Resumen:
El presente trabajo ha sido elaborado con el objetivo fundamental, de poner en manos de los usuarios, un sistema que les permita, determinar de forma automatizada la selección y cálculo de los ajustes y las tolerancias, para diferentes elementos de máquina; de una forma rápida, sencilla y confiable, también permitirá el cálculo y diseño de diferentes tipos de calibres limitadores, la determinación de la incertidumbre de la verificación y el plano del calibre en cuestión completamente acotado, todo ello con el objetivo de contribuir a la elevación de la precisión de las mediciones, como es el caso de los ajustes para las piezas cilíndricas lisas, para los cojinetes, de rodamiento y deslizamiento, para las uniones por chavetas y estriadas, y para otros elementos de máquinas más; el cálculo de calibres lisos, roscados, para chaveteros prismáticos, para estrías rectangulares y otros.
Ha sido concebido de manera tal, que los usuarios pueden obtener los planos completamente acotados de varias de las uniones calculadas, como son las de chavetas, estrías, cojinetes de deslizamiento, etc.
Todo el trabajo se ha desarrollado sobre la base de múltiples recomendaciones, expresiones empíricas y tablas de literatura especializada y que aparecen en la bibliografía relacionada, pero sobre todo siguiendo las orientaciones de la Normas Cubanas y las Normas Internacionales ISO, vinculadas con las temáticas tratadas, lo cual permite un ahorro considerable de materiales y una producción más limpia.

Introducción:
La importancia cada vez mayor de las mediciones en los procesos productivos y de intercambio comercial, así como la globalización de la economía y el mercado, con sus exigencias para el reconocimiento mutuo entre clientes y proveedores de mercancías y servicios, ha propiciado que a escala nacional e internacional se realicen esfuerzos cada vez mayores en cuanto a la normalización se refiere. Hoy se encara la necesidad imperiosa de implementar políticas de ciencia, tecnología e innovación en un escenario crecientemente globalizado. Enfrentar este desafío constituye un requerimiento básico para lograr modelos viables de desarrollo. A partir de las investigaciones realizadas en la producción, se detectaron serias dificultades en el trabajo con las piezas normalizadas, es decir, con elementos de máquinas que tienen sus dimensiones y ajustes, ya establecidos por las normas, cubanas e internacionales, en lo fundamental por tres razones desde el punto de vista metrológico:

1. El desconocimiento que la determinación de la incertidumbre de los procesos de medición, aumentan la confiabilidad del proceso y disminuye el índice de rechazo.
2. No se domina por parte de los trabajadores que debe laborarse, diseñarse y construirse las piezas con esas dimensiones y ajustes.
3. La escasez de material bibliográfico, que pueda estar al alcance de los interesados, sobre todo de las normas relacionadas con ello.

El trabajo permite obtener información sobre las dimensiones normalizadas de estos elementos y el cálculo (o selección) de los ajustes y tolerancias recomendados o más aconsejables en cada caso, para el acoplamiento de ellos, brindando toda la información que se requiere para su reproducción, diseño o acoplamiento; en varios casos se puede obtener el plano completamente acotado de los elementos calculados, como sucede con: las uniones por chavetas, las uniones estriadas, los diferentes tipos de cojinetes de deslizamiento, etc. Además, los cálculos se han ampliado de forma tal, que pueden ser determinados los calibres que se requieren para el control de la producción (cálculo y diseño y el plano del mismo, tanto de calibres lisos, como estriados, para chaveteros, para distintos tipos de rosca, etc.), así como determinar la efectividad de la verificación.

Cálculo de los ajustes y las tolerancias de diferentes elementos de máquinas y de diferentes calibres limitadores.
Tomando como base, las explicaciones que se brindan en la asignatura Metrología Dimensional y los intereses que se despertaban en los cursos de postgrados relacionados con esta temática; se decidió elaborar un sistema automatizado con enormes facilidades para el usuario, en cuanto a la información que el mismo debía brindar para su ejecución. Esta previsto, el cálculo o la selección de los ajustes de diferentes elementos de máquinas normalizados y otros que no lo son, pero que se utilizan ampliamente en la industria mecánica, como los que aparecen a continuación en la ventana general del sistema:

Cálculo de ajustes:
Las normas utilizadas para el cálculo de los ajustes y las tolerancias (NC 16 – 29, NC 16 – 30) son realmente deficitarias y no se encuentran con facilidad, además el trabajo con ellas, en muchas ocasiones resulta algo engorroso, principalmente para el personal que no se relaciona con frecuencia con las mismas. En el caso de la NC 16 – 29 aparecen los valores de las dos desviaciones (la principal y la secundaria), para determinados campos y grados de tolerancia (los más utilizados, los recomendados), por lo que tiene ciertas limitaciones a la hora de buscar las desviaciones, sobre todo para una marca técnica o un ajuste que no se encuentre entre los recomendados, como sucede en muchos casos cuando nos vemos obligados a realizar el cálculo del ajuste y por las características de las piezas conjugadas, no podemos variar las dimensiones obtenidas o en ajustes recomendados para ciertos elementos de máquinas como son por ejemplo las uniones estriadas de perfil rectangular. Estas dificultades son resueltas por el sistema que ponemos a su consideración y que abarca las dimensiones hasta 3 150 mm.

En esta parte del sistema el usuario puede realizar el cálculo de cualquier tipo de ajuste, tanto si es recomendado, como si no lo es, en cualquiera de los tres sistemas previstos para la formación de los mismos:

al seleccionar uno de los sistemas, por ejemplo el del agujero único, después de presionar OK, se deberá seleccionar la combinación de zonas de tolerancias que se desea calcular ( no se debe olvidar que en el sistema de agujero único, el agujero siempre tiene como zona de tolerancia la H y el eje cualquier otra zona que es la que determina que el ajuste sea móvil, indeterminado o prensado). Por último debe marcar los grados de tolerancia que le corresponden al agujero y al eje, de acuerdo con sus intereses e introducir la dimensión (diámetro) del ajuste; al presionar posteriormente la tecla OK, le aparecerá en pantalla toda la información que le corresponde al ajuste en cuestión. 

Es de destacar que el sistema de Agujero único, en cualquier norma resulta el preferido para la formación de los ajustes y se utiliza el de eje único solo en aquellos casos plenamente justificados desde el punto de vista constructivo o económico y el sistema mixto, se emplea en aquellas condiciones que resultan excepcionales. No se debe olvidar, que en cualquier sistema en que se produzca el ajuste, se prefiere que el grado de tolerancia mayor le corresponda al agujero y que la diferencia entre los grados de tolerancia del agujero y el eje, no sea mayor de dos grados.

Para los dos últimos casos contemplados, ajuste móviles con temperatura y temperatura máxima del ajuste móvil, el usuario puede conocer el ajuste mas adecuado para determinadas condiciones de acoplamiento, tomando en cuenta los juegos límites de trabajo a una determinada temperatura y de la selección de los materiales acoplados (se contemplan más de 100 materiales diferentes, con sus principales características mecánicas) o conocer dado un ajuste cuales son los juegos que se alcanzan a una cierta temperatura y cual es el límite térmico del mismo. 

En este módulo se tiene previsto la determinación de las Tolerancias de Forma y Posición, así como una recomendación de la rugosidad superficial que debe tener la pieza de acuerdo a su marca técnica. Después de seleccionar el tipo de pieza (agujero o eje), introducir el diámetro de la misma, seleccionar la precisión geométrica relativa y el campo y grado de tolerancia del elemento, se debe elegir las tolerancias que se desean conocer a través de las siguientes ventanas:



y después de la selección deseada, basta con dar OK, mandar a calcular, dar los resultados y por último finalizar para abandonar este módulo.

En el sistema está previsto el cálculo de las uniones por chavetas, prismáticas y segmentadas, aquí el usuario después de seleccionar el tipo de acoplamiento e introducir el diámetro del árbol, obtiene los datos de la chaveta y de cada uno de los chaveteros, con sus respectivas dimensiones, como se muestra a continuación:

como se puede observar, es posible imprimir los resultados o realizar el cálculo de resistencia de la unión a partir de los materiales seleccionados o si lo desea el plano completamente acotado de ambos chaveteros con sus especificaciones de tolerancias de forma y posición y rugosidad superficial. En este módulo también se tiene previsto la selección de los ajustes para las uniones estríadas, obteniéndose igualmente todas las dimensiones para los parámetros principales de la estría y un plano con todas las especificaciones. 

Otra parte del sistema tiene prevista el cálculo y diseño de cojinetes de deslizamiento, que tantos problemas presenta en la producción. Se darán a continuación explicaciones sobre la corrida de esta sección del programa y como se debe ejecutar el mismo, para ello nos apoyaremos en algunas de las ventanas que están previstas. El sistema al comenzar su ejecución muestra una pantalla inicial de presentación, si no se desea correr el programa, basta con presionar la tecla Cancel para regresar al sistema operativo, al presionar la tecla OK, se muestra la ventana donde se solicitan los diferentes datos del cojinete:

se selecciona el tipo de lubricante y ya se está en condiciones de conocer los resultados del cálculo:

se brinda los datos correspondientes al ajuste encontrado y el ajuste recomendado más próximo a este:

si lo desea puede realizar el cálculo térmico, para determinar si el cojinete tiene necesidad de ventilación forzada 

por último si quiere puede obtener un plano completamente acotado del cojinete, independientemente de que sea tipo buje (con casquillo o sin casquillo, y con ribetes o msin ribetes), o del tipo pedestal (con cuerpo separable o inseparable, con espárragos largos o cortos).

y un ejemplo del plano:

Cálculo de Calibres:
Hay un módulo dedicado al cálculo de diferentes tipos de calibres, lisos, roscados, de chaveteros, estríados, etc. Si resulta engorroso calcular el calibre liso, es extremadamente complejo el cálculo de las dimensiones de los calibres roscados, porque requieren de una mayor cantidad de tablas, (las que aparecen en la norma NC 16 – 37 para el cálculo de las dimensiones nominales a partir del diámetro exterior y el paso, las de la NC 16 – 46 para la selección de las zonas y grados de tolerancias y poder determinar las dimensiones límites y por último las tablas que tienen que ver con las dimensiones, coeficientes y gráficos de los calibres propiamente dichos, que también son unas cuantas); además la cantidad de expresiones empíricas que se deben utilizar es mucho mayor, por lo que la probabilidad de cometer errores también se incrementa. Para el caso de los calibres roscados, se ha tenido en cuenta la utilización única y exclusivamente de parámetros normalizados, Por ejemplo en la rosca métrica, al seleccionar el paso de la rosca, de forma inmediata en la columna de la derecha, aparecen los diámetros normalizados que utilizan ese paso, para que se seleccione el mismo. El programa presenta las siguientes opciones para el usuario, donde él selecciona lo que desea:

Si se seleccionara el cálculo del calibre para el control de la rosca métrica, las ventanas donde los usuarios seleccionarían los datos serían:en esta primera ventana, el usuario selecciona el paso y automáticamente a la derecha,

Enviado por Dr. Ing. Juan M. Toscano Alfonso y Otros Autores
Contactar mailto:toscano@uclv.edu.cu

Código ISPN de la Publicación: EEuylVulAlGYVEiBij
Publicado Friday 5 de May de 2006