Tipos de Ajustes en Ingeniería Mecánica: Holgura, Interferencia y Transición Explicados

En este artículo vamos a discutir sobre Ajustes, tipos de ajustes y sus subtipos, Clasificación de Ajustes bajo el Sistema Newall, Cómo Nombrar Diferentes Tipos de Ajuste en Ingeniería Mecánica.

¿Qué es un Ajuste?

La relación entre dos piezas donde una se inserta en la otra con un cierto grado de apriete o holgura se conoce como ajuste.

Los productos de ingeniería a veces se entregan en forma de componentes que deben deslizarse o presionarse unos contra otros para realizar sus funciones. Como resultado, el término "ajuste" se usa para describir las relaciones dimensionales entre los componentes. Determina si los componentes están sueltos o ajustados, lo que ayuda en la propiedad de deslizamiento o prensado. Entender lo que implica un ajuste requiere comprender algunos términos, que se definen a continuación.

Tipos de Ajuste

Dependiendo de los límites reales del agujero o eje, los tipos de ajuste en la Norma India y en la Norma Británica, se dividirán en tres clases principales como sigue: (Fig. 15.4).

1. Ajustes con Holgura
2. Ajustes con Interferencia
3. Ajustes de Transición

1. Ajustes con Holgura (Clearance Fits)

En un ajuste con holgura hay una tolerancia positiva entre el eje más grande posible y el agujero más pequeño posible. Con tales ajustes, la holgura mínima es mayor que cero. Tales ajustes dan uniones sueltas, es decir, debe haber cierto grado de libertad entre un eje y un agujero.

¿Qué es la Zona de Tolerancia?

Supongamos que necesitamos hacer una tuerca de 10 mm para un tornillo de 10 mm. Sin embargo, debido a errores humanos y de mecanizado, el diámetro interior se convirtió en 9,98 mm. Como resultado, la tuerca no encajará en el tornillo, y nuestra unión se arruinará. Para evitar este error, se usan zonas de tolerancia.

Definimos una zona de tolerancia en la que las tolerancias de tuercas y tornillos son un poco uniformes, para que encajen y mantengan la intercambiabilidad entre dos piezas.

Hablemos ahora del ajuste con holgura.

Hay un gran espacio entre la zona de tolerancia del agujero y la zona de tolerancia del eje en este caso.

Así que lo llamamos ajuste con holgura si el agujero es mayor que el eje y permite que las dos piezas acopladas giren o deslicen una sobre la otra.

En el ajuste con holgura, el tamaño mínimo del agujero es siempre mayor que el tamaño máximo del eje.

En cualquier caso, cuando ensamblamos el eje y el agujero, obtendremos la holgura que permite que un eje deslice fácilmente mientras también gira dentro del agujero.

Como resultado, podemos hacer fácilmente ajustes de deslizamiento y rodadura en los ajustes con holgura. Considere el pistón y la válvula.

Tipos de Ajustes con Holgura

Los ajustes con holgura pueden subdividirse en:

1. Ajuste deslizante (Slide fit).
2. Ajuste deslizante fácil (Easy slide fit).
3. Ajuste de rodadura (Running fit).
4. Ajuste de rodadura holgado (Slack running fit).
5. Ajuste de rodadura suelto (Loose running fit).

1. Ajuste Deslizante

Estos tipos de ajuste tienen muy poca holgura entre dos piezas, casi ninguna, pero proporcionan mucha mayor precisión y exactitud en piezas deslizantes y móviles.

Ejemplo: Engranajes deslizantes, ensamblajes de automóviles, válvulas deslizantes, discos de embrague, piezas de máquinas herramienta, husillo de contrapunto de torno, guía de ejes, etc.

2. Deslizante Fácil (Easy Slide)

Para una pequeña holgura entre el agujero y el eje, se usa un deslizante fácil. El deslizante fácil se ha usado para movimientos no regulares y lentos regulares. Ejemplo: pistón.

3. Ajuste de Rodadura (Running Fit)

Al rotar componentes a velocidad moderada, el ajuste de rodadura debe usarse donde no se requiere precisión. El ajuste de rodadura tiene alta holgura e implica grandes variaciones de temperatura, altas velocidades de rodadura y fuertes presiones de cojinete. Ejemplo: Engranajes, acoplamientos.

4. Ajuste de Rodadura Holgado (Slack Running Fit)

Estos tipos de ajuste proporcionan holgura muy cercana y mínima para requisitos precisos, y con la ayuda de lubricación, las piezas pueden ensamblarse sin fuerza y girar y deslizar libremente. Ejemplo: guía de ejes, guías de rodillos, etc.

5. Ajuste de Rodadura Suelto (Loose Running Fit)

Los ajustes de rodadura sueltos se usan para piezas que giran a altas velocidades y tienen una holgura mayor cuando la precisión no es crítica. Ejemplo: Pestillos, pivotes, calor, piezas afectadas por corrosión y contaminación, etc.

2. Ajustes con Interferencia (Interference Fits)

En el Ajuste con Interferencia, la zona de tolerancia del eje supera la zona de tolerancia del agujero. Esto significa que el eje es grande y el agujero es pequeño.

Necesitábamos mucha fuerza para ensamblar y desensamblar estos dos, así que usamos un martillo. Otro método es usar una prensa hidráulica para insertar el eje en el agujero.

En un ajuste con interferencia hay una tolerancia negativa o interferencia entre el agujero más grande y el eje más pequeño, siendo el eje mayor que el agujero.

Tipos de Ajustes con Interferencia

Los ajustes con interferencia pueden clasificarse como: (1) ajuste a presión (force fit), (2) ajuste apretado (tight fit) y (3) ajuste de empuje (driving fit).

1. Ajuste a Presión (Force Fit)

Para lograr el ajuste de alta interferencia, la pieza debe calentarse a una temperatura muy alta antes de ensamblarla con un agujero. Se requiere fuerza externa para las piezas acopladas.

Ejemplo: Engranajes, ejes, etc.

2. Ajuste Apretado (Tight Fit)

Proporciona interferencia mínima que los ajustes a presión.

Ejemplo: Polea escalonada de un transportador, rectificado cilíndrico de una máquina, etc.

3. Ajuste de Empuje (Driving Fit)

Requiere interferencia media, que puede ensamblarse usando fuerzas mayores para forjado en frío o en caliente. Los ajustes de empuje son más fiables que el ajuste apretado.

Ejemplo: Ejes, engranajes y casquillos, etc.

3. Ajustes de Transición (Transition Fits)

Los ajustes de transición cubren casos entre las dos primeras clases (Fig. 15.4). El uso de ajustes de transición no garantiza ni una interferencia ni una holgura, es decir, cualquier par de piezas acopladas con un ajuste de transición puede ajustarse con interferencia, mientras que otro par con el mismo ajuste puede tener un ajuste con holgura.

En un ajuste de transición, la zona de tolerancia del eje se encuentra entre la parte inferior y media de la zona de tolerancia del agujero, indicando que el agujero es menor que el eje.

Para hacer este ajuste, debemos aplicar una ligera presión al eje al entrar en el agujero. También nos referimos a él como Ajustes a Presión (Push Fits). El ajuste de transición tiene alta precisión y alineación precisa entre dos piezas acopladas. Por ejemplo: chaveta de eje.

Tipos de Ajustes de Transición

Los ajustes de transición pueden clasificarse como: (1) ajuste a presión, (2) ajuste apretado, (3) ajuste de rozamiento (wringing fit) y (4) ajuste a presión (push fit).

Clasificación de Ajustes bajo el Sistema Newall

Los cuatro tipos de ajuste bajo el sistema Newall son los siguientes:

1. Ajuste de Rodadura (Running Fit)

Un ajuste de rodadura es un ajuste suave y fácil para el propósito de un par de cojinetes móviles. Para un ajuste deslizante o de rodadura, el diámetro del eje debe ser lo suficientemente menor para permitir una película de aceite para lubricación. Para una longitud media de cojinete, una tolerancia de 0,025 mm por 25 mm de diámetro de cojinete es suficiente.

2. Ajuste a Presión (Push Fit)

En un ajuste a presión uno puede ensamblarse en el otro con ligera presión manual (tapones de centrado, pasadores, etc.), no habiendo holgura suficiente para permitir que el eje gire.

3. Ajuste de Empuje o Prensa (Driving or Press Fit)

En un ajuste de empuje o prensa uno puede ensamblarse en el otro con un martillo manual o por presión media. Da un ajuste semipermanente como es necesario para una polea con chaveta en un eje.

4. Ajuste a Fuerza o por Contracción (Force Fit or Shrink Fit)

El ajuste a fuerza requiere gran presión para forzar el eje en el agujero o que el agujero se expanda por calentamiento para que se contraiga sobre el eje. Así que esto también se llama ajuste en caliente. Estos tipos de ajuste se usan cuando las dos piezas deben fijarse rígidamente para que una no pueda moverse sin la otra. En un ajuste a fuerza, el eje es definitivamente mayor que el agujero. Ruedas de ferrocarril y tranvía y ruedas de carro se ajustan bajo este método.

Sistema Base Agujero y Base Eje

En un sistema de límites general es necesario decidir en qué base se encuentran los límites para dar el ajuste deseado. Hay dos sistemas distintos para variar los tamaños de las piezas conocidos como: base agujero y base eje.

Un sistema de límites se dice que está en base agujero cuando el agujero es el miembro constante y se obtienen diferentes ajustes variando el tamaño del eje. En este sistema de agujero, los límites alto y bajo son constantes para todos los tipos de ajuste del mismo grado de precisión y para el mismo tamaño básico.

Un sistema de límites se dice que está en base eje cuando el eje es el miembro constante y se obtienen diferentes ajustes variando el tamaño del agujero. En este sistema de eje, los límites alto y bajo son constantes para todos los ajustes de la misma precisión y grado y para el mismo tamaño básico. Tanto la base agujero como la base eje se ilustran en la Fig. 15.5.

Todos los sistemas de límites modernos emplean la base agujero, la razón principal siendo que es más fácil variar el tamaño del eje que el del agujero. La mayoría de los agujeros en trabajos de ingeniería se producen con taladro y escariador o alguna herramienta similar y variar el tamaño de los agujeros necesitaría el uso de un número muy grande de herramientas de tamaños variables. Empleando base agujero, un solo escariador de un tamaño sirve para todos los agujeros de un diámetro particular. Sin embargo, en algunos casos, el sistema base eje resulta más ventajoso que el sistema base agujero.

Ajustes, Tolerancias, Holguras e Interferencias

Al tratar con dos superficies o piezas acopladas, una que entra en la otra se conoce como superficie envuelta o parte macho, y la otra en la que entra es la superficie envolvente o parte hembra. La superficie envuelta de una pieza cilíndrica se considera como un eje, mientras que la superficie envolvente como un agujero. Las dimensiones correspondientes se llaman diámetro de eje y diámetro de agujero. En el caso de una chaveta y su ranura, la chaveta representa un eje, mientras que la ranura representa un agujero.

Ajustes

La relación entre dos piezas donde una se inserta en la otra con un cierto grado de apriete o holgura se conoce como ajuste. Dependiendo de cómo se acoplan las piezas, los ajustes pueden proporcionar diferentes grados de libertad de movimiento.

Tolerancias (Allowances)

Una diferencia intencional entre la dimensión del agujero y la del eje para cualquier tipo de ajuste se llama tolerancia (Fig. 15.4). Si restamos el tamaño mínimo del eje del tamaño máximo del agujero, obtenemos la tolerancia máxima, mientras que la tolerancia mínima es la diferencia entre el eje más grande y el agujero más pequeño.

Una tolerancia puede ser una cantidad positiva (+) o negativa (-) según el tipo de ajuste requerido. Si las condiciones son tales que el eje es menor que el agujero, se dice que hay tolerancia positiva, pero si el eje es mayor que el agujero, se dice que hay tolerancia negativa.

Holguras (Clearances)

Una diferencia positiva entre los diámetros del agujero y el eje, siendo el diámetro del agujero mayor que el del eje, permitiendo movimiento relativo entre las piezas, se llama holgura como se muestra en la Fig. 15.4.

La diferencia positiva entre el tamaño límite máximo de un agujero y el tamaño límite mínimo de un eje se conoce como holgura máxima. Similarmente, la holgura mínima es la diferencia positiva entre el tamaño límite mínimo del agujero y el tamaño máximo del eje.

La holgura media es la media aritmética de las holguras máxima y mínima.

Interferencias

Una diferencia negativa entre los diámetros del agujero y el eje, siendo el diámetro del eje mayor que el del agujero, se llama interferencia como se muestra en la Fig. 15.4.

La interferencia máxima es la diferencia negativa entre el tamaño límite máximo del eje y el tamaño límite mínimo del agujero. Similarmente, la interferencia mínima es la diferencia negativa entre el tamaño límite mínimo del eje y el tamaño límite máximo del agujero. La interferencia media es la media aritmética de la interferencia máxima y mínima.

Cómo Nombrar los Diferentes Tipos de Ajuste en Ingeniería Mecánica

Entender cómo nombran los diversos tipos de ajuste es crítico porque ayuda a seleccionar los tipos correctos de ajustes para ensamblar un producto.

Un código alfanumérico, según la Organización Internacional de Normalización (ISO), nombra un ajuste específico y denota la tolerancia del ajuste. El agujero o el eje está representado por la parte alfabética del código.

Un código con letra mayúscula representa el agujero, mientras que un código con letra minúscula representa el eje. Por ejemplo, H7/h6 es un rango de tolerancia para el agujero (H7) y el eje (h6), respectivamente, basado en la letra usada. Este código también permitirá a los ingenieros identificar los límites de tamaño superior e inferior del agujero y el eje.

Hemos intentado cubrir todos los detalles desde la definición de Ajustes, Diferentes tipos de ajuste, Convención de nomenclatura y todos los términos asociados. Espero que te haya gustado este artículo. Por favor compártelo con tus amigos y deja tu opinión en los comentarios.