Tolerante si Ajustaje pentru Piese Cilindrice

June 10, 2018 | Author: akvyla | Category: N/A


Comments



Description

112. SISTEMUL DE TOLERANŢE ŞI AJUSTAJE PENTRU PIESE CILINDRICE Sistemul ISO de toleranţe şi ajustaje a fost introdus în România la 1 octombrie 1968 prin standardele 8100, (STAS 8100 – 68 … STAS 8110 – 68) pe baza recomandării R 286 – 1962 a Organizaţiei Internaţionale de Standardizare (I.S.O.). În prezent el este în vigoare prin STAS-urile 8100/4-88…8100/6 – 90 şi SR EN 20286 – 1,2: 1997. 2.1. Baza sistemului Toleranţele şi ajustajele pieselor cilindrice sunt grupate în două sisteme: sistemul alezaj unitar şi sistemul arbore unitar. Sistemul alezaj unitar prevede pentru toate alezajele aceeaşi poziţie a câmpului de toleranţă, tangent la linia zero: EI = 0 şi ES = TD , (simbolul H ). Sistemul arbore unitar prevede pentru toţi arborii aceeaşi poziţie a câmpului de toleranţă, tangentă şi sub linia zero: es = o şi ei = -- T d , (simbolul h ). Sistemul arbore unitar se foloseşte numai în cazuri speciale bine justificate. De obicei, când mai multe alezaje cu jocuri diferite se montează pe acelaşi arbore. 2.2. Poziţia câmpului de toleranţă Dintre cele două poziţii posibile, poziţia simetrică şi poziţia tangentă la linia zero, s-a ales poziţia tangentă la linia zero. Poziţia simetrică este firească, în jurul valorii exacte, dar poziţia asimetrică este practică. Se ia în considerare evoluţia dimensiunii în timpul prelucrării. Diametrul alezajului creşte, iar diametrul arborelui scade. Apare posibilitatea de a se opri în câmpul de toleranţe numai după ce s-a atins dimensiunea nominală, conform principiului maximului de material. Această regulă este valabilă pentru toate piesele ce formează ajustaje cu joc (cele mai numeroase). Pentru piesele de tip alezaj, baza sistemului (alezajul) are toleranţa deasupra liniei zero cu EI = 0 şi Dmin = N (simbolul, H), iar pentru arborii unitari toleranţa este sub linia zero cu es = 0 şi dmax = N (simbolul, h). 2.3. Unitatea de toleranţă La prelucrarea arborilor şi alezajelor cilindrice, urmărind acelaşi reglaj, în condiţii obişnuite de atenţie s-a constatat că domeniul diametrelor efective depinde de mărimea diametrului. Domeniul de împrăştiere al diametrelor este proporţional cu rădăcina cubică din diametrul de reglaj. Această constatare practică a fost utilizată la alegerea mărimilor pentru toleranţe, cât mai aproape de domeniul de împrăştiere: TD,d = c ⋅ 3 D, d (2.1.) În relaţia 2.1. s-a notat cu T – toleranţa piesei de diametru D, respectiv d şi cu c – constanta specifică procedeului tehnologic. za.1. Caractere de ajustaj Caracterele de ajustaj rezultă datorită poziţiilor diferite ale câmpurilor de toleranţă pentru piesa ce nu este element unitar. (2. b.3.2.001 ( D. La sistemul arbore unitar. zc.d media geometrică a marginilor şi cu aceasta se calculează unitatea de toleranţă. Domeniul diametrelor de la 1 mm la 3150 mm este împărţit în 21 intervale principale sub forma …peste … până la … .q) şi adăugându-se în plus combinaţii de câte două litere: cd. pentru caracterele de la A la H (ajustaje cu joc). d ). pentru caracterele de la j la zc (ajustaje de trecere şi cu strângere ) .2.3. figura 2. figura 2. i din relaţia (2.1.).1. o. Fiecare interval îşi conţine limita superioară. la toate celelalte. i. orice interval de dimensiuni este definit de două margini şi de o unitate de toleranţă. Intervale de dimensiuni Pentru restrângerea valorilor de unităţi de toleranţă şi a toleranţelor.4. Remarcăm un rezultat deosebit din relaţia 2. diametrele pieselor se împart în intervale de dimensiuni.d = a ⋅ ⋅ 3 D. abaterea fundamentală este abaterea inferioară a alezajelor EI. ef. es. Unitatea de toleranţă . fg.) în care c a ⋅ 3 D. şi 2. La sistemul alezaj unitar abaterea fundamentală este abaterea superioară a arborilor .) toleranţa unei piese se exprimă ca număr de unităţi de toleranţă şi depinde de dimensiunea nominală. d = a ⋅ i a (2. pentru caracterele de la a la h (ajustajele cu joc) şi abaterea inferioară ei. Poziţiile câmpurilor de toleranţă (caracterele de ajustaje) sunt caracterizate de abaterile fundamentale. În concluzie. aşa cum se poate vedea în tabelele 2.12 Pentru a se opera mai comod cu mărimile toleranţelor (similar cu măsurarea) s-a convenit ca toleranţele să se exprime ca multipli întregi de toleranţe mici numite unităţi de toleranţă. 2.5.4.) în care D . d este diametrul nominal al intervalului .: TD . . Fiecare interval va fi delimitat de două margini sub forma “peste d până la D”. Sistemele arbore şi alezaj unitar conţin câte 28 de poziţii simbolizate prin literele alfabetului latin.1. este caracteristică fiecărui interval de dimensiuni şi se determină cu relaţia empirică: i = 0. mai poate fi scrisă succesiv: c TD. Se defineşte dimensiune nominală a intervalului D. Relaţia 2. d se notează cu i şi se numeşte unitatea de toleranţă. excluzându-se literele ce se pot confunda cu cifrele ( i. în milimetri.2.3. Marginile sunt ordonate în serie geometrică.d = a ⋅ i (2. şi abaterea superioară ES. [µm ] . l. 2.45 3 D. d + 0. partea închisă a câmpurilor reprezentate în figura 2. zb.a. … .3. pentru alezaje. Important : Simetria faţă de linia zero a poziţiilor de aceeaşi literă în cele două sisteme nu este perfectă. Deci. Pentru treptele de toleranţe 2. nu este adevărată. şi 2. ci se vor alege din tabelul 2.6. Tabelul 2.5. i . dar ES = . fiecare egală cu jumătate din toleranţa piesei. 2. 18. expresia lui IT6 este 10 ⋅ i.3 + 0. (2. prezentate în tabelul 2. a este numărul unităţilor de toleranţă .3.D 0. Numărul a este caracteristic pentru fiecare treaptă de toleranţă. 1.5. Valorile abaterilor fundamentale calculate şi rotunjite se aleg din tabelele 2. În cazurile practice nu se vor folosi relaţiile de calcul pentru abaterile fundamentale.1.4.ei la toate celelalte.2. În general este adevărată egalitatea es = . TD . şi 2.6.3. . 0. Expresiile toleranţelor fundamentale sunt prezentate în tabelul 2. se vor putea calcula cu relaţiile prezentate în tabelul 2.13 Valorile numerice ale abaterilor fundamentale se determină cu relaţiile empirice.D 0. cantitativ ele diferă de la un interval de dimensiuni la altul.008.D Treptele de toleranţe IT01 şi IT0 din Sistemul Internaţional nu au fost incluse în SR EN 20286 – 1. Se poate observa că pentru câmpurile js şi Js (câmpurile j simetrice) abaterile superioară şi inferioară sunt egale în modul. ) în care factorul de precizie.2: 1997. 3.5 + 0.4.4. Treapta de toleranţe IT01 IT0 IT1 Relaţia de calcul 0. 3 şi 4 toleranţele fundamentale se vor calcula ca termenii unei serii geometrice între IT1 şi IT5: (2. Toleranţele fundamentale.4. Td se prezintă sub forma unui produs: TD = a ⋅ i .012.1.8 + 0. poziţiile câmpurilor de toleranţă prezentate în figura 2.) IT 3 = IT 1 ⋅ IT 5 IT 2 = IT 1 ⋅ IT 3 IT 4 = IT 3 ⋅ IT 5 În aplicaţiile practice nu se vor calcula mărimile toleranţelor cu expresiile (2. în funcţie de dimensiunea nominală a intervalului din care face parte dimensiunea piesei şi în unele cazuri şi de precizie.1.EI la ajustaje cu joc. Între precizia cea mai mare ce poate fi obţinută şi cea mai scăzută ce mai reprezintă interes s-au stabilit 20 trepte de precizie.2.5.020.). pentru arbori şi 2. Prin împărţirea cu 10 a valorilor toleranţelor fundamentale din coloana IT6 se vor obţine unităţile de toleranţă.5. Preciziile Treptele de precizie în sistemul ISO se numesc trepte de toleranţe. (2. IT0 şi IT1 toleranţele se vor calcula cu relaţiile liniare prezentate în tabelul 2. 2. simbolizate cu numere naturale: 01. Expresiile toleranţelor fundamentale IT01 … IT1. Pentru treptele de precizie IT01. Abaterile fundamentale care lipsesc din tabelele 2.) şi cele din tabelele 2. sunt numai calitative. b-.1.alezaj unitar .arbore unitar . 2. a -.14 Fig. Caractere de ajustaje ISO. În desenele de execuţie şi la măsurare. Fig. Dacă se calculează jocul. iar pe linia de cotă comună se va nota dimensiunea nominală.7. Simbolizarea Simbolizarea toleranţelor.) Se observă că jocul la temperatura de funcţionare este diferit de jocul iniţial. Piesele ce formează ajustaje se reprezintă prin suprafaţa comună. între paranteze se poate nota (facultativ ) şi simbolul câmpului de toleranţă. Pentru a controla jocul în timpul funcţionării este necesar ca toleranţele pieselor să fie recalculate pentru temperatura de referinţă. Înălţimea cifrelor cu care se scriu abaterile trebuie să fie aceeaşi ca la dimensiunea nominală (înălţimea literelor mari) . separate prin linie de fracţie. sunt prezentate câteva combinaţii admise de sistemul ISO. fluxul de căldură în arbore este diferit de cel din alezaj. a dimensiunii nominale urmată de cele două abateri precedate obligatoriu de semn. În desenele de execuţie se notează dimensiunile afectate de abateri (toleranţe) prin înscrierea. pentru arbore literă mică ) urmată de un număr ce exprimă treapta de precizie aşa cum se vede la exemplele din figura 2.6. nu se vor scrie ca indici sau exponenţi. în ultimii doi termeni pot fi luaţi egali.8. Simbolizarea toleranţelor Simbolizarea ajustajelor se va utiliza numai pentru desenele de ansamblu. Temperatura de regim Dilataţia termică influenţează dimensiunile pieselor şi deci ajustajele pe care le formează. 2.15 2.3.2. În continuare.) în care D0 şi d0 sunt diametrele alezajului şi arborelui la temperatura de referinţă t0. iar la numitor literă mică şi se referă la arbore. j. la temperatura de funcţionare se obţine: j = D – d = D0 – d0 + D0 ⋅ α D ⋅ ∆ tD – d0 ⋅ α d ⋅ ∆ td (2. . dar diferenţele de temperatură nu pot fi considerate egale. Dilataţia termică se exprimă pentru cele două piese cu relaţiile: D = D0 ⋅ (1 + α D ⋅ ∆ tD) d = d0 ⋅ (1 + α d ⋅ ∆ td) (2. chiar dacă se admite că D şi d. (STAS 1033 –69) 2. În apropierea unor surse de căldură.2. pe linia de cotă. urmată de caracterele de ajustaje. În figura 2. Cele două piese în general sunt din acelaşi material. Simbolul toleranţei este format dintr-o literă (pentru alezaj majusculă. iar α şi ∆ t sunt coeficienţii de dilatare liniară şi diferenţa de temperatură. Abaterea egală cu zero nu se va înscrie niciodată pentru că lipsa semnului ar putea conduce la citirea unei dimensiuni nominale de zece ori mai mare. totdeauna la numărător apare majusculă şi se referă la alezaj. piesele sunt considerate la temperatura de referinţă care este de 200C în sistemul de toleranţe pentru dimensiuni liniare.7. Cele două piese în funcţionare se stabilizează la temperaturi diferite din cauza modului de răcire total diferit. În sistemul ISO este obligatorie existenţa unei litere H sau H. dar costurile necesare obţinerii pieselor de către executant vor fi diferite.10. Creşterea preciziei cu o singură treaptă dă posibilitatea alegerii mai multor caractere de ajustaje (poziţii ale câmpului de toleranţă). cheltuieli suplimentare. Prin aceasta s-a realizat un compromis între dorinţele proiectanţilor. neconformă cu relaţia de obiectivitate între proiectant – executant – controlor de calitate. Metoda generală propusă în continuare conduce în mod sigur la cea mai bună soluţie.3. Toleranţe incluse. Etapa 1. de a se limita numărul acestora doar la variantele tehnologice de obţinere a pieselor prin procedeele cunoscute. III – arborele mai precis cu două clase decât alezajul – numărul de la numitor cu două unităţi mai mic. Alegerea toleranţelor. prin aceasta precizându-se dacă este sistemul arbore unitar. Toleranţele incluse satisfac condiţiile tehnice impuse. 2. Simbolizarea ajustajelor. dar de cele mei multe ori aceasta impune schimbarea tehnologiei sau înlocuirea utilajului cu unul mai scump şi deci. Pentru facilitarea înţelegerii şi însuşirii metodei se va prezenta în paralel şi un exemplu practic de calcul. Problema esenţială este găsirea acelei soluţii care necesită costuri de fabricaţie minime. Se vor numi toleranţe incluse acele toleranţe care au ambele margini în interiorul altui câmp de toleranţe.9. Observaţie: Orice problemă trebuie să impună limite pentru jocuri şi strângeri. şi cele ale executanţilor (tehnologilor) . Să se proiecteze ajustajul şi tolerantele unei îmbinări cilindrice cu diametrul ∅ 120 mm. Toleranţe recomandate. cunoscând jocul maxim de 85 µ m şi strângerea maximă de 40 µ m. În majoritatea cazurilor se alege sistemul alezaj unitar pentru avantajele care decurg din faptul că arborii se obţin cu cheltuieli mult mai mici decât alezajele la aceleaşi precizii şi dimensiuni ( procedee de execuţie mult mai ieftine şi măsurare simplă şi precisă ). respectiv alezaj unitar. Alegerea sistemului de toleranţă şi a diagramei ( calitative) de toleranţă. II – arborele mai precis cu o clasă decât alezajul – numărul de la numitor cu o unitate mai mic. 2. de a avea la dispoziţie un număr cât mai mare de posibilităţi de alegere . După cum se cunoaşte. 1 . Sistemul arbore . Combinaţiile admise pentru clasele de toleranţe sunt: I – aceiaşi clasă de toleranţă – numere egale . Impunerea unei valori numerice unice conduce la alegeri subiective de către proiectant. Sistemul ISO a stabilit un număr finit de poziţii şi mărimi pentru câmpurile de toleranţe. dar precizia este de obicei mai mare. Probleme rezolvate Problema nr. 2. Rezultă că metoda de analiză prin sondaj dintre anumite variante recomandate sau preferenţiale şi reţinerea primei care satisface condiţiile de funcţionare este deosebit de păgubitoare. condiţiile de funcţionare ale maşinilor sunt satisfăcute de un număr destul de mare de soluţii pentru fiecare ajustaj. chiar dacă necesită unele calcule suplimentare.16 Fig. Soluţia optimă X 2 3 1 Folosind valorile “a “ prezentate în tabelul 2.8 adică preciziile IT7 şi IT8. din care : ( 2. Scrierea şi analiza relaţiilor prin care se exprimă datele problemei : jmax = ES . În cazul I se găseşte a = 25 < 56. b şi c sunt ajustaje de trecere.8. valoarea mai mare sugerând că provine dintr-un ajustaj cu joc. c. pentru IT8. Pentru exemplul considerat se alege varianta b pentru că jmax. Cazul I II III ad = aD ad < aD ad << aD Precizia arborelui 8 (25) 7 (16) 7 (16) Precizia alezajului 8 (25) 8 (25) 9 (40) XX Tabelul 2. suma jmax + smax trebuie repartizată celor două piese sub formă de toleranţe. Poziţiile reprezentate în figura 1. fac parte din acelaşi interval de dimensiuni.5.5.11.7. se obţine: Tj = i . 1. 16 + 40 < 56. Exprimând mărimile toleranţelor în funcţie de treptele de precizie (factorul a) şi dimensiunea nominală prin unitatea de toleranţă. ( Ei = 0 ) şi are doar două ecuaţii.9. Etapa 3. i este comună celor două piese deoarece au aceeaşi dimensiune nominală.) Unitatea de toleranţă. ) este nedeterminat.8 şi se vor reţine preciziile IT7 şi IT9. aşa cum s-a prezentat în figura 1.8.8 / 2. Etapa 2. Pentru analiza celor trei combinaţii posibile pentru preciziile celor două piese prezentate la simbolizarea ajustajelor se completează tabelul următor: Combinaţiile preciziilor . ( 85 > 40 ). În cazul II se însumează valorile a pentru câte două coloane consecutive 16 + 25 < 56. Problema nr.) Sistemul ( 2. TD şi Td. ) nu îndepărtează nedeterminarea. montate la acelaşi diametru nominal ). Deosebirea între ele este relaţia de ordine între jocul maxim şi strângerea maximă.) Relaţia ( 2. Sistemul alezaj unitar poate conduce la patru situaţii distincte privitor la poziţiile relative ale toleranţelor celor două piese. > smax.jmin se obţine: Tj = jmax + smax = TD + Td ( 2. În cazul III se însumează sărind peste o coloană 7 + 16 .8 . Ridicarea nedeterminării. b. . (ad + aD ).10.17 unitar se alege numai dacă există o motivaţie (acelaşi arbore formează ajustaje diferite cu mai multe piese alezaj.7. conţine trei necunoscute .9. se reţin preciziile pentru care ∑a este mai mică sau egală cu 56. dar ea duce la o nouă interpretare practică a problemei ..ei smax = es – EI ( 2. Exprimând toleranţa jocului şi observând că smax = . 10 + 25. i. respectiv cu strângere.) ∑a = a d + a D = Tj i (2. Pentru problema 1 se aleg din tabelul 2. Îndepărtarea nedeterminării s-a realizat prin alegerea claselor de precizie ale celor două piese. iar arborii în cazul I se pot realiza cu precizie mai scăzută deci mai ieftin. Din tabelul 2.5. Pentru problema 1 se poate scrie succesiv : jmax ≤ ES – ei . Ordinea primelor trei soluţii se înscrie în ultima coloană.6. abaterea inferioară ( în sistemul alezaj unitar se va situa după litera js).2 (2/3) se va găsi pentru intervalul 100 – 120 . 2.9. Aceasta se compară cu cea din cazul III. . ei = + 3 în coloana k pentru precizii de la 4 la 7 . Se observă că la prelucrarea alezajelor se câştigă prin scăderea preciziei cu o treaptă.4. Ştiind că arborii se execută la preţuri mult mai mici decât alezajele rezultă că pierderea este mai mică decât câştigul şi de aceea este preferabilă soluţia din cazul III (xx 1). Determinarea abaterii fundamentale a piesei neunitare (arborelui) şi stabilirea caracterului de ajustaj. deci costuri egale.18 Tabelul se poate completa şi în baza relaţiei (2.2). b ) se stabileşte care este abaterea fundamentală şi se exprimă din condiţiile impuse de enunţ. Din diagrama calitativă (fig. ei ≥ ES – jmax . Comparând cazurile I şi II se observă că alezajele au aceeaşi precizie 8. iar la arbori se pierde prin creşterea preciziei cu o treaptă în cazul III. Abaterea superioară a arborelui rezultă din : es = ei + Td = 3 + 35 = 38 µ m . Fig. 1. (vezi problema nr.1 Reunind rezultatele parţiale obţinute se poate scrie caracterul de ajustaj căutat: φ120 H9 k7 şi se poate trasa diagrama de toleranţă din figura 2.4. pe baza costurilor execuţiei pieselor. ei ≥ EI + TD – jmax . rezultă că se preferă soluţia din cazul I. Diagrama de toleranţă pentru problema nr. ei ≥ 2 µ m Cu acest rezultat se poate găsi caracterul de ajustaj al arborelui care are abaterea fundamentală. Soluţia optimă se obţine prin compararea celor trei soluţii în combinaţii de câte două. (x).6 toleranţele fundamentale TD = 87µ m şi Td = 35 µ m Etapa 4. ei ≥ TD – jmax Înlocuind se va obţine : Ei ≥ 87 – 85 .) însumând direct toleranţele fundamentale din tabelul 2. Pentru combinaţia H8 / k7 se va găsi: pe desenul de ansamblu φ120 Jocul maxim = 54 – 3 = 51 µ m şi strângerea maximă = 38 – 0 = 38 µ m. Procedeele utilizate vor fi. se găseşte că alezajul va avea treapta de precizie IT8 . 1 rezultă TD = Tj/2 = 62. Observaţie . se poate accepta şirul preferenţial de ajustaje .0 0 38 .7.2.pe desenul alezajului φ2 .5 µ m. k7 … .6.deplasarea câmpului arborelui (alegerea altui caracter de ajustaj ) . Verificarea. Şi această condiţie este satisfăcută deoarece valoarea obţinută este mai mică decât valoarea maximă admisă de 40 µ m . Din tabelele cu ajustaje preferenţiale STAS 8100/4-88 se alege coloana H8 şi se verifică în zona ajustajelor de trecere j7. Este însă obligatorie satisfacerea în totalitate a condiţiilor iniţiale impuse prin datele problemei şi de aceea verificarea se face pentru enunţul problemei. .19 Etapa 5 . aşa cum apare în exemplele din figurile 2. Etapa 6. smax = es – EI = 38 – 0 = 38µ m . pentru care se face vinovat proiectantul. Valoarea obţinută este mai mică dar apropiată de valoarea impusă 85µ m .pe desenul de execuţie al arborelui φ120 +0. Înscrierea simbolurilor pe desenul de ansamblu şi a cotelor cu abaterile determinate şi verificate pe desenele de execuţie. şi 2. Dacă nu s-a greşit la calcule este obligatoriu să se verifice condiţia din care s-a dedus abaterea fundamentală. În aceste cazuri este obligatoriu un calcul complet .2. Din tabelul 2. dar la producţia de serie mare este ineficient să se ia în considerare numai selecţia de câmpuri preferenţiale recomandate de SR EN 20286 – 1. în primul rând la arbore (se adoptă varianta 2 din tab. .creşterea preciziei la alezaj cu stabilirea unei noi poziţii a câmpului arborelui şi eventual mărirea câmpului de toleranţă al arborelui. Pentru problema 1 se vor înscrie: H9 . jmax = ES – ei = 87 – 3 = 84µ m .0 7 .003 . care să garanteze că nu există nici o soluţie mai bună ( o prelucrare mai ieftină ). condiţiile impuse de enunţ. Pentru problema nr.). Pentru producţia de unicate şi când alezajele se prelucrează cu scule normalizate. în sensul încadrării în limitele impuse.2: 1997. de tipul alezoarelor fixe. Toleranţele obţinute se încadrează printre valorile discrete admise de ISO atât ca poziţie cât şi ca întindere.creşterea preciziei. în ordine: . 0 8 1 0 + . . cu toleranţă 54µ m. reţinându-se această soluţie. După metoda utilizată pe scară largă de proiectanţi şi recomandată de manualele de toleranţe şi ajustaje se determină precizia alezajului considerând că are aceeaşi precizie cu cea a arborelui. k7 + .3. În cazurile în care una din condiţii este depăşită trebuie aplicată o corecţie . Este drept că soluţia aceasta satisface condiţiile impuse dar comparând-o cu soluţia găsită prin metoda generală H9 / k7 se constată că alezajele se vor prelucra la un preţ de cost mult mai mare.
Copyright © 2024 DOKUMEN.SITE Inc.