,080 - 0,030 Furo: 30 +0,050 +0,020 furo eixo As Ai as ai 50 20 -30 -80 30,050 - 29,020 = 0,130 > 0 Folga máxima 30,020 - 29,070 = 0,050 > 0 Folga mínima Ajustagem com folga Folga máxima - Dmáx - dmín > = 0 Folga mínima - Dmín - dmáx > = 0 Interferência máxima - Dmín - dmáx < = 0 Interferência mínima - Dmáx - dmín < = 0 Eixo: 30 - 0,000 - 0,040 Furo: 30 - 0,050 - 0,080 0 -40 -50 -80 29,920 - 30,000 = - 0,080 < 0 Interferência máxima 29,950 - 29,960 = - 0,010 < 0 Interferência mínima furo eixo As Ai as ai Ajustagem com interferência Folga máxima - Dmáx - dmín > = 0 Folga mínima - Dmín - dmáx > = 0 Interferência máxima - Dmín - dmáx < = 0 Interferência mínima - Dmáx - dmín < = 0 Eixo: 30 + 0,050 - 0,100 Furo: 30 + 0,000 + 0,150 30,150 - 29,000 = 1,150 > 0 Folga máxima 30,000 - 30,050 = - 0,050 < 0 Interferência máxima 150 0 Furo eixo 50 -100 Ajustagem incerta Índice literal - define a posição do intervalo de tolerância em relação à linha zero (1 ou 2 letras -> maiúsculas/furos e minúsculas/eixos) Índice numérico - corresponde ao valor da tolerância, define a qualidade da fabricação (18 qualidades de 01, 0, 1,2 ... 16). Sistemas de Tolerâncias e Ajustes - NBR 6158 Terminologia de Tolerâncias e Ajustes - NBR 6173 As tolerâncias não são escolhidas ao acaso. A norma da ABNT estabelece princípios e regras que possibilitam uma escolha racional de tolerâncias e ajustes de modo a tornar mais econômica a produção de peças intercambiáveis. Este sistema foi estudado inicialmente para peças com até 500mm, posteriormente foi ampliado para peças com até 3150mm. O sistema estabelece uma série de tolerâncias que determinam a qualidade de trabalho da peça. SISTEMA DE TOLERÂNCIAS E AJUSTES O sistema ISO define 28 campos de tolerâncias, identificados por letras (minúsculas para eixos e maiúsculas para furos). Letras usadas: a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h, j, ja, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc. ... ... ... ... G H X ZA A T ... B C D furo a b c d ... h g .. . ... ... ... eixo t x za As letras convencionam o afastamento do campo de tolerância da linha zero. ... O sistema ISO define 28 campos de tolerâncias, identificados por letras (minúsculas para eixos e maiúsculas para furos). Letras usadas: a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h, j, ja, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc. A unidade fundamental de tolerância i é designada por IT (ISO Tolerance). As séries de tolerâncias fundamentais variam do IT 01 até IT 16. As tolerâncias fundamentais são função da média geométrica do grupo dimensional nas qualidades até o IT 4. Do IT 5 até 16, os valores da qualidade são múltiplos da unidade fundamental, de acordo com uma progressão geométrica de razão 1,6. As tabelas de tolerância são construídas dentro deste modelo. Define-se como base das tolerâncias a chamada unidade internacional de tolerância: i = a3 . (D)1/3 + b. D Onde: D (mm) é a média geométrica entre os limites da zona de medidas nominais; a = 0,45; b = 0,001 Ex: IT 01 = 0,3 + 0,008 D; IT 6 = 10 IT 1 = 10.i Existem dois sistemas usuais: furo-base e eixo-base. No sistema furo-base, o índice literal do furo é H (a linha zero é o limite inferior da tolerância do furo). No sistema eixo-base, o índice literal do eixo é h (a linha zero é o limite superior da tolerância do eixo). Entre os dois sistemas, o furo-base é o que tem maior aceitação. Uma vez fixada a tolerância do furo, fica mais fácil obter o ajuste recomendado, variando apenas as tolerâncias dos eixos. Sistema furo-base ... ... ... G H X ZA A T ... B C D furo O índice literal do furo é H (a linha zero é o limite inferior da tolerância do furo). Reprodução parcial da ABNT/ISO NBR 6158 Sistema eixo-base O índice literal do eixo é h (a linha zero é o limite superior da tolerância do eixo). a b c d ... h g .. . ... ... ... eixo t x za Reprodução parcial da ABNT/ISO NBR 6158 EXERCICIO • 1Um eixo apresenta dimensão nominal Ø = 86 mm, afastamento superior e inferior respectivamente 0,089 mm e 0,011 mm. Determine a tolerância e as dimensões deste eixo. Faça um desenho esquemático deste eixo indicando estes valores. • 2. Um furo apresenta dimensão nominal Ø = 146 mm, afastamento superior e inferior respectivamente 0,090 mm e -0,041 mm. Determine a tolerância e as dimensões deste furo. Faça um desenho esquemático deste furo indicando estes valores. • 3) Um furo com afastamento inferior positivo poderá ter dimensão efetiva maior, menor ou igual à sua dimensão nominal? Porque? Faça desenho esquemático. • 4) Um furo com afastamento inferior negativo terá dimensão efetiva maior, menor ou igual à sua dimensão nominal? Porque? Faça desenho esquemático. • 5 Um eixo com afastamento inferior positivo terá dimensão efetiva maior, menor ou igual à sua dimensão nominal? Porque?
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