Alternativas ao uso de pinos-guia em pés da máquina

A prática de máquinas de prender pinos-guia foi originalmente concebido dentro da Marinha dos Estados Unidos há mais de um século. Esta inovação foi desencadeada pela necessidade de uma solução para as condições extremas enfrentadas a bordo por máquinas rotativas diretamente acopladas em navios de superfície e submarinos no que diz respeito à deflexão do casco e da fundação relacionada a mudanças de temperatura, tempestades no mar, bem como forças geradas por munições (cartuchos de disparo e resistência a cargas de profundidade). A preocupação original e contínua que resultou no uso de pinos-guia era a segurança posicional.

Dado o fato de que o excesso de peso é uma grande preocupação em navios da Marinha e comerciais, a prática de engenharia adequada de fazer a estrutura de base para as máquinas pesar três a cinco vezes a massa da máquina montada sobre ela é impraticável, resultando em fundações mais frágeis e flexíveis. Essa é a principal justificativa para as máquinas de alfinetes na Marinha, e essa prática tornou-se quase universalmente adotada.

Após a Segunda Guerra Mundial, a grande maioria da força de trabalho de manutenção industrial nos Estados Unidos que lidava com máquinas rotativas veio de homens que serviram na Marinha, visto que este era o ramo das forças armadas com a maioria dessas necessidades de maquinaria e manutenção. Como resultado da tradição e do treinamento da Marinha, a prática de alfinetes indiscriminados de todas as máquinas rotativas filtrava-se para as instalações de terra firme, embora não houvesse mais nenhuma justificativa técnica para essa prática.

Segurança posicional:considerações técnicas
O projeto de engenharia moderno de máquinas leva em consideração a mudança de posição normal que é antecipada de tensões de carga operacional e crescimento térmico, com a suposição de que as máquinas são instaladas sobre uma estrutura de base adequadamente projetada e que o grau correto de parafusos de ancoragem ou pinos e porcas é usado e que estes são apertados com os valores adequados. Se essas condições forem atendidas, não há razão para exigir que os suportes da máquina sejam fixados por pino, uma vez que os parafusos de ancoragem com torque correto e do grau correto são suficientes para fazer o trabalho de ancorar a máquina no lugar contra todas as tensões de carga operacional e posição antecipada mudanças, principalmente na direção vertical. Uma vez que a ocorrência de mudança posicional lateral (horizontal) é normal, o requisito de segurança posicional é discutível. Além disso, a maioria dos projetos de acoplamentos flexíveis de boa qualidade permite definir a folga axial apropriada para acomodar qualquer crescimento axial antecipado ou movimento que possa ocorrer. Quando este movimento não é desejado, um colar de impulso ou rolamentos de impulso ou outros mecanismos semelhantes existem para controlar ou impedir esse movimento.

Portanto, a única preocupação remanescente é a segurança posicional no plano horizontal. Os pinos-guia não são adequados como solução para essa preocupação por vários motivos. O primeiro deles surge da física do próprio mecanismo do pino de encaixe:

Se uma força lateral for aplicada ao pé da máquina, essa força será concentrada em apenas um ponto na circunferência do pino-guia circular cônico. Este pino é, em essência, nada mais do que um círculo menor dentro de um círculo maior (o orifício do parafuso de ancoragem). Pela geometria plana, sabemos que dois círculos de diâmetros diferentes, um dentro do outro, se se aproximando, tocarão primeiro em apenas um ponto. Pode-se, portanto, afirmar que o pino não oferecerá grande força resistiva à força lateral que está sendo exercida sobre ele, e começará prontamente a ser esmagado. Essa distorção de esmagamento continuará até que o pino agora se torne ligeiramente elíptico, e a área de superfície que ele oferece, em termos de sua força resistiva contra a carga que está sendo aplicada a ele, agora é maior do que a força do próprio pino. Depois disso, o pino começa a dobrar.

Este efeito pode ser facilmente comprovado:monte um relógio comparador na lateral do pé da máquina com pino de encaixe e aplique uma força lateral no outro lado com um parafuso de macaco resistente. Serão observados dez a 15 milésimos (0,010 a 0,015) de uma polegada de movimento relativamente livre. Esta falha em resistir ao movimento lateral desqualifica o pino guia de servir como um impedimento adequado para este movimento e, portanto, o torna impraticável como um mecanismo para garantir a segurança posicional da máquina.

Além do argumento acima, se, como afirmado antes, as forças externas aplicadas são grandes o suficiente, então, depois que o movimento que resulta em um leve esmagamento do pino ocorrer, outro movimento fará com que todo o pino pino para dobrar.

Esta distorção ocorre mais facilmente porque o pino guia é suportado no plano lateral pelo ajuste de interferência dentro do pé e pelo ajuste de interferência dentro da base; porém, na região onde os calços apóiam o pé, não há nenhum suporte para o alfinete - literalmente, ele está no ar. Portanto, ele se dobra facilmente nesta região, resultando em um pino-guia em forma de S ou com uma perna de cachorro que é extremamente difícil de extrair e causa problemas sem fim para o carpinteiro.

Segurança posicional:soluções alternativas
Se a instalação de uma máquina em particular requer que medidas adicionais sejam tomadas para garantir a segurança posicional no plano horizontal, a melhor opção, em nossa opinião, é instalar mecanismos de macaco horizontais e axiais bem projetados que podem ser deixados justos contra os pés da máquina. No entanto, muito cuidado deve ser tomado para que nenhuma mudança de posição na máquina em condições de funcionamento ocorra, uma vez que, se isso acontecer, a máquina pode entortar ou torcer entre os macacos, criando assim problemas mais sérios do que qualquer um que possa ter ocorrido. ocasionada pelo movimento irrestrito das máquinas para começar.

Precisamente o mesmo argumento pode ser feito contra a fixação por pinos dos suportes da máquina em mais de um local, uma vez que as mesmas condições excessivamente restritas serão criadas. Deve ser lembrado que a ocorrência de crescimento lateral e axial ou movimento entre a condição de parada “a frio” e a condição de funcionamento “a quente” on-line é normal. A flexão de um acoplamento flexível bem projetado e da própria máquina permite que esse movimento seja absorvido e compensado pelo "desalinhamento" deliberado das máquinas na condição fria e parada para as especificações exatas do alvo para a mudança de posição que ocorrerá na condição quente e funcionando.

Considerações adicionais:Repetibilidade posicional
Se a repetibilidade posicional for a preocupação principal, em vez da segurança posicional, os pinos guia não são o melhor mecanismo para atender a esse requisito. Em vez disso, após um alinhamento final satisfatório ter sido alcançado, recomenda-se soldar por pontos com cuidado duas pequenas peças de estoque chave em cantos diagonalmente opostos da máquina. A máquina pode então ser removida e substituída com excelente repetibilidade ou correlação com sua posição inicial. Os pinos de encaixe, por outro lado, quase nunca se encaixam exatamente como antes de serem removidos. Isso faz com que a máquina fique inclinada em relação à sua posição inicial quando for reinstalada. Além disso, quando um pino de encaixe não pode caber prontamente em seu orifício original, em vez de lutar contra a situação tentando reposicionar minuciosamente a máquina até que isso aconteça, a experiência nos ensinou que um fabricante de moinhos irá, em vez disso, optar por perfurar um novo orifício, como isso geralmente é menos tedioso e demorado. Quando essa prática é proibida, o trabalhador sob pressão do tempo pode simplesmente optar por cortar sub-repticiamente o pino-guia e martelar a parte superior do pino no orifício como um “tampão” no orifício. É impossível para o supervisor detectar isso sem realmente remover o pino-guia alterado.

Alfinete cônico

Conclusões
Em vista das considerações apresentadas acima, o uso de pinos guia para garantir a segurança posicional de máquinas rotativas não é recomendado. O uso de pinos guia para garantir a repetibilidade da posição também não é recomendado. Em vez disso, soluções alternativas mais eficazes devem ser empregadas.

Sobre o autor:
Alan Luedeking é o gerente de suporte técnico de alinhamento e treinamento da Ludeca Inc. Ele pode ser contatado pelo telefone 305-591-8935 ou [email protected]. Para obter mais informações sobre a Ludeca, visite www.ludeca.com.