Folga do pino da dobradiça: ajuste, tolerância e risco de encravamento

Começar por mapear a interface rotativa

Um único pino de dobradiça pode atravessar várias articulações, mas nem todas as interfaces entre o pino e o orifício devem ter o mesmo ajuste. O pino pode estar fixo em termos de rotação numa articulação e rodar nas outras. Pode rodar no interior de uma bucha substituível cujo diâmetro exterior é retido num alojamento. Um pino amovível pode necessitar de folga de montagem ao longo de todo o seu comprimento, mantendo, ainda assim, uma zona de apoio controlada. Se o desenho aplicar uma indicação de diâmetro genérica a todas essas superfícies, isso pode criar movimento onde é necessária fixação ou interferência onde é necessária rotação.

Assinale cada zona funcional numa vista em corte. Indique o elemento que roda, o elemento que permanece fixo em rotação e o comprimento axial ao longo do qual o par suporta a carga. Identifique também o encaixe por pressão, a estampagem, o serrilhamento, a soldadura, um anel de retenção, uma extremidade com cabeça ou outro elemento de retenção. A retenção axial impede a deslocação do pino. A fixação rotacional determina se o pino pode rodar em relação a uma articulação. A folga de deslizamento controla as superfícies de rotação pretendidas. Estas funções estão relacionadas, mas não são requisitos intercambiáveis.

Pinos e componentes de dobradiças na fase de produção. A folga final de funcionamento depende dos limites controlados do pino e do furo após o acabamento e a montagem.

A série de buchas contém um pormenor importante. A inserção por pressão de uma bucha de parede fina no seu alojamento pode reduzir o diâmetro interior final. Por conseguinte, o fornecedor pode controlar o diâmetro interior da bucha após a instalação, e não apenas enquanto componente solto. Um certificado de pré-instalação não comprova o ajuste de funcionamento após a instalação, a menos que se conheça o efeito da montagem.

A folga radial e a folga diametral não são a mesma coisa

Deixemos que D seja o diâmetro do furo ou o diâmetro interior da bucha instalada e d seja o diâmetro exterior do pino. A folga diametral é a diferença entre esses dois diâmetros. A folga radial corresponde a metade desse valor quando o pino e o furo são círculos ideais e os seus eixos são paralelos.

C_d = D − d e C_r = (D − d) / 2

C_d é a folga diametral. C_r é a folga radial.

Escrever apenas “folga” dá origem a um erro de interpretação de dois para um. Um desenho, uma folha de cálculos e um relatório de inspeção devem utilizar a mesma base. A folga diametral é prática porque resulta diretamente do diâmetro exterior (OD) do pino e do diâmetro interior (ID) do furo, medidos. A folga radial é útil para verificar a folga física restante num dos lados ou para calcular a margem de interferência local.

Nenhum destes valores permite prever automaticamente o movimento da borda da porta. Um pino pode deslocar-se longitudinalmente dentro de um furo, e uma zona de apoio curta também pode inclinar-se. A presença de várias articulações, o seu espaçamento, o comprimento do rolamento, a direção da carga, a rigidez da folha e a restrição da trava alteram a forma como a folga se manifesta na porta. Controle primeiro o par de diâmetros e, em seguida, verifique a folga livre na dobradiça montada ou no equipamento num ponto de medição especificado.

Dois limites determinam o ajuste de fabrico

O diâmetro nominal não determina a folga. São as combinações-limite que o fazem. A menor folga fabricada ocorre quando o furo tem o seu diâmetro mínimo permitido e o pino tem o seu diâmetro máximo. A maior folga ocorre quando o furo tem o seu diâmetro máximo e o pino tem o seu diâmetro mínimo.

Se C_min for negativo, os limites de dimensão permitem a interferência. Isso pode ser intencional numa zona de fixação rotacional ou de encaixe por pressão, mas não constitui um ajuste de funcionamento garantido. Se C_máx. Se exceder a folga funcional permitida, o desenho técnico permite uma junta solta, mesmo que cada componente individual passe na inspeção.

O Sistema ISO 286 para tolerâncias e ajustes fornece um método reconhecido para expressar as zonas de tolerância de furos e eixos. A norma ISO 286-1 estabelece o sistema de codificação e a base das tolerâncias, desvios e ajustes; a norma ISO 286-2 fornece valores para as classes de tolerância mais comuns. O sistema permite definir a relação dimensional. Não seleciona o ajuste correto da dobradiça nem tem em conta a acumulação de revestimento, a contração da bucha instalada, os gradientes de temperatura, o desalinhamento da articulação, a contaminação, o estado do lubrificante, a deformação sob carga ou o movimento aceitável da porta. Estes continuam a ser requisitos do projeto.

Não opte automaticamente por uma classe de ajuste que já conheça

Uma designação de ajuste copiada de outro mecanismo pode ser demasiado apertada para articulações moldadas e contaminação exterior, ou demasiado folgada para uma porta de instrumento que tenha de encaixar consistentemente na trava. O método de fabrico é importante. Uma bucha alargada pode apresentar uma geometria diferente da de várias articulações laminadas, que só ficam alinhadas durante a montagem. O mesmo se aplica ao comprimento do rolamento, à retidão do pino, à circularidade do furo e à distância entre as zonas de apoio.

Comece por definir as folgas máximas e mínimas funcionais. Em seguida, estabeleça limites para os pinos e os furos que a produção consiga medir e respeitar. Se uma classe de ajuste ISO satisfizer todos esses requisitos, utilize-a. A classe é o resultado da decisão de engenharia, não um substituto da mesma.

O acúmulo de material de acabamento pode eliminar a folga

As dimensões medidas antes da galvanização, pintura ou outro acabamento que produza um acúmulo mensurável podem não corresponder ao ajuste após a montagem. Uma camada depositada no pino acrescenta material ao diâmetro exterior. Uma camada depositada no interior do furo reduz o espaço do diâmetro interior. Quando ambas as superfícies funcionais recebem esse tipo de acabamento, os seus efeitos somam-se.

Esta expressão refere-se a uma relação entre folga e orçamento, não a uma afirmação de que todos os revestimentos se depositam de forma uniforme. As peças reais podem apresentar variações de espessura junto a arestas, recessos, pontos de contacto, cremalheiras, drenos e regiões protegidas. A tinta pode formar uma ponte numa extremidade articulada. Um pino revestido pode ter um ponto mais alto do que a sua espessura média sugere. No caso de revestimentos de conversão ou outros tratamentos de superfície, utilize dados qualificados relativos às alterações dimensionais do processo, em vez de partir do princípio de que a camada depositada é uniforme. O desenho deve indicar se as dimensões finais do pino e do furo se aplicam antes ou depois do acabamento e quais as superfícies que são mascaradas.

Verifique também a sequência de montagem. Uma bucha com acabamento à medida e posteriormente encaixada a pressão num alojamento pode ficar demasiado apertada. Um revestimento de rolamento macio pode deformar-se sob a pressão de instalação. A fixação com pinos junto a um furo em funcionamento pode criar um ponto saliente local, mesmo que o diâmetro medido afastado do pino seja aceitável. Quando o processo alterar o diâmetro interno funcional, inspecione esse diâmetro após o processo ou estabeleça uma correlação comprovada.

A temperatura altera o ajuste das roupas de corrida

As dimensões do pino e do furo variam com a temperatura. Se os materiais ou as temperaturas forem diferentes, a folga pode diminuir ou aumentar. A relação diametral de primeira ordem apresentada abaixo é útil para uma estimativa inicial, quando a expansão se mantém aproximadamente linear e a geometria não sofre distorções significativas.

Uma taxa de expansão mais elevada do pino, um pino mais quente ou um furo com restrições podem reduzir a folga. Um elemento de furo que se expanda mais do que o pino pode aumentá-la. Quando o pino e o furo são do mesmo material e atingem a mesma temperatura uniforme, ambos os diâmetros variam na mesma direção e a folga original varia com eles; não desaparece simplesmente. Essa simplificação favorável não abrange um pino quente no interior de um alojamento mais frio, uma bucha instalada numa estrutura de material diferente ou uma articulação moldada distorcida por uma fonte de calor próxima.

Utilize dados do material adequados à classe real e ao intervalo de temperaturas. Em seguida, acrescente a contribuição térmica à combinação de dimensões e acabamentos no pior cenário possível. Se a temperatura também alterar a viscosidade do lubrificante, as dimensões das buchas de polímero, o contacto da vedação ou o alinhamento estrutural, a expansão dimensional por si só não é suficiente. O projeto necessita de um ensaio de funcionamento nas condições estabilizadas relevantes e, quando os gradientes térmicos são relevantes, durante o estado transitório que produz o ajuste mais apertado.

As baixas temperaturas representam uma condição limite diferente. A junta pode manter uma folga geométrica positiva, enquanto o atrito do lubrificante, a rigidez da vedação, o gelo ou os detritos aumentam a força de operação necessária. Uma verificação do diâmetro não permite distinguir esses efeitos. Indique tanto a tolerância dimensional como a tolerância de movimento.

O alinhamento consome folga localmente

As equações de folga pressupõem peças coaxiais e redondas. As dobradiças fabricadas a partir de articulações laminadas ou moldadas raramente se comportam como cilindros perfeitos ao longo de todo o comprimento do pino. A ovalidade do furo, a retidão do pino, o desvio da articulação, a torção da folha, a distorção da soldadura e o erro de instalação podem fazer com que as superfícies entrem em contacto local, enquanto a diferença média de diâmetro permanece positiva.

As zonas de apoio longas e bem ajustadas são sensíveis a erros angulares. Um pino que entra em várias articulações separadas tem de passar pelo seu envelope posicional combinado, e não por um orifício de cada vez. O aperto das lâminas sobre chapa metálica flexível pode desalinhar os eixos. O pino acaba então por se dobrar ou por pressionar contra as arestas opostas de diferentes articulações. A rotação pode parecer aceitável antes da montagem, mas pode ficar encravada no invólucro acabado.

É por isso que “aumentar a folga” não é a primeira correção a aplicar em todas as dobradiças com rigidez. Uma maior folga pode reduzir a sensibilidade da montagem, mas também pode aumentar o movimento da porta e o impacto na inversão do curso. Em primeiro lugar, localize o ponto de contacto. Tinta de marcação, marcas de referência, um pino de referência reto, mapeamento de furos, verificações de excentricidade ou dados de força em função do ângulo podem indicar se a restrição está relacionada com o diâmetro, a geometria local ou o alinhamento da montagem.

Para instalações em painéis moldados flexíveis, o guia de montagem de dobradiças para chapa fina aborda o reforço e o alinhamento do eixo da dobradiça ao nível do invólucro. Esta página centra-se na tarefa mais específica: ter em conta o efeito que o desalinhamento residual tem no encaixe do pino.

A folga do pino não corresponde ao limite total de folga livre

A folga máxima entre o pino e o furo protege apenas um dos fatores que contribuem para o movimento. A porta também pode mover-se devido à folga entre uma bucha e o seu alojamento, ao movimento do pino numa articulação fixa, ao deslizamento do elemento de fixação, à flexão da folha, à flexibilidade do suporte, à folga do trinco ou ao desgaste noutra articulação. Por outro lado, uma articulação com folga diametral mensurável pode apresentar pouco movimento na borda da porta quando zonas de apoio longas e separadas restringem a inclinação e a carga mantém o pino encostado a um dos lados.

Defina a folga na montagem, tal como a função do produto a sofre. Indique o ponto de referência fixo, o ponto de medição móvel, a direção da carga, a magnitude da força ou momento de sondagem mínimo, o ângulo da dobradiça e se o resultado corresponde ao deslocamento total de pico a pico ou ao deslocamento a partir de uma condição de assentamento. Um deslocamento da borda da porta requer a distância em relação ao eixo da dobradiça. Um resultado angular requer as duas referências rotacionais.

Não utilize o valor da folga do pino como limite de aceitação para a folga angular ou a recuperação elástica de uma dobradiça de binário. Trata-se de comportamentos de posicionamento que dependem da direção e da carga, com o seu próprio método de ensaio. A tabela de diâmetros apresentada nesta página pode explicar uma das causas da folga, mas não pode substituir um requisito de precisão angular após a instalação.

A margem de segurança não constitui prova contra a apreensão

Uma folga dimensional positiva não prova que uma junta de pino não possa encravar. O encravamento causado por uma folga negativa constitui um modo de falha. Pode ocorrer desgaste por atrito ou desgaste adesivo, mesmo que a folga nominal se mantenha positiva, quando o par de materiais, o estado da superfície, a pressão de contacto, a lubrificação, o movimento ou o ciclo de funcionamento forem desfavoráveis. Os resíduos e os produtos da corrosão introduzem riscos adicionais. Utilize a “folga mínima de funcionamento” para o orçamento dimensional; reserve a “resistência ao encravamento” para um material, superfície e condição de funcionamento definidos.

Mantenha a deformação, o desalinhamento e a contaminação fora desta equação escalar, a menos que o projeto disponha de um método validado para os converter para a mesma base de folga. Esses efeitos podem criar contacto local em vez de uma alteração uniforme do diâmetro, e a contaminação não constitui uma margem determinística, a menos que o tamanho das partículas, a via de entrada, o estado de limpeza e a exposição sejam controlados. Utilize o cálculo para estabelecer o limite dimensional. Recorra a ensaios funcionais para comprovar o movimento nas condições de funcionamento combinadas.

No que diz respeito à folga, elabore um intervalo paralelo para o jogo livre no início e no fim da vida útil. O desgaste aumenta normalmente a folga, mas os resíduos de desgaste, o material transferido, os produtos de corrosão ou um revestimento danificado podem, ao mesmo tempo, aumentar o atrito. Se a exposição à corrosão fizer parte das condições de funcionamento, especifique o que se entende por exposição e aceitação; o existente critérios do ensaio de pulverização salina em dobradiças Esta página distingue as condições da câmara dos limites de movimento e corrosão pós-ensaio.

Por que razão não existe um número de autorização universal

Uma pequena dobradiça de instrumento, uma porta de equipamento soldada e um painel de acesso exterior sujo não partilham o mesmo diâmetro do pino, comprimento do rolamento, processo de fabrico, carga, movimento admissível, intervalo de temperatura nem nível de contaminação. Uma folga fixa aplicada de forma idêntica a todos esses produtos pode revelar-se desnecessariamente dispendiosa num caso e pouco fiável noutro. Mesmo uma relação folga/diâmetro não tem em conta o comprimento do rolamento, o alinhamento, o acabamento, a combinação de materiais, a lubrificação e o limite de movimento funcional.

O número defensável é o intervalo que resiste à pilha do lado restrito do projeto, permanece abaixo do limite de movimento do lado livre e pode ser produzido e inspecionado com os processos escolhidos.

Inserir o ajuste funcional no desenho

Um valor nominal do pino, um bloco de tolerância genérico e uma nota sobre o material não são suficientes. O fornecedor precisa de saber qual o furo que controla a rotação, quando é que as dimensões se aplicam e qual a condição final que tem de ser respeitada. Inclua a secção do pino e da articulação, o esquema de referência, os limites de acabamento e os critérios de aceitação na definição controlada do produto. O mais abrangente Ficha técnica das dobradiças e guia de desenho aborda a forma como esses detalhes se enquadram no conjunto completo de desenhos.

Modelo de especificações para o desenho

A estrutura seguinte apresenta os campos que necessitam de valores. Este requisito só estará concluído quando o projeto substituir todos os itens entre parênteses por dados aprovados.

Não inclua valores contraditórios no desenho, na especificação de aquisição e no plano de inspeção. Se o desenho definir as dimensões dos componentes e uma especificação de ensaio separada definir o movimento da peça montada, faça uma referência cruzada ao documento e à revisão.

Verifique a dimensão e o movimento

A inspeção dimensional determina se as peças fornecidas correspondem à pilha de folgas. A inspeção funcional determina se a dobradiça montada se move e se mantém dentro da folga permitida. Ambas são necessárias quando o ajuste é afetado pela geometria moldada, prensagem, acabamento, fixação por cravação, montagem ou exposição ambiental.

Provas dimensionais

Meça o pino em várias posições angulares e axiais, de modo a detetar conicidade, lobulação, acúmulo local de material ou danos relevantes para a zona do rolamento. Meça o furo funcional ou o diâmetro interno da bucha instalada nas posições e direções em que possa haver aperto. O instrumento deve ser adequado à tolerância e à superfície. Um calibrador de encaixe permite verificar um limite de forma eficiente, enquanto um calibrador de furo ou um método de medição interna adequado pode fornecer informações sobre as dimensões e o perfil reais. Registe se o resultado corresponde à situação antes ou depois do acabamento e da instalação.

Não calcule a folga subtraindo médias não relacionadas. Compare as dimensões-limite reais ou avalie os limites da população especificados. Um pino médio e um furo médio podem parecer adequados, mas as combinações das extremidades podem permitir interferência ou folga excessiva.

Provas de movimento funcional

Accione a dobradiça no ângulo necessário, na orientação definida. Indique a velocidade, a carga aplicada, a temperatura, as condições ambientais, o estado do lubrificante e se é reportada a força de arranque ou a força de deslizamento. Uma simples verificação do tipo “passa/reprovado” com base no «movimento manual» depende do operador e pode ocultar um atrito elevado. Os dados de força em função do ângulo ou de binário em função do ângulo podem revelar um bloqueio local que uma única leitura máxima não consegue detetar.

Meça a folga na condição em que esta afeta o funcionamento: ângulo aberto, aproximação com o trinco fechado, posição de serviço ou outro ponto especificado. Utilize uma carga repetível, positiva e negativa, na sonda, que preencha as folgas sem deformar intencionalmente o conjunto. Indique o ponto de medição e o raio, caso seja utilizado o deslocamento em vez do ângulo.

Se a produção não puder medir diretamente uma característica interna instalada, estabeleça um controlo correlacionado com base em componentes ou parâmetros do processo e verifique periodicamente o conjunto acabado. A correlação deve basear-se em dados reais de estudo. Não deve ser inferida a partir de dimensões nominais.

Perguntas frequentes sobre a folga do pino da dobradiça