TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS (NBR 6158/1995):

Tolerância dimensional é a variação entre a dimensão máxima e mínima permitida para peça. Essas dimensões são afastamentos aceitáveis para as dimensões nominais da peça. Tais afastamentos podem ser indicados em cada cota ou de forma geral, por meio de valores numéricos ou por uma letra acompanhada de um número, que identificam o campo de tolerância e qualidade de trabalho, como será visto mais adiante. Observe na Figura 95 os valores de afastamento indicados ao lado da cota e os cálculos para determinação da tolerância.

Figura 95. Afastamentos e tolerância.

Num conjunto mecânico as peças se ajustam, ou seja, se encaixam umas nas outras de diferentes maneiras, por isso é importante conhecer os tipos de ajustes possíveis entre peças. Quando falamos em ajustes, eixo é o nome genérico dado a qualquer peça, ou parte de peça, que funciona alojada em outra. Em geral, a superfície externa de um eixo trabalha acoplada, isto é,

Dependendo da função do eixo, existem várias classes de ajustes (Figura 96). Se o eixo se encaixa no furo de modo a deslizar ou girar livremente, temos um ajuste com folga. Quando o eixo se encaixa no furo com certo esforço (prensado), de modo a ficar fixo, temos um ajuste com interferência. Ainda existem situações intermediárias em que o eixo pode se encaixar no furo com folga ou com interferência, dependendo das suas dimensões efetivas. É o que chamamos de ajuste incerto. Em geral, eixos e furos que se encaixam têm a mesma dimensão nominal, o que varia são os afastamentos adotados para cada elemento.

Considerando um ajuste com folga, o eixo será sempre menor que o furo, e teremos uma folga máxima e uma folga mínima (veja Figura 97). Folga máxima é a diferença entre as dimensões máxima do furo e mínima do eixo, ou seja: Fmax = Dmax - dmin. Folga mínima é a diferença entre as dimensões mínima do furo e máxima do eixo, ou seja, Fmin = Dmin - dmax. Os valores de folga serão sempre positivos.

Figura 97. Ajuste com folga: folga máxima e folga mínima.

Considerando um ajuste com interferência, o eixo será sempre maior que o furo, e teremos uma interferência máxima e uma interferência mínima (veja Figura 98). Interferência máxima é a diferença entre as dimensões mínima do furo e máxima do eixo, ou seja, Imax = Dmin - dmax. Interferência mínima é a diferença entre as dimensões máxima do furo e mínima do eixo, ou seja, Imin= Dmax - dmin. Os valores de interferência serão sempre negativos.

Figura 98. Ajuste com interferência: interferência máxima e interferência mínima.

A variação possível da folga ou da interferência entre as peças que se acoplam é denominada tolerância do ajuste (TAJ), também definida pelo somatório das tolerâncias dimensionais do eixo e furo, logo:

TAJ = TEIXO + TFURO

TAJ = Fmax - Fmin (para um ajuste com folga)

TAJ = lImaxl - lIminl (para um ajuste com interferência) TAJ = Fmax + lImaxl (para um ajuste incerto)

Com relação aos sistemas de ajustes, existem dois tipos: o chamado eixo-base, e o furo- base. No sistema de ajuste eixo-base as folgas ou interferências exigidas são obtidas pela associação de furos de várias classes de tolerâncias com eixos de uma única classe de tolerâncias. Nesse caso, o afastamento superior do eixo é sempre igual a zero. Já no sistema de ajuste furo-base as folgas ou interferências exigidas são obtidas pela associação de eixos de várias classes de tolerâncias, com furos de uma única classe de tolerâncias. Nesse caso, o afastamento inferior do furo é sempre igual a zero. O sistema furo-base é o mais usado em ajustes entre eixos e elementos de transmissão.

A norma técnica estabelece uma série de tolerâncias fundamentais que determinam a precisão da peça, ou seja, a qualidade de trabalho (veja Figura 99), uma exigência que varia de peça para peça, de uma máquina para outra.

Figura 99. Faixas de qualidade de trabalho.

A partir da dimensão nominal do eixo/furo (em mm) é possível definir uma tolerância de fabricação (em micrometros), em função da qualidade de trabalho desejada. Esses valores são normalizados e tabelados (veja Figura 100).

Além da definição da qualidade de trabalho, também é preciso definir o campo de tolerância, ou seja, o conjunto de valores aceitáveis após a fabricação da peça, que vai da dimensão mínima até a dimensão máxima. A norma técnica estabelece 28 campos de tolerâncias, identificados por letras do alfabeto latino. Cada letra está associada a um determinado campo de tolerância. Os campos de tolerância para eixo são representados por letras minúsculas, enquanto que para furos utilizam-se letras maiúsculas.

Figura 100. Tolerâncias dimensionais em função do diâmetro do eixo/furo e da qualidade de trabalho (os valores "de" são exclusivos, e os valores "até" são inclusivos).

O sistema eixo-base é caracterizado por eixos na posição h, apresentando as = 0, ou seja, as dimensões limite máximas destes eixos são iguais à suas dimensões nominais. O sistema furo- base é caracterizado por furos na posição H, apresentando Ai = 0, ou seja as dimensões limite mínimas destes furos são iguais à suas dimensões nominais.

A norma técnica apresenta uma grande quantidade de tabelas para definição de afastamentos em função do campo de tolerância adotado. Contudo, em termos práticos, podemos adotar a utilização do sistema furo-base, pois como já foi dito, esse sistema é o mais usado em ajustes entre eixos e elementos de transmissão. Dessa forma, a Figura 101 apresenta uma tabela com alguns valores de afastamentos superiores para eixos, em função da dimensão nominal e campo de tolerância.

Figura 101. Afastamentos superiores (em micrometros) para eixos, em função da dimensão nominal e campo de tolerância.

A partir do tipo de ajuste, pela determinação de folgas ou interferências máximas e mínimas, é possível definir tolerâncias padronizadas para acoplamentos eixo/furo, e dessa forma especificar um ajuste normalizado. Para isso, deve-se utilizar o seguinte procedimento:

Definir folgas e/ou interferências (dados de projeto).
Calcular a tolerância do ajuste (TAJ).

Calcular (TAJ)/2 e escolher uma tolerância normalizada (tabela da Figura 100) para o furo, que se aproxime do valor calculado.

Definir uma tolerância normalizada para o eixo, de forma que TEIXO + TFURO < TAJ.
Especificar os dados para o furo, considerando o sistema furo-base.

Especificar os dados para o eixo, calculando os afastamentos, e depois definindo um valor normalizado (tabela da Figura 101).

Verificar as folgas e/ou interferências do ajuste especificado. O valor máximo calculado deve ser menor do que o valor máximo solicitado pelo projeto, enquanto que a valor mínimo calculado deve ser maior do que o valor mínimo solicitado pelo projeto.

Exercício 16:

A dimensão nominal em um acoplamento eixo/furo é de 40 mm. O furo tem como afastamentos: As = +64µm e Ai = +25µm, enquanto que o eixo tem as = 0 e ai = -39µm. Sabendo disso:

a) Calcule as dimensões máximas e mínimas do furo e do eixo. b) Calcule a tolerância dimensional para o furo e para o eixo.

c) Foi adotado um sistema furo-base ou eixo-base? Explique sua resposta. d) Qual o tipo de ajuste? Por que?

e) Calcule os valores máximos e mínimos da folga e/ou interferência. f) Calcule a tolerância do ajuste.

g) Faça um desenho esquemático do acoplamento, identificando as principais dimensões.

Exercício 17:

No dimensionamento de um projeto, o diâmetro nominal de um acoplamento eixo/furo foi definido como 100 mm, tendo uma folga máxima de 170 µm e uma folga mínima de 70 µm. Sabendo disso, especifique um ajuste normalizado, considerando o sistema furo-base. Apresente também um desenho esquemático do acoplamento, identificando as principais dimensões.