Como escolher um método de fixação do pino da dobradiça para equipamento sujeito a vibrações

Um pino de dobradiça não precisa de se soltar para que a retenção se torne um problema. Uma deslocação axial parcial pode reduzir o encaixe numa das articulações, aumentar a saliência na extremidade oposta, deslocar uma ranhura ou uma secção roscada na direção da área de apoio, ou alterar a forma como o pino é suportado ao longo da estrutura da dobradiça.

Isso torna a escolha de um método de retenção do pino da dobradiça é mais do que uma questão de saber se o pino parece estar bem apertado durante a montagem. No caso de equipamentos sujeitos a vibrações, as perguntas relevantes são: o que pode fazer com que o pino se mova, o que impede fisicamente esse movimento, qual é a amplitude de deslocamento antes de se atingir o batente e se o mesmo método de retenção continua a funcionar depois de a dobradiça estar instalada no interior do equipamento acabado.

Duas decisões reduzem rapidamente as opções. Em primeiro lugar, decida se o projeto necessita de um bloqueio geométrico positivo ou se pode aceitar uma retenção que dependa de um encaixe por fricção controlado. Em seguida, decida se a remoção do pino faz parte da manutenção normal. Essas decisões costumam ser mais importantes do que a denominação comercial atribuída ao retentor.

A retenção do pino também é diferente do sistema anti-levantamento da porta. Um pino pode estar corretamente retido, embora uma porta amovível continue a apresentar uma trajetória de levantamento indesejada. As aplicações que utilizam dobradiças amovíveis devem ter em conta margem de descolagem e retenção anti-elevação como um requisito específico a nível da porta.

A migração do pino é um problema de restrição axial

Uma dobradiça necessita normalmente de alguma liberdade dentro do conjunto de pino e articulação, para que as folhas possam rodar sem ficarem bloqueadas axialmente. Essa liberdade não constitui, por si só, uma falha. Torna-se um problema de retenção quando o pino consegue continuar a mover-se o suficiente para alterar o apoio pretendido ou a geometria de funcionamento.

A perda total do pino é apenas o último estado dessa sequência. Se parte do pino se retirar de uma articulação, o comprimento suportado e a distribuição da carga pelas articulações restantes alteram-se. A carga local nas extremidades ou a solicitação de flexão do pino podem aumentar antes de o pino estar sequer perto de cair livremente.

A extremidade oposta sofre alterações ao mesmo tempo. Qualquer saliência adicional pode interferir com uma tampa, uma calha de cabos, uma proteção ou uma estrutura adjacente. Uma ranhura do anel de retenção, uma rosca ou um orifício transversal que, inicialmente, se encontrasse fora da área de funcionamento do rolamento também pode aproximar-se da borda de uma articulação.

O percurso de libertação tem duas direções

Um pino vertical pode parecer seguro porque a gravidade favorece uma direção, mas a gravidade não constitui um elemento de retenção positivo. O equipamento pode ser transportado noutro sentido, exposto a choques ao longo do eixo da dobradiça ou instalado num ângulo.

Um anel de retenção numa das extremidades impede o deslocamento na direção desse anel. Na direção oposta, é ainda necessário um cabeçote, um ombro, um segundo anel de retenção, uma geometria escalonada ou outra característica de retenção, caso o pino seja capaz de se mover nessa direção.

Traçar o pino de uma extremidade à outra é mais útil do que perguntar se o desenho contém um retentor. A análise só está concluída quando for possível identificar a característica que impede cada direção de libertação relevante.

Os métodos de retenção do pino da dobradiça variam consoante o percurso da carga

A maior diferença técnica reside entre um batente geométrico positivo e uma articulação dependente do atrito.

A batente positivo impede que o movimento continue, uma vez que o elemento de retenção não consegue passar pela abertura disponível. Uma cabeça moldada, um anel de retenção, um pino transversal ou um ressalto de retenção funcionam desta forma. Para que o movimento continue, é necessário que o batente, o pino, a ranhura ou o elemento circundante se deforme, se parta ou se desengate.

A sistema dependente do atrito resiste ao movimento através da pressão de contacto. Um pino com ajuste por interferência é o exemplo mais comum. Um parafuso de fixação que se apoia num pino liso também pode depender principalmente da força de contacto e do atrito. Pode não existir qualquer elemento de encaixe positivo mais adiante no percurso de libertação.

Ambas as abordagens podem ser válidas. Simplesmente requerem evidências diferentes. Uma extremidade conformada pode ser analisada com base na sua geometria e no seu estado de montagem. Um encaixe com interferência depende muito mais do pino acabado, do furo e da relação entre as peças montadas.

A consequência da migração deve influenciar o nível de incerteza que o projeto pode tolerar. Se o movimento limitado tiver um efeito reduzido no equipamento, um sistema dependente do atrito e devidamente controlado pode continuar a ser uma opção razoável. Se a migração reduzir o engate necessário das articulações, alterar a posição do fecho ou da vedação, ou puder evoluir para a perda da geometria de suporte da porta, a retenção positiva torna-se mais fácil de justificar.

A retenção por ajuste com interferência depende do ajuste de montagem

Um pino de encaixe com interferência pode proporcionar uma resistência axial considerável sem necessidade de um elemento adicional nas extremidades, mas é a própria sua posição de montagem que constitui o sistema de retenção.

O diâmetro do pino, o diâmetro interno, a circularidade, o estado da superfície, a espessura do revestimento, a rigidez da articulação e o método de montagem influenciam todos essa interface. O diâmetro nominal do pino, por si só, não é suficiente para descrever a condição de retenção. Uma articulação em chapa metálica moldada e um ressalto usinado de grande espessura também podem reagir de forma diferente à mesma interferência nominal.

O atrito, a corrosão, o desgaste ou a remoção repetida dos pinos podem alterar a interface de encaixe durante a utilização. Isto não significa que a retenção por interferência não seja adequada para equipamentos sujeitos a vibrações. Significa que o fornecedor deve ser capaz de explicar o que determina o encaixe e quais são os elementos que justificam a confiança nesse encaixe para a retenção axial.

Um parafuso de fixação deve ser analisado da mesma forma. Um parafuso que exerce pressão contra um pino cilíndrico liso continua a depender, em grande medida, das condições de contacto e de bloqueio. Um parafuso que se encaixa numa ranhura circunferencial, num orifício ou num ressalto específicos pode proporcionar uma barreira mais eficaz contra o deslocamento axial. Por conseguinte, peças de fixação de aspeto semelhante podem apresentar comportamentos de retenção diferentes.

O deslocamento axial pode transformar o retentor num batente de impacto

Um batente positivo nem sempre suporta carga de forma contínua. O pino pode ter liberdade axial entre as suas duas restrições e mover-se antes de entrar em contacto com a extremidade de retenção.

Isso altera as condições no ponto de paragem. Um retentor fixado contra uma superfície com um contacto leve e contínuo não é submetido à mesma carga que um que seja repetidamente atingido depois de o pino se deslocar através de uma folga. Em caso de vibração ou choque, a segunda condição pode provocar contactos locais repetidos numa ranhura do anel de retenção, numa cabeça moldada, num pino transversal ou na face adjacente da articulação.

A carga resultante não pode ser reduzida a uma única força universal, uma vez que depende da vibração transmitida pelo equipamento, da massa em movimento, do curso axial disponível, da velocidade relativa, da rigidez de contacto e da deformação local. O que importa para a seleção é a relação: Uma maior liberdade axial pode transformar o retentor de um bloqueio contra a migração numa parte do percurso da carga operacional recorrente.

Uma característica de retenção pode, portanto, permanecer presente e, mesmo assim, estar a deteriorar-se. Um anel pode continuar instalado, embora a sua ranhura desenvolva martelagem local. Uma extremidade moldada de um pino pode permanecer intacta, enquanto o contacto repetido deixa marcas na face adjacente da articulação. Um pino transversal pode permanecer preso, enquanto se desenvolve uma deformação local em torno do seu orifício.

Quando o projeto previsto permite que o pino entre em contacto com o dispositivo de retenção repetidamente, a proposta do fornecedor deve abordar essa condição de funcionamento, em vez de se limitar a demonstrar que o deslocamento total do pino é impossível.

A retenção permanente e a retenção removível resolvem diferentes problemas de assistência

Um pino destinado a permanecer na dobradiça durante toda a vida útil do conjunto não necessita da mesma estrutura de retenção que um pino removido durante a limpeza, reparação ou revisão programada.

Extremidades de pinos moldadas, fixadas com pinos e estampadas

Operações como o calibramento, o estampagem, a torneamento, a martelagem ou qualquer outra operação de conformação alteram a geometria da extremidade após a montagem do pino. A extremidade alargada ou deformada já não consegue passar pela abertura adjacente.

Isto elimina a necessidade de um clipe ou porca separada, o que é útil quando o pino não deve ser removido em circunstância alguma durante a manutenção normal. No entanto, o próprio processo de fabrico torna-se importante. Uma conformação excessiva pode bloquear o conjunto da articulação ou deformar o pino. Uma conformação insuficiente pode resultar numa retenção inconsistente.

O material e o estado do pino são aqui importantes. O material selecionado, a dureza e o processo de conformação têm de ser compatíveis. Um conceito de retenção que dependa da conformação plástica da extremidade do pino não deve ser aprovado apenas com base no contorno final, sem compreender como essa geometria é produzida.

A melhor prova de primeira mão para este tipo de construção é simples: uma fotografia em grande plano da extremidade real do pino de retenção, juntamente com o desenho de produção ou amostra correspondente. Isso mostra a geometria real muito melhor do que outra ilustração genérica de retenção.

Pinos de fixação

Um pino com cabeça, um ressalto de retenção ou uma sequência de montagem que bloqueie o percurso de libertação pode proporcionar uma retenção positiva permanente sem necessidade de um retentor de extremidade separado.

A desvantagem em termos de manutenção é menos evidente. Se o pino só puder ser instalado antes de outro componente da dobradiça ser moldado, soldado ou unido, os danos no pino podem exigir a substituição completa da dobradiça. O termo “cativo” descreve o facto de o pino ficar retido; não significa automaticamente que o pino seja de fácil manutenção.

Anéis de retenção, retentores roscados e pinos transversais

Os retentores removíveis durante a manutenção são adequados quando a remoção do pino constitui uma operação de manutenção prevista.

Um anel de retenção proporciona um batente positivo visível e pode permitir uma desmontagem rápida, mas a ranhura passa a fazer parte da geometria do pino. A ranhura deve permanecer fora de uma zona inadequada para o rolamento, sendo necessário acesso suficiente nas extremidades, tanto para o anel como para a ferramenta de remoção.

A retenção roscada pode ser feita através de uma porca, de uma extremidade roscada do pino ou de um elemento de fixação seguro. É conveniente quando as ferramentas manuais normais já fazem parte do procedimento de manutenção, mas a rosca, por si só, não determina como se evita o afrouxamento devido à vibração. O método de bloqueio faz parte da proposta.

Um pino transversal ou contrapino cria um batente físico evidente. Além disso, requer um orifício transversal no pino principal e acrescenta mais um componente de manutenção. A posição do orifício, a saliência do pino e a folga à sua volta são, portanto, fatores importantes, a par da facilidade de remoção.

Um pino que é removido regularmente necessita de um sistema de retenção concebido para utilizações repetidas. A conformação permanente das extremidades costuma contrariar esse requisito. O inverso também é verdadeiro: adicionar uma ranhura maquinada, um anel separado e uma peça de substituição a um pino que nunca deve ser removido pode aumentar a complexidade do fabrico e da manutenção sem resolver um problema concreto.

A retenção axial não determina a rotação do pino

Um pino retido ainda pode rodar.

Algumas dobradiças fixam intencionalmente o pino a uma das folhas, de modo que a rotação ocorre entre o pino e as articulações opostas. Outras permitem que o pino gire ao longo de uma maior extensão da estrutura. Um anel de retenção pode controlar o deslocamento axial sem influenciar nenhuma dessas condições.

Se a interface fixa pretendida não for mantida, a superfície de desgaste ativa pode deslocar-se para outra interface entre o pino e a articulação, mesmo que a retenção axial permaneça totalmente intacta. Uma comparação entre fornecedores deve, por isso, identificar qual a interface que se prevê que rode, e não apenas o que impede o pino de sair da articulação.

A geometria de retenção não deve interferir no problema do rolamento

A retenção positiva implica frequentemente a adição de uma ranhura, um orifício, uma rosca ou uma transição moldada ao pino. Essas características devem ser analisadas em conjunto com as zonas onde o pino é apoiado.

Uma ranhura para o anel de retenção reduz a secção local do pino. Um orifício transversal interrompe a secção de outra forma. O desvio da rosca e as transições formadas abruptamente também alteram a geometria local. A localização dessas características imediatamente junto a uma aresta da articulação sujeita a cargas elevadas pode concentrar duas funções diferentes — apoio do rolamento e retenção — na mesma secção curta do pino.

O movimento axial pode agravar esta situação. Uma ranhura que começa fora da área do rolamento pode deslocar-se em direção à borda de uma articulação. Uma parte roscada pode entrar numa zona destinada a um contacto deslizante suave. Um orifício transversal pode aproximar-se de um ponto de apoio sujeito a cargas elevadas.

Esta análise útil combina três aspetos geométricos: o ponto de apoio do pino, a localização do elemento de retenção e a distância que o pino pode percorrer antes de atingir o batente.

A máquina instalada pode rejeitar um retentor em bom estado

Um método de retenção pode parecer perfeitamente razoável no desenho da dobradiça e tornar-se difícil de utilizar depois de o resto da máquina estar montado.

Os anéis de retenção requerem o uso de um alicate. Os retentores roscados requerem uma chave, uma chave de soquete ou uma chave de fendas. Os pinos transversais requerem espaço para que o pino secundário possa ser retirado. Após a libertação do retentor, o pino principal da dobradiça pode ainda necessitar de um deslocamento axial antes de sair do conjunto da articulação.

A folga de funcionamento relevante é, portanto, o conjunto completo do movimento de retenção, da ferramenta e da remoção do pino — e não apenas o espaço visível junto à dobradiça.

Em funcionamento seguro, bloqueado durante a manutenção

Um anel de retenção situado acima da articulação superior pode impedir corretamente o deslizamento do pino, ao mesmo tempo que uma cobertura superior do equipamento bloqueia o alicate necessário para o remover. Tanto o anel como a ranhura estão a funcionar conforme previsto. O conflito só surge quando a dobradiça é avaliada em conjunto com a estrutura circundante.

O acesso ao protótipo também pode induzir em erro. Um clipe pode ser fácil de alcançar antes da instalação de uma calha de cabos, de uma cobertura de proteção contra a chuva, de uma proteção ou de um módulo interno, mas tornar-se efetivamente inacessível na montagem de produção.

O ambiente acrescenta mais um fator a ter em conta. As ranhuras e os clipes expostos podem acumular lascas, tinta, sujidade ou gelo. As chavetas ou os pinos de segurança salientes podem criar pontos de encravamento. A corrosão e a contaminação também podem tornar muito mais difícil a manutenção de um retentor que, em princípio, é amovível. Duas aplicações com níveis de vibração semelhantes podem, por isso, necessitar de métodos de retenção diferentes, uma vez que os ambientes em que estão instaladas são distintos.

Compare as propostas dos fornecedores com base em dados concretos, e não em rótulos de retenção

A simples menção de “pino retido” não é suficiente para comparar duas dobradiças. A proposta torna-se útil quando o fabricante de equipamento original (OEM) consegue perceber o que impede o deslocamento, que condição de fabrico controla essa característica e o que acontece quando o pino acabar por necessitar de manutenção.

Nenhum método apresentado na tabela é universalmente superior. Os custos variam entre o próprio pino, os elementos de fixação secundários, as operações de maquinagem ou conformação, o controlo da montagem e a manutenção futura. Um detalhe de peça de baixo custo pode tornar-se uma decisão dispendiosa em termos de equipamento se obrigar, posteriormente, à remoção destrutiva ou à substituição completa da dobradiça.

As provas são importantes quando se alega um determinado desempenho em termos de vibração

Se um fornecedor afirmar que um projeto com pino retido foi validado em termos de vibração, a prova válida é o registo do ensaio e não a expressão “testado contra vibrações”. O relatório deve identificar a configuração testada da dobradiça ou da amostra, o método de retenção, o dispositivo de fixação, as condições de vibração aplicadas, a duração ou exposição, e o que foi inspecionado antes e depois do ensaio. Qualquer limite de aceitação relativo à migração do pino deve decorrer dos requisitos do equipamento ou de uma especificação de projeto acordada.

Para projetos que utilizam vibração aleatória de banda larga, a norma IEC 60068-2-64:2008+A1:2019 fornece um método de ensaio ambiental normalizado para avaliar amostras em condições específicas de vibração aleatória. A norma é utilizada em conjunto com a especificação do produto relevante para avaliar a aceitabilidade; não estabelece um deslocamento admissível universal do pino da dobradiça nem uma força mínima de retenção para todas as aplicações.

Referência: IEC 60068-2-64:2008+A1:2019, Ensaios ambientais — Parte 2-64: Ensaios — Ensaio Fh: Vibração, aleatória de banda larga e orientações.

Antes de encomendar uma amostra

O pedido de amostra deve permitir a comparação da arquitetura de retenção sem transformar o pedido numa análise completa de validação da produção.

• Objetivo da remoção do alfinete: remoção para revisão permanente ou pontual, ou para manutenção de rotina.
• Instruções de utilização: identificar o que impede a migração axial em cada extremidade relevante.
• Mecanismo de retenção: geometria moldada ou fixa, batente positivo amovível, ajuste por interferência ou outro método claramente definido.
• Consequência da migração: identificar o que muda primeiro se o pino começar a mover-se — o encaixe, o alinhamento, a folga nas peças adjacentes ou outra condição funcional.
• Rotação do pino: Indique se se prevê que o pino gire ou permaneça fixo a um dos elementos da dobradiça.
• Acesso instalado: Confirme se o retentor, a ferramenta e o movimento necessário para a remoção do pino continuam acessíveis na máquina acabada.

Depois de selecionado o método, as suas dimensões de produção e os detalhes de aceitação devem constar no desenho controlado da dobradiça. O Ficha técnica das dobradiças e guia de desenhos de engenharia abrange a próxima etapa de revisão do desenho, sem repetir aqui a decisão relativa ao método de retenção.

Depois de definidas a arquitetura e as condições de serviço, compare as opções adequadas modelos de dobradiças industriais tendo em conta esses requisitos, em vez de se basear apenas no tipo de pino ou no preço unitário.

Perguntas frequentes sobre a retenção do pino da dobradiça