Juego del pasador de bisagra: ajuste, tolerancia y riesgo de atascamiento

Primero, asigna la interfaz giratoria

Un mismo pasador de bisagra puede atravesar varias articulaciones, pero no todas las uniones entre el pasador y el orificio deben tener el mismo ajuste. El pasador puede estar fijado rotacionalmente en una articulación y girar en las demás. Puede girar dentro de un casquillo sustituible cuyo diámetro exterior quede retenido en un alojamiento. Un pasador extraíble puede necesitar holgura de montaje a lo largo de toda su longitud, sin dejar de utilizar una zona de apoyo controlada. Si en el plano se aplica una nota de diámetro genérica a todas esas superficies, se puede provocar movimiento donde se necesita fijación o interferencia donde se necesita rotación.

Marca cada zona funcional en una vista en sección. Indica el elemento que gira, el elemento que permanece fijo en rotación y la longitud axial a lo largo de la cual el par soporta la carga. Identifica también el fijado por calado, el estampado, el moleteado, la soldadura, un anillo de retención, un extremo con cabeza u otra característica de retención. La retención axial evita el desplazamiento del pasador. La fijación rotacional determina si el pasador puede girar con respecto a una articulación. La holgura de funcionamiento controla las superficies de rotación previstas. Estas funciones están relacionadas, pero no son requisitos intercambiables.

Pasadores y componentes de bisagras en fase de producción. La holgura de funcionamiento final depende de los límites controlados del pasador y del orificio tras el acabado y el montaje.

La fila de casquillos contiene un detalle importante. Al encajar a presión un casquillo de pared delgada en su alojamiento, se puede reducir el diámetro interior final. Por lo tanto, el proveedor puede controlar el diámetro interior del casquillo tras su instalación, y no solo cuando se trata de un componente suelto. Un certificado previo a la instalación no garantiza el ajuste de funcionamiento una vez instalado, a menos que se conozca el efecto del montaje.

La holgura radial y la holgura diametral no son lo mismo

Supongamos que D sea el diámetro interior del orificio o del casquillo instalado y d Sea el diámetro exterior del pasador. La holgura diametral es la diferencia entre esos dos diámetros. La holgura radial es la mitad de ese valor cuando el pasador y el agujero son círculos perfectos y sus ejes son paralelos.

C_d = D − d y C_r = (D − d) / 2

C_d es la holgura diametral. C_r es la holgura radial.

Si solo se indica “holgura”, se corre el riesgo de que haya dos interpretaciones diferentes para una misma medida. Un plano, una hoja de cálculos y un informe de inspección deben basarse en los mismos datos. La holgura diametral resulta práctica porque se calcula directamente a partir del diámetro exterior del pasador y del diámetro interior del orificio medidos. La holgura radial es útil a la hora de comprobar el espacio físico restante en un lado o de calcular el margen de interferencia local.

Ninguno de estos valores predice automáticamente el movimiento del borde de la puerta. Un pasador puede desplazarse dentro de un orificio, y una zona de apoyo corta también puede inclinarse. La presencia de múltiples articulaciones, su separación, la longitud del cojinete, la dirección de la carga, la rigidez de la hoja y la restricción del pestillo modifican la forma en que se manifiesta el juego en la puerta. Controle primero el par de diámetros y, a continuación, compruebe el juego libre en la bisagra montada o en el equipo en un punto de medición determinado.

Dos límites determinan el ajuste de fabricación

El tamaño nominal no determina el juego. Lo determinan las combinaciones límite. El juego más pequeño fabricado se produce cuando el agujero tiene su diámetro mínimo permitido y el pasador tiene su diámetro máximo. El mayor se produce cuando el agujero tiene su diámetro máximo y el pasador tiene su diámetro mínimo.

Si C_min es negativo, los límites de tamaño permiten que se produzcan interferencias. Esto puede ser intencionado en una zona con fijación rotacional o de ajuste a presión, pero no garantiza un ajuste de funcionamiento. Si C_máx. Si se supera el margen de holgura funcional, el plano permite que la unión quede holgada, aunque todos y cada uno de los componentes superen la inspección.

En Sistema ISO 286 para tolerancias y ajustes ofrece un método reconocido para expresar las zonas de tolerancia de orificios y ejes. La norma ISO 286-1 establece el sistema de códigos y las bases de las tolerancias, las desviaciones y los ajustes; la norma ISO 286-2 proporciona los valores para las clases de tolerancia más habituales. El sistema permite definir la relación dimensional. No selecciona el ajuste correcto de la bisagra ni tiene en cuenta la acumulación de recubrimiento, la contracción del casquillo instalado, los gradientes de temperatura, la desalineación de la articulación, la contaminación, el estado del lubricante, la deformación bajo carga ni el movimiento aceptable de la puerta. Estos aspectos siguen siendo requisitos del proyecto.

No utilices por defecto una clase de ajuste conocida

Una medida de ajuste copiada de otro mecanismo puede resultar demasiado ajustada para las articulaciones conformadas y la contaminación exterior, o demasiado holgada para la puerta de un instrumento que debe encajar correctamente en el pestillo en todo momento. El método de fabricación es importante. Un casquillo escariado puede presentar una geometría diferente a la de varias articulaciones laminadas que solo se alinean durante el montaje. Lo mismo ocurre con la longitud del cojinete, la rectitud del pasador, la circularidad del orificio y la distancia entre las zonas de apoyo.

Empieza por las holguras máximas y mínimas funcionales. A continuación, establece los límites del pasador y del agujero que la producción pueda medir y mantener. Si una clase de ajuste ISO cumple con todos esos requisitos, utilízala. La clase es el resultado de la decisión de ingeniería, no un sustituto de la misma.

La acumulación de material de acabado puede eliminar el espacio

Las dimensiones medidas antes de aplicar un recubrimiento, pintura u otro acabado que genere una acumulación cuantificable pueden no reflejar el ajuste una vez montadas las piezas. Una capa depositada sobre el pasador añade material alrededor del diámetro exterior. Una capa depositada en el interior del orificio reduce el espacio del diámetro interior. Cuando ambas superficies funcionales reciben dicho acabado, sus efectos se suman.

Esta expresión es una relación entre holgura y presupuesto, no una afirmación de que todos los recubrimientos se depositen de manera uniforme. Las piezas reales pueden presentar variaciones de espesor cerca de los bordes, huecos, puntos de contacto, bastidores, desagües y zonas protegidas. La pintura puede formar un puente en el extremo de una articulación. Un pasador chapado puede tener un punto más alto de lo que sugiere su espesor medio. En el caso de los recubrimientos de conversión u otros tratamientos superficiales, utilice datos contrastados sobre los cambios dimensionales del proceso, en lugar de dar por sentado que la capa depositada es uniforme. El plano debe indicar si las dimensiones finales del pasador y del orificio se aplican antes o después del acabado, y qué superficies se enmascaran.

Revisa también la secuencia de montaje. Un casquillo que se haya acabado a medida y luego se haya insertado a presión en un alojamiento puede quedar demasiado ajustado. Un revestimiento de cojinete blando puede deformarse bajo la presión de instalación. La fijación con clavos cerca de un orificio de rodamiento puede crear un punto elevado local, aunque el diámetro medido alejado del clavo sea aceptable. Cuando el proceso altere el diámetro interior funcional, inspeccione dicho diámetro tras el proceso o establezca una correlación comprobada.

La temperatura influye en el ajuste de las zapatillas de correr

Las dimensiones de los pasadores y los orificios varían con la temperatura. Si los materiales o las temperaturas difieren, el juego puede reducirse o aumentar. La relación diametral de primer orden que se indica a continuación resulta útil para realizar una estimación inicial cuando la expansión sigue siendo aproximadamente lineal y la geometría no se deforma de forma significativa.

Una mayor tasa de expansión del pasador, un pasador más caliente o un agujero con restricciones pueden reducir el juego. Un elemento de agujero que se expanda más que el pasador puede aumentarlo. Cuando el pasador y el agujero son del mismo material y alcanzan la misma temperatura uniforme, ambos diámetros varían en la misma dirección y el juego original varía con ellos; no desaparece sin más. Esta simplificación favorable no tiene en cuenta un pasador caliente dentro de una carcasa más fría, un casquillo instalado en un bastidor de material diferente o una articulación conformada deformada por una fuente de calor cercana.

Utilice datos de materiales adecuados al grado real y al rango de temperaturas. A continuación, añada la contribución térmica al conjunto de dimensiones y acabados en el peor de los casos. Si la temperatura también modifica la viscosidad del lubricante, las dimensiones de los casquillos de polímero, el contacto de las juntas o la alineación estructural, la expansión dimensional por sí sola no es suficiente. El proyecto requiere una prueba de funcionamiento en las condiciones estabilizadas pertinentes y, cuando los gradientes térmicos sean relevantes, durante el estado transitorio que produzca el ajuste más apretado.

Las bajas temperaturas plantean una situación diferente. La junta puede mantener un juego geométrico positivo, mientras que la resistencia del lubricante, la rigidez de la junta, el hielo o los residuos aumentan la fuerza de accionamiento necesaria. Una comprobación del diámetro no permite distinguir entre esos efectos. Indique tanto los límites de tolerancia dimensional como los de movimiento.

La alineación reduce el juego de forma localizada

Las ecuaciones de holgura se basan en piezas coaxiales y redondas. Las bisagras fabricadas con articulaciones laminadas o conformadas rara vez se comportan como cilindros perfectos a lo largo de toda la longitud del pasador. La ovalidad del orificio, la rectitud del pasador, el desplazamiento de la articulación, la torsión de la hoja, la deformación por soldadura y los errores de montaje pueden provocar que las superficies entren en contacto localmente, mientras que la diferencia media de diámetro sigue siendo positiva.

Las zonas de apoyo largas y ajustadas son sensibles a los errores angulares. Un pasador que se introduce en varias articulaciones separadas debe atravesar su envolvente posicional combinada, y no un orificio cada vez. Al apretar las hojas sobre la chapa flexible, los ejes pueden desalinearse. Entonces, el pasador se dobla o ejerce presión contra los bordes opuestos de diferentes articulaciones. La rotación puede parecer correcta antes del montaje, pero puede atascarse una vez instalado el conjunto.

Por eso, “aumentar el juego” no es la primera solución para todas las bisagras que se atascan. Un mayor juego puede reducir la sensibilidad del montaje, pero también puede aumentar el movimiento de la puerta y el impacto al invertir el sentido de giro. En primer lugar, localice el punto de contacto. El uso de tinte de trazado, marcas de referencia, un pasador de referencia recto, el mapeo de los orificios, las comprobaciones de excentricidad o los datos de fuerza frente al ángulo pueden indicar si la restricción se debe al diámetro, a la geometría local o a la alineación del montaje.

Para instalaciones en paneles moldeados flexibles, el Guía de montaje de bisagras para chapa fina trata sobre el refuerzo y la alineación del eje de la bisagra a nivel de la carcasa. Esta página se centra en una tarea más concreta: tener en cuenta el efecto que tiene la desalineación residual en el ajuste del pasador.

La holgura del pasador no es el límite total del juego libre

El juego máximo entre el pasador y el orificio solo protege uno de los factores que contribuyen al movimiento. La puerta también puede moverse debido al juego entre un casquillo y su alojamiento, al movimiento del pasador en una articulación retenida, al deslizamiento de los elementos de fijación, a la flexión de la hoja, a la flexibilidad del soporte, al juego del pestillo o al desgaste en otra articulación. Por el contrario, una articulación con holgura diametral medible puede presentar un movimiento mínimo del borde de la puerta cuando unas zonas de apoyo largas y separadas limitan la inclinación y la carga mantiene el pasador contra un lado.

Define el juego libre en el conjunto tal y como lo experimenta la función del producto. Indique el punto de referencia fijo, el punto de medición móvil, la dirección de la carga, la magnitud de la fuerza o momento de palpado mínimo, el ángulo de la bisagra y si el resultado es el desplazamiento total de pico a pico o el desplazamiento desde una posición de reposo. Para el desplazamiento del borde de una puerta, se requiere la distancia desde el eje de la bisagra. Para un resultado angular, se requieren las dos referencias de rotación.

No utilice el valor de holgura del pasador como límite de aceptación para el juego angular o la recuperación elástica de una bisagra de par. Se trata de comportamientos de posicionamiento que dependen de la dirección y de la carga, y que cuentan con su propio método de ensayo. La tabla de diámetros que figura en esta página puede explicar una de las causas de la holgura, pero no puede sustituir a un requisito de precisión angular una vez instalada.

El margen de seguridad no constituye una prueba contra la incautación

Un juego dimensional positivo no garantiza que una unión con pasador no se pueda atascar. El atascamiento provocado por un juego cerrado es un modo de fallo. El desgaste por adherencia o “galling” puede producirse aunque el juego nominal siga siendo positivo cuando la combinación de materiales, el estado de la superficie, la presión de contacto, la lubricación, el movimiento o el ciclo de trabajo sean desfavorables. Los residuos y los productos de la corrosión suponen riesgos adicionales. Utilice el “juego mínimo de funcionamiento” para el margen dimensional; reserve la «resistencia al agarrotamiento» para unas condiciones definidas de material, superficie y funcionamiento.

No incluyas la deformación, la desalineación ni la contaminación en esta ecuación escalar, a menos que el proyecto cuente con un método validado para convertirlas a la misma base de holgura. Esos efectos pueden provocar un contacto local en lugar de un cambio uniforme del diámetro, y la contaminación no constituye un margen determinista a menos que se controlen el tamaño de las partículas, la vía de entrada, el estado de limpieza y la exposición. Utiliza el cálculo para establecer el límite dimensional. Utilice ensayos funcionales para comprobar el movimiento en las condiciones de funcionamiento combinadas.

En cuanto al juego, elabora un margen paralelo para el juego libre al inicio y al final de la vida útil. El desgaste suele aumentar el juego, pero los residuos del desgaste, el material transferido, los productos de corrosión o un revestimiento dañado pueden aumentar la fricción al mismo tiempo. Si la exposición a la corrosión forma parte de las condiciones de funcionamiento, especifica en qué consisten dicha exposición y los criterios de aceptación; los actuales Criterios para el ensayo de resistencia a la niebla salina de las bisagras En esta página se detallan las condiciones de la cámara, así como los límites de movimiento y corrosión tras la prueba.

¿Por qué no existe un número de autorización universal?

Una pequeña bisagra de un instrumento, una puerta de un equipo soldada y un panel de acceso exterior sucio no comparten el mismo diámetro de pasador, longitud de rodamiento, proceso de fabricación, carga, movimiento admisible, rango de temperatura ni nivel de contaminación. Una holgura fija aplicada de forma genérica a todos esos productos puede resultar innecesariamente costosa en uno y poco fiable en otro. Incluso una relación entre holgura y diámetro omite la longitud del rodamiento, la alineación, el acabado, la combinación de materiales, la lubricación y el límite de movimiento funcional.

La cifra justificable es el rango que supera la pila del lado más estricto del proyecto, se mantiene por debajo del límite de movimiento del lado más flexible y puede fabricarse e inspeccionarse mediante los procesos elegidos.

Incorpora el ajuste funcional al plano

No basta con indicar el diámetro nominal del pasador, un bloque de tolerancia genérico y una nota sobre el material. El proveedor necesita saber qué diámetro interior controla la rotación, cuándo se aplican las dimensiones y qué condición final debe moverse. Incluye la sección del pasador y la articulación, el esquema de referencia, los límites de acabado y la redacción de los criterios de aceptación en la definición controlada del producto. Cuanto más amplio sea Ficha técnica de bisagras y guía de planos explica cómo encajan esos detalles en el conjunto completo de planos.

Plantilla de especificaciones para el plano

La siguiente estructura muestra los campos que deben rellenarse. No se considerará un requisito completado hasta que el proyecto sustituya cada elemento entre corchetes por datos aprobados.

No incluyas datos contradictorios en el plano, el pliego de condiciones de compra y el plan de inspección. Si el plano regula las dimensiones de los componentes y una especificación de ensayo independiente regula el movimiento del conjunto, haz una referencia cruzada al documento y a la revisión.

Comprueba la dimensión y el movimiento

La inspección dimensional determina si las piezas suministradas se ajustan a la pila de holguras. La inspección funcional determina si la bisagra montada se mueve y se mantiene dentro del juego permitido. Ambas son necesarias cuando el ajuste se ve afectado por la geometría conformada, el prensado, el acabado, el remachado, el montaje o la exposición ambiental.

Pruebas dimensionales

Mide el pasador en suficientes puntos angulares y axiales para detectar conicidad, deformación lobular, acumulación local de material o daños relevantes para la zona del cojinete. Mide el diámetro interior del agujero funcional o del casquillo instalado en los puntos y direcciones en los que pueda producirse un apriete. El instrumento debe ser adecuado para la tolerancia y la superficie. Un calibre de enchufe permite comprobar un límite de forma eficaz, mientras que un calibre de agujero o un método de medición interna adecuado puede proporcionar información sobre el tamaño y el perfil reales. Anote si el resultado corresponde a antes o después del acabado y la instalación.

No calcule el juego restando medias que no guardan relación entre sí. Compare las dimensiones límite reales o evalúe los límites especificados para la población. Un pasador y un agujero medios pueden parecer adecuados, mientras que las combinaciones de las extremidades pueden dar lugar a interferencias o a un juego excesivo.

Pruebas de movimiento funcional

Accione la bisagra en el ángulo requerido y en la orientación definida. Indique la velocidad, la carga aplicada, la temperatura, las condiciones ambientales, el estado del lubricante y si se registra la fuerza de arranque o la fuerza de funcionamiento. Una simple comprobación de “se mueve a mano” (aprobado/suspendido) depende del operario y puede ocultar una fricción elevada. Los datos de fuerza en función del ángulo o de par en función del ángulo pueden revelar un atasco local que una lectura máxima no detecta.

Mide el juego libre en la condición en la que afecta al funcionamiento: ángulo abierto, posición de cierre, posición de servicio u otro punto especificado. Utiliza una carga repetible, tanto positiva como negativa, en la sonda que permita ajustar las holguras sin deformar intencionadamente el conjunto. Indica el punto de medición y el radio si se utiliza el desplazamiento en lugar del ángulo.

Si en producción no es posible medir directamente una característica interna instalada, se debe establecer un control correlacionado sobre los componentes o los parámetros del proceso y verificar periódicamente el conjunto terminado. La correlación debe basarse en datos reales de estudio. No debe deducirse a partir de las dimensiones nominales.

Preguntas frecuentes sobre el juego del pasador de bisagra