Folga na extremidade da articulação: movimento axial, controlo do impulso e medição

Uma dobradiça pode rodar livremente, passar na inspeção do diâmetro do pino e, mesmo assim, mover-se numa direção que o desenho nunca previu. Se empurrarmos uma das folhas ao longo do eixo do pino e a puxarmos de volta, o conjunto poderá emitir um pequeno clique ou apresentar um deslocamento mensurável. Esse movimento é folga axial da dobradiça.

Numa dobradiça convencional do tipo «pino e articulação», existe normalmente uma pequena folga axial, para que as articulações adjacentes e as interfaces de impulso possam rodar sem encravar. As arquiteturas de dobradiças de precisão ou pré-carregadas podem controlar este movimento de forma diferente, pelo que a folga axial aceitável deve ser determinada com base no projeto concreto e não numa regra universal de folga zero.

Um movimento axial excessivo pode fazer com que uma porta mude de posição, provoque impactos repetidos entre as faces de impulso, altere o encaixe do retentor, aumente o ruído ou faça com que um painel, que de outra forma seria rígido, pareça solto. Tentar eliminar qualquer vestígio de movimento cria o problema oposto. A tolerância de fabrico, a acumulação de revestimento, as variações de conformação, a dilatação térmica, a espessura da anilha de impulso ou um elemento de retenção deslocado podem consumir a folga pretendida e transformar o pivô numa braçadeira axial.

A folga é axial, não radial

A folga axial é frequentemente agrupada com outras formas de folga nas dobradiças, uma vez que um operador pode descrever todas elas como “folga”. Essa formulação é demasiado genérica para um desenho ou um requisito de inspeção.

A folga do pino e a folga lateral estão relacionadas, mas não são o mesmo parâmetro. A folga entre o pino e o furo é uma condição dimensional no interior do pivô. A folga lateral é o movimento lateral resultante observado entre as peças montadas da dobradiça. O comprimento da articulação, o vão do rolamento, o desgaste local, o alinhamento e a posição da força aplicada podem alterar a folga lateral medida, mesmo quando as dimensões do pino e do furo permanecem inalteradas.

Uma dobradiça pode, portanto, apresentar uma folga radial de funcionamento aceitável, embora a dobradiça montada continue a apresentar uma folga axial excessiva. O inverso também pode ocorrer: o movimento axial pode ser rigorosamente controlado, enquanto uma folga radial excessiva ou interfaces de rolamentos desgastadas permitem o movimento lateral das folhas.

Para o ajuste dimensional no interior do pivô, utilize o Guia de folga do pino da dobradiça. Essa página aborda os limites de dimensão dos pinos e dos furos, a acumulação de material de acabamento, a folga de funcionamento, a folga livre e o risco de encravamento. A folga axial da dobradiça requer um requisito axial específico.

De onde vem o movimento axial

A folga visível entre duas articulações adjacentes pode contribuir para a folga axial, mas raramente é a causa exclusiva.

Uma dobradiça industrial pode conter várias interfaces axiais em série. Quando o conjunto móvel é empurrado de uma extremidade do pino para a outra, cada interface pode contribuir com uma parte do movimento total.

• folga entre as faces terminais adjacentes das articulações;
• espessura e compressão da anilha de pressão;
• folga entre uma anilha e o ressalto de retenção;
• movimento axial do pino no interior do seu dispositivo de retenção;
• flutuar entre uma bucha e o seu alojamento;
• variação do espaçador ou calço;
• variação na conformação, estampagem, prensagem ou forjamento;
• posição da ranhura do anel de retenção;
• desgaste numa superfície de empuxo sob carga;
• movimento elástico de um clipe fino ou de um elemento de suporte.

Isto é importante quando um desenho indica apenas uma dimensão óbvia. Uma folga nominal na extremidade da articulação não prova que a dobradiça montada tenha a mesma folga axial. Uma anilha, uma bucha flutuante, um retentor de pino, um espaçador ou um elemento moldado podem adicionar movimento noutra parte da pilha axial.

O contrário também é possível. Várias folgas nominais podem parecer generosas no desenho, mas basta uma anilha deformada ou uma face de extremidade inclinada para que haja contacto prematuro e se impeça o movimento de toda a pilha. A análise dimensional prevê o espaço axial disponível. A dobradiça montada confirma qual a parte desse espaço que é efetivamente funcional.

A carga axial requer uma via de reação

A folga axial descreve o movimento. A carga axial determina qual a superfície que impede esse movimento.

Numa porta com dobradiça lateral vertical, a gravidade e a geometria de instalação podem fazer com que parte do conjunto da dobradiça assente contra uma extremidade inferior da articulação, uma anilha, um ressalto, uma flange ou uma superfície de apoio. Com um eixo de dobradiça horizontal ou inclinado, a direção do impulso ativo pode ser diferente. A aceleração durante o transporte, a vibração, a força da mola, a carga aplicada pelo operador, a tração do cabo ou a ação do trinco também podem adicionar reações axiais temporárias.

Por conseguinte, a dobradiça necessita de um percurso de empuxo identificável. Não se deve partir do princípio de que a extremidade de uma bucha tubular constitui automaticamente um rolamento de empuxo. Uma bucha que apresente um bom desempenho sob pressão radial projetada pode não ter sido concebida para suportar cargas axiais repetidas na sua face terminal.

O mesmo aviso aplica-se às juntas moldadas. Uma borda laminada fina pode constituir um limite geométrico aceitável em condições de serviço leve, mas revela-se uma superfície de impulso inadequada a longo prazo quando um conjunto móvel mais pesado encosta repetidamente contra ela.

No caso dos pivôs com mancais lisos, o guia de buchas para dobradiças industriais aborda a pressão radial, os materiais das buchas, a lubrificação, o ajuste da caixa e as razões pelas quais a carga axial pode exigir uma flange, uma anilha de impulso, um ressalto ou um suporte separado. Esta página dá continuidade a esse tema e centra-se no movimento axial resultante.

Jogo axial demasiado reduzido e demasiado elevado

“Jogo axial mínimo possível” parece ser uma expressão precisa. Na verdade, pode tratar-se de um requisito incompleto.

Se a pilha rotativa estiver quase encravada entre duas faces axiais, as variações normais de produção podem fazer com que a dobradiça passe de um estado de funcionamento livre para um estado pré-carregado. A espessura do acabamento, a variação das anilhas, a posição de conformação, as rebarbas, a distorção causada pela fixação ou a temperatura podem esgotar a margem restante.

Uma dobradiça pode continuar a mover-se durante uma verificação manual, mas apresentar uma força de separação mais elevada, atrito sensível à temperatura ou riscos localizados, uma vez que uma das superfícies de apoio já está sujeita a compressão contínua.

Uma folga axial excessiva dá origem a um mecanismo de falha oposto. O conjunto móvel percorre a folga axial disponível antes de atingir a superfície de impulso oposta. Se a carga axial se inverter repetidamente, o contacto pode passar a ser de impacto, em vez de uma reação estável do rolamento.

Não existe um valor universal correto para a folga axial nas dobradiças industriais. Uma tampa compacta de instrumento, uma porta pesada de armário, um painel de acesso a calhas e um mecanismo de retenção de precisão podem exigir limites muito diferentes, mesmo quando os pinos das respetivas dobradiças parecem semelhantes.

A soma das tolerâncias axiais

No caso de uma pilha axial rígida e sem pré-carga, um cálculo inicial útil consiste em separar a distância disponível entre as restrições determinantes dos componentes que ocupam essa distância.

Trata-se de um orçamento dimensional, não de uma garantia de que a dobradiça acabada se deslocará exatamente na medida calculada. Parte-se do princípio de que as superfícies de restrição selecionadas se tornam efetivamente os batentes axiais funcionais e que a pré-carga, os elementos de mola, as anilhas elásticas, a deformação, o atrito, o movimento do retentor, as rebarbas e a força de medição não alteram a resposta.

No caso de uma dobradiça que utilize intencionalmente uma pré-carga axial ou um mecanismo de impulso ajustável, a pilha geométrica continua a ser importante, mas a folga axial medida deve ser determinada com base no mecanismo real e nas condições de ensaio, e não apenas a partir de A − S.

A pilha deve utilizar as dimensões funcionais finais, e não apenas os valores nominais dos componentes em si. Dependendo da arquitetura, isto pode incluir:

• comprimentos das articulações;
• espessura da anilha e do espaçador;
• posição da bucha instalada;
• localização no ombro;
• espessura do colar;
• posição da ranhura do anel de retenção;
• localização da extremidade do pino moldada ou com cabeça;
• revestimento nas faces de contacto axiais;
• dimensões de montagem após a fixação com estacas, prensagem, estampagem ou conformação.

As combinações mais desfavoráveis são importantes. Cada componente pode, individualmente, passar na inspeção, mas o conjunto completo pode ficar fora do intervalo de movimento previsto.

Funcionalidades de impulso que controlam o movimento

Existem várias arquiteturas de dobradiças capazes de controlar o movimento axial. Estas não apresentam o mesmo comportamento em termos de desgaste, facilidade de manutenção ou sensibilidade ao processo de fabrico.

• Faces das extremidades das articulações: compacto e simples, mas a extremidade moldada funciona tanto como batente axial como como uma potencial superfície de desgaste.
• Arruelas de pressão: cria uma interface deliberada entre as faces terminais rotativas e permite isolar o desgaste das articulações das dobradiças.
• Buchas com flange: pode combinar o apoio radial com o contacto axial quando a construção específica for concebida para suportar forças axiais.
• Ombros e golas: criar um ponto de referência axial mais definido e afastar a força de impulso das arestas finas da articulação moldada.
• Espaçadores e calços: permitem o ajuste da pilha, mas exigem o controlo da espessura e da retenção.
• Anéis de retenção e clipes: posição do pino de controlo quando se definem a localização da ranhura, a folga axial, o acesso e a direção de instalação.
• Extremidades dos pinos fixadas, torcidas, moldadas ou com cabeça: proporcionam uma retenção compacta, embora a posição axial final possa depender fortemente do processo de conformação.

Uma peça de apoio não deve ser selecionada apenas com base no seu nome. Uma anilha pode ter as dimensões corretas, mas mesmo assim sofrer desgaste rápido se for demasiado macia para a carga aplicada, se não estiver bem apoiada, se estiver contaminada ou se estiver em contacto com uma aresta irregular. Um par de metais duros pode preservar a geometria, mas causar maior atrito, riscos, ruído ou dependência de lubrificante.

O requisito relativo à folga axial não precisa de ser objeto de um artigo inteiro sobre materiais. No entanto, é necessário identificar qual a característica que suporta o impulso e se essa característica consegue preservar o movimento axial pretendido ao longo do período de serviço exigido.

Meça o conjunto, não apenas uma folga

Um calibrador de folga permite verificar o espaço disponível entre duas superfícies. Essa medição é útil quando o desenho especifica essa folga exata. Não corresponde automaticamente à folga funcional da dobradiça.

Um ensaio completo de folga axial consiste em fixar uma das partes do conjunto, aplicar carga ao lado móvel em ambas as direções axiais e registar o deslocamento resultante ao longo do eixo do pino da articulação.

1. Estabelecer o ponto de referência fixo. Utilize a aba da dobradiça, a placa de montagem, a caixa ou a superfície do suporte que represente a referência de instalação pretendida.
2. Escolha o alvo em movimento. Indique se o indicador segue a folha oposta, a pilha de articulações, o pino ou outra superfície controlada.
3. Alinhe o eixo de medição com o eixo do pino da dobradiça. Se o sensor não estiver paralelo ao eixo do pino, o deslocamento indicado não é uma leitura axial direta e pode também tornar-se sensível a movimentos laterais ou rotacionais.
4. Encaixe o conjunto numa única direção axial. Aplique a força definida sem impacto e registe a posição.
5. Inverta a carga axial. Desloque o conjunto até que a interface de impulso oposta fique encaixada.
6. Registe o deslocamento total. A diferença entre as duas posições controladas é a folga axial medida nessa condição de ensaio.

Um indicador de quadrante, uma sonda de deslocamento digital, um comparador, um medidor de altura ou um dispositivo de fixação específico para produção podem todos ser válidos. Os elementos importantes são o ponto de referência, a força, a direção, o alinhamento do sensor, a resolução do instrumento, a rigidez do dispositivo de fixação e a repetibilidade.

Condições de carga e leitura do dispositivo de fixação

Um valor de folga axial sem indicar o método de carga pode induzir em erro. Um clipe de retenção, uma anilha de polímero, um suporte fino ou uma porta completa podem apresentar uma deflexão diferente à medida que a força axial aplicada varia.

A força de sondagem deve ser suficiente para encaixar as superfícies de empuxo pretendidas de forma consistente, sem transformar o ensaio numa prova de deformação. Uma força adequada para uma dobradiça compacta pode dobrar a aba ou o suporte de outro modelo. O valor deve, portanto, ser determinado com base na montagem real e num estudo de repetibilidade, e não a partir de uma regra universal.

A orientação também é importante. Uma porta pesada suspensa numa dobradiça vertical pode já estar encostada a uma das faces de apoio antes de ser aplicada a carga indicadora. Uma pequena dobradiça de bancada testada na horizontal pode ficar suspensa entre ambas as faces. Os resultados obtidos nessas duas condições não são diretamente comparáveis, a menos que o método de ensaio tenha em conta essa diferença.

O movimento do pino e o movimento da folha são diferentes

A leitura de um indicador axial não indica automaticamente qual a parte da dobradiça que se moveu.

Um pino que, intencionalmente ou não, possa mover-se livremente no interior do seu dispositivo de retenção pode deslocar-se enquanto as duas folhas permanecem encostadas à mesma superfície de apoio. A medição apenas do pino pode, por conseguinte, indicar um movimento que não corresponde à folga axial entre as folhas detetada pelo equipamento.

O contrário também pode acontecer. Um pino bem fixado pode permanecer imóvel enquanto o conjunto de articulações móveis se desloca entre dois ressaltos ou anilhas.

Quando ambas as funções forem importantes, controle-as separadamente:

• Movimento axial do pino: movimento do pino em relação à aba ou ao corpo destinado a retê-lo.
• Folga axial da dobradiça: movimento do conjunto da dobradiça móvel em relação ao conjunto fixo ao longo do eixo do pino da dobradiça.

A combinação de ambos num único valor indefinido de “folga axial” pode ocultar o verdadeiro mecanismo de falha. Um elemento de retenção solto e uma anilha de impulso desgastada podem produzir um deslocamento total do indicador semelhante, mas exigem ações corretivas diferentes.

Desgaste, temperatura e substituição de peças

A folga final no primeiro dia é apenas uma condição inicial quando a dobradiça é submetida a cargas de empuxo repetidas.

As faces das extremidades das articulações podem ficar polidas ou desgastadas. As anilhas de impulso podem perder espessura. Os elementos de polímero podem sofrer deslizamento sob carga prolongada, dependendo do seu material e estado. Os retentores podem permanecer fixos, embora a sua posição de assentamento se altere. Um espaçador pode sofrer atrito contra uma superfície adjacente. Cada alteração afeta a pilha axial.

A temperatura acrescenta mais uma variável. As diferentes temperaturas dos materiais e dos componentes podem alterar a distância efetiva entre os ressaltos, as anilhas, as buchas e os elementos de retenção. O movimento axial resultante pode aumentar ou diminuir.

A folga dimensional não é o único problema relacionado com a temperatura. As baixas temperaturas podem deixar uma folga axial positiva, enquanto o comportamento do lubrificante ou do polímero aumenta o atrito de funcionamento. A temperaturas mais elevadas, a expansão do material, a fluência ou a migração do lubrificante podem alterar tanto o assentamento como o comportamento de desgaste.

O requisito relativo à folga axial deve, por conseguinte, identificar a condição em que o limite se aplica. Alguns equipamentos requerem apenas uma inspeção à entrada à temperatura ambiente. Outros modelos podem exigir a mesma medição após ciclos de funcionamento, condicionamento térmico, vibração, limpeza, exposição à corrosão ou outra condição de funcionamento representativa.

Se a folga axial aumentar após a manutenção, registe mais do que apenas o deslocamento final. Inspecione as faces de pressão, a espessura da anilha, as extremidades dos pinos, a posição do retentor, o assentamento da bucha, os espaçadores, o padrão de contacto e a presença de detritos. A medição revela que o conjunto sofreu alterações. As evidências físicas ajudam a identificar onde essas alterações ocorreram.

Indique a folga axial no desenho

Expressões como “folga mínima”, “dobradiça bem ajustada” e “sem movimento axial percetível” não constituem critérios de aceitação úteis.

As dimensões dos componentes devem determinar a geometria utilizada no fabrico da dobradiça. Quando a folga axial afeta o funcionamento do equipamento acabado, deve ser adicionado um requisito de montagem específico que controle o movimento resultante.

O texto entre parênteses não constitui uma especificação definitiva do setor. O engenheiro responsável deve atribuir os valores com base nos requisitos reais do equipamento, na arquitetura da dobradiça, no estudo de tolerâncias e nas evidências de validação.

Se o desenho do fornecedor não indicar claramente quais as dimensões, tolerâncias e notas que se aplicam à dobradiça, utilize o Ficha técnica das dobradiças e guia de desenhos de engenharia para separar a geometria nominal dos requisitos funcionais e dos requisitos dependentes dos ensaios.

Correlacionar a verificação da produção

Um laboratório de desenvolvimento pode caracterizar a folga axial da dobradiça utilizando um dispositivo de fixação rígido, uma carga axial controlada e um sensor de deslocamento de alta resolução. A inspeção de produção não requer necessariamente o mesmo equipamento.

Um medidor mais simples ou um dispositivo de fixação específico pode ser adequado quando os trabalhos de correlação efetivos demonstrarem que distingue de forma fiável as dobradiças conformes das não conformes. No entanto, continua a ser necessário controlar a força de encaixe, os pontos de referência, a orientação e uma relação conhecida com a medição de engenharia.

Não substitua a verificação da folga axial após a montagem pela inspeção de uma única anilha ou espaçador, a menos que os dados do estudo demonstrem que a dimensão do componente permite prever de forma fiável o movimento final. A conformação, a retenção por pinos, a instalação, a variação do empilhamento e a interferência local podem, todos eles, alterar o resultado da montagem.

A verificação manual é útil para detetar folga evidente. Não substitui uma medição precisa da folga axial quando o movimento admissível é suficientemente pequeno para afetar o alinhamento, a posição de retenção, o ruído, a estanqueidade ou o funcionamento do equipamento.

Enviar a pilha axial para revisão

Perguntas frequentes sobre a folga axial da dobradiça