8. TOLERANŢELE ŞI AJUSTAJELE PIESELOR CONICE

8.1. Definirea suprafeţelor conice.

Conurile şi piramidele sunt forme geometrice frecvent întâlnite la piese în construcţia de maşini. Elementul comun este poziţia înclinată cu un anumit unghi a componentelor. La conuri generatoarea este înclinată faţă de axă , iar la piramidă feţele laterale sunt înclinate faţă de bază.

În continuare ne vom referii numai la piesele conic rezultatele şi concluziile se pot extinde şi asupra piesele piramidale.

Suprafeţele pieselor conice sunt de fapt trunchiuri de con şi sunt definite de următoarele elemente reprezentate în figura 8.1 :

Fig. 8.1. Elementele pieselor conice.

- diametrul nominal al conului - ca fiind unul din următoarele diametre:- diametrul mare al conului (D);- diametrul mic al conului (d);- diametrul , (dx) într-un plan normal pe axă, la distanţa , lx de una din baze- unghiul nominal al conului ;

- unghiul generatoarei conului ;

- lungimea suprafeţei conice , l;

1

- conicitatea C - definită de relaţia;

(8.1)

Conicitatea se notează printr-o fracţie cu numărătorul unitar: C = 1: x. Astfel x reprezintă inversul conicităţii . Prin definiţie, conicitatea este distanţa axială la care diferenţa diametrelor este de 1 mm .

- înclinaţia ,I a generatoarei conului(faţă de axă), dată de relaţia:

(8.2)

Înclinaţia se notează printr-o fracţie cu numărătorul unitar: Î = 1 : y ;în care y este inversul înclinaţiei şi se defineşte ca distanţa axială pe care raza conului se modifică cu un milimetru.

Înclinaţia este jumătate din conicitate, iar y este dublul lui x .Înclinaţia se mai numeşte şi panta pentru că este egală cu tangenta unghiului .

Înclinaţia este caracteristică pieselor cu suprafeţe plane înclinate.Unghiurile normale de conuri şi conicităţi normale pentru piese conice lise (netede) sunt

stabilite prin STAS 2285 1-81 , iar . unghiurile normale de prisme şi înclinări sunt stabilite prin STAS 2285 2-81 .

Pentru definirea unei suprafeţe conice este necesară cunoaşterea a trei parametrii între care cel puţin unul să fie un diametru.

Asamblarea conică este formată din două piese conice, dintre care una formează conul cuprinzător (alezaj conic sau con interior), iar cealaltă conul cuprins (arbore conic sau con exterior).Asamblările conice au drept scop fixarea poziţiei relative a două piese, atât în direcţie radială, cât şi în direcţie axială., Asamblările conice sunt folosite atât la asamblările fixe cât şi la cele mobile. În primul caz, ele sunt utilizate în vederea fixării rapide şi cu strângere a sculelor în axele principale ale maşinilor-unelte, strângerea asigurând frecări care se opun momentelor de rotire. Asamblările conice mobile sunt utilizate în cazul lagărelor conice la care în timpul exploatării pot fi reglate jocurile pe măsura uzării pieselor.O categorie specială de asamblări conice sunt cele care asigură etanşarea. Condiţiile de precizie de formă şi calitatea suprafeţei sunt deosebite. Ele pot fi depăşite foarte uşor prin alegerea unor materiale deformabile elastic sau prin rodarea împerecheată. Toţi robineţii folosiţi la lichide sau gaze sunt astfel construiţi. Aceste categorii de piese conice nu sunt încă standardizate

8.2. Toleranţele pieselor conice.

Limitarea domeniului în care să fie cuprinsă suprafaţa unei pise conice presupune tolerarea dimensiunilor ce definesc acea suprafaţă.

Prescrierea preciziei elementelor conice se poate face prin două metode: metoda conicităţii nominale şi metoda conicităţii tolerate.

Prin metoda conicităţii nominale ( unghiului nominal),exemplificată în figura 8.2 se defineşte un câmp de toleranţă cuprins între două conuri limită, coaxiale, având ambele conicitatea egală cu conicitatea nominală (respectiv unghiul la vârf nominal), în care este admisă încadrarea suprafeţei conice. Toate diametrele se vor tolera după sistemul ISO pentru piese cilindrice (STAS 8100 - 88).Diametrele conurilor sunt date de cele două limite ale toleranţei diametrului piesei.

2

a) b)

Fig.8.2.Metoda conicităţii nominale: a) desenul; b) câmpul de toleranţă

Evidenţierea faptului că cele două conuri limită au ambele conicitatea nominală se face încadrând într-un chenar valoarea conicităţii sau a înclinaţiei, respectiv a unghiului de vârf sau de înclinare.

Prescrierea mărimii câmpului de toleranţă se poate face în două moduri:- prin tolerarea unui diametru într-un plan determinat, a cărui poziţie este stabilită printr-o cotă de referinţă şi menţinerea celorlalte două elemente ca dimensiuni încadrate;- prin tolerarea cotei care determină poziţia planului de referinţă, cu menţinerea celorlalte două elemente ca dimensiuni încadrate.

Abaterile de formă (abateri de la rectilinitate, circularitate etc.) sunt admise cu condiţia ca, în nici un punct, suprafaţa conului real să nu se afle în afara câmpului de toleranţă determinat de conurile limită. În caz de necesitate funcţională se pot prevedea toleranţe restrânse pentru abaterile de formă.

Prin metoda conicităţii tolerate (sau unghiului tolerat) se stabilesc independent toleranţe pentru:- dimensiuni;- conicitate sau unghiul conului.

Valoarea toleranţei dimensionale se aplică numai într-o singură secţiune, prescrierea făcându-se în două moduri:

- prin tolerarea unui diametru situat într-un plan determinat a cărui poziţie este precis-stabilită (pe baza unei cote de referinţă);- prin tolerarea cotei care determină poziţia planului în care se află diametrul conului, indicat drept cotă de referinţă.Toleranţele la conicitate sau la unghiul conului se prescriu independent de toleranţele

dimensionale. De aceea poate apare o varietate foarte mare de variante pentru domeniile de toleranţă. Au existat încercări de identificare a lor ,dar s-a renunţat. Câmpurile sunt în majoritatea

3

cazurilor delimitate de trunchiuri de con combinate ;câte două au un diametru comun, iar cele din exterior au unghiul majorat cu abaterea unghiulară şi cele din interior micşorat cu aceeaşi abatere.

Alegerea metodei de cotare şi tolerare depinde de condiţiile funcţionale impuse asamblării cu piese conice, ca de exemplu: poziţia longitudinală relativă a celor două elemente conjugate, condiţiile impuse pentru contactul între suprafeţele conice etc.

Metoda conicităţii nominale se utilizează de preferinţă atunci când funcţional este necesară tolerarea poziţiei elementului conic, fără să fie necesară o precizie deosebită pentru unghiul conului, de exemplu pentru conuri care nu formează ajustaje. În cadrul acestei metode se va prefera tolerarea diametrului, pentru conicităţi mici şi pentru asamblările conice care trebuie să asigure un joc. Pentru conicităţi mari se va prefera tolerarea cotei de poziţie a planului în care se prescrie diametrul.

Cotarea a două elemente conjugate ale unei asamblări conice trebuie să cuprindă:- aceeaşi conicitate nominală;- o cotă de referinţă: fie diametrul (fig. 8.2) fie cota de poziţie a acestui diametru.

8.3. Sistemul de toleranţe pentru piese conice.

În STAS 10.120-75 se stabileşte sistemul de toleranţe pentru conicităţi de la 1:3 la 1:500 şi lungimi ale conului de la 6 mm la 630 mm.

Se dau definiţii referitoare la con, dimensiunile conurilor şi toleranţele la conicitate, după care se abordează problema toleranţei pieselor conice.

Sistemul de toleranţe pentru conicităţi se bazează pe următoarele tipuri de toleranţe:a) toleranţa diametrului conului - TD - valabilă pentru toate diametrele conului, pe lungimea

conului (l);b) toleranţa unghiului conului AT - dată în valori unghiulare (AT) sau liniare (ATD)

simetrice, cu plus şi minus.c) toleranţa de formă - TF - (toleranţa la rectilinitate a generatoarei şi toleranţa la circularitate

a secţiunii normale);d) toleranţa diametrului conului - TDS - pentru o secţiune dată, valabilă numai pentru diametrul

conului în acea secţiune.Toleranţa diametrului conului - TD - şi toleranţa diametrului conului pentru o secţiune

dată - TDS - se aleg, în funcţie de diametrul nominal al conului (D, d sau dx) respectiv diametrul secţiunii date, dintre toleranţele fundamentale IT din sistemul ISO de toleranţe.

Toleranţa unghiului conului - AT - se alege dintre toleranţele fundamentale. prevăzute în STAS 10.120-75 (sunt stabilite 12 trepte de precizie, notate în ordine descrescătoare a preciziei cu numere de la 1 ..la. 12 ; AT1 ... AT12, raportate la 10 intervale ale lungimii conurilor l, cu valori pentru AT şi ATD).

8.4.Poziţia axială a pieselor conice.

Abaterile existente la diametrele pieselor conice sau abaterile de unghi ale generatoarei acestora vor determina poziţia axială relativă a celor două piese conice ale ansamblului.

4

Pentru exemplificare, se consideră următorul caz: dacă conurile exterior şi interior sunt executate la dimensiunea nominală (figura 8.3. a), poziţia pieselor este dată de cota L.

Dacă conul interior este executat la limita superioară a diametrului Dmax, iar conul exterior la limita inferioară dmin, atunci are loc o deplasare axială , AL

Fig. 8.3. Deplasarea axială a pieselor conice.

.Deplasarea între cele două conuri (figura 8.3. b) are valoarea:

Poziţia axială a pieselor conice poate fi folosită la măsurarea diametrului unei piese conice.

5