Florentin Cioat Adriana Munteanu
INTRODUCERE
Coninut.
3. Structura cursului, pe capitole
4. Bibliografie
Iai, 2020
Cuvânt înainte Prezentul suport de curs conine noiunile de baz necesare însuirii temeinice a
cunotinelor privind toleranele i controlul dimensional în construcia de maini, de ctre
studenii din anul al II- lea, studii de licen, care se instruiesc pentru a deveni specialiti în
activitatea de inginerie a structurilor mecanice.
Suportul de curs cuprinde dou pri distincte:
- o parte de tolerane (capitolele I- al XI- lea), structurat pe dou seciuni: tolerne
dimensinale i geometrice la piese cu form simpl (prima seciune), tolerane ale
suprafeelor complexe i ajustaje ale asamblrilor utilizate frecvent în construcia de maini
(a doua seciune);
- o parte de control dimensional (capitolele al XII- lea- al XV- lea).
În lucrare sunt introduse noiuni i termeni specifice toleranelor i controlului
dimensional, în conformitate cu fia disciplinei i cu reglement rile standardelor în vigoare;
fiecare capitol conine întrebri recapitulative i aplicaii rezolvate cu scopul de a oferi un sistem de instruire care s dea studenilor o imagine de ansamblu a activitii inginereti în
construcia de maini, astfel încât s asigure viitorilor specialiti cunotine i aptitudini
pentru a fi în msur s rezolve aspecte concrete în proiectarea constructiv i tehnologic a structurilor mecanice.
Prin structura i coninutul ei, lucrarea se adreseaz, în primul rând studenilor
din anul al II- lea ai facultii de Construcii de Maini i Management Industrial, studii de licen, domeniile inginerie industrial, ing inerie mecanic i inginerie managerial. Mare
parte a lucrrii poate fi util i studenilor din anul al II - lea, studii de licen, ai facultilor
de Mecanic i S.I.M.
Autorii
INTRODUCERE
1. Obiectul disciplinei Tolerane i control dimensional Un produs finit ( gata pentru utilizare sau pentru montare ) este precizat prin
desenul produsului finit sau desenul de reper. Pe desenul de reper sunt indicate toate condiiile tehnice necesare executrii produsului: dimensiunile liniare i/sau unghiulare,
toleranele acestora, condiii pentru rugozitatea suprafeelor, tolerane pentru abateri de
form, orientare, poziie relativ ale suprafeelor, condiii de tratament termic, etc. Pentru a asigura calitatea funcional a produsului, toi aceti parametri trebuie
s aib prevzute valori limit între care se poate considera c produsul funcioneaz
corect.
În cazul dimensiunilor, valorile limit pentru acestea se stabilesc deoarece este
imposibil executarea unei piese cu dimensiunile la valorile precis matematice; nici nu este
absolut necesar acest lucru, pentru c o pies poate funciona la fel de bine i într - un interval de dimensiuni calculat corespunztor.
Exemplu: se consider un arbore care are la capete dou fusuri de lagr (fig. 1);
acestea trebuie executate la dimensiunea de 30 mm. Pentru c, practic, nu se pot realiza la
valoarea matematic exact, se prevede un interval în care se poate gsi diametrul fusurilor,
interval cuprins între dou dimensiuni limit (dimensiunea maxim i dimensiunea
minim); dac diametrul obinut în urma prelucrrii se va afla între aceste dimensiuni
limit, atunci este asigurat buna funcionare a produsului. De aici rezult faptul c nici nu
este necesar executarea arborelui la valoarea exact de 30 mm, deoarece el va funciona la
fel de bine în intervalul de dimensiuni prevzut. Acest interval, respectiv aceste dimensiuni limit nu se stabilesc la întâmplare, ci se calculeaz asfel încât s fie asigurat uncionarea
corect a piesei.
(cotare incomplet)
În ceea ce privete forma suprafeelor a, b i c, datorit impreciziei procesului
de prelucrare, nu se pot realiza perfect cilindrice ci, se vor obine cu abatere la forma de cilindru. De aceea, pentru ca piesa s funcioneze corect, se va stabili o zon
corespunztoare în care se va gsi forma real fiecrei suprafee. De asemenea, cele dou suprafee de capt, a i b, nu pot fi realizate coaxiale
atât între ele cât i în raport cu suprafaa c, fiind necesar stabilirea unei valori maxime admise pentru abaterea la coaxialitate a suprafeelor cilindrice, pentru ca piesa s
funcioneze correct.
În acelai fel se procedeaz nu numai în cazul dimensiunilor liniare i/sau
unghiulare, ci i pentru forma, orientarea, poziia relativ, rugozitatea suprafeelor i nu
numai la piese cilindrice netede, ci i la piese ( organe de maini ) cu diferite forme: conice,
filetate, canelate, dinate, etc; pentru aceste caracteristici dimensionale i geometrice, se stabilesc intervale de valori, respectiv, abateri maxime admise, toate acestea fiind denumite tolerane.
Stabilirea intervalului de valori limit între care se pot realiza parametrii
geometrici ai pieselor, reprezint obiectul prii de disciplin: Tolerane.
Pentru a se stabili dac produsul realizat ( executat ) are parametrii geometrici
(dimensiuni, form, orientare, poziie relativ, rugozitate) cuprini între valorile limit
impuse, este necesar ca aceti parametri s fie controlai; aceasta implic cunoaterea
metodelor de msurare a diferiilor parametri geometrici la diverse organe de maini, prcum
i a mijloacelor de control corespunztoare.
Stabilirea metodelor i mijloacelor de msurare pentru contro lul parametrilor grometrici ai pieselor reprezint obiectul prii de disciplin: Control dimensional.
Concluzie.
cunoaterea modului de stabilire) intervalului de valori limit (tolerane) între care trebuie realizai parametrii dimensionali i geometrici ai organelor de maini i alegerea
metodelor i mijloacelor de control al acestor parametri.
2. Necesitatea cunoaterii toleranelor dimensionale i geometrice
Dimensiunile i geometria organelor de maini din structurile mecanice se obin prin
diferite procedee de prelucrare, pe baza condiiilor tehnice de execuie stabilite de
proiectani, astfel încât s fie asigurat funcionarea corect a pieselor în ansamblurile în
care acestea sunt montate. Aceste condiii tehnice de execuie sunt:
tolerane dimensionale cu indicare individual i tolerane dimensionale fr
indicare individual (generale);
tolerane geometrice (de form, de orientare, de poziie relativ a suprafeelor) cu indicare individual i fr indicare individual (generale);
valori pentru parametrii de rugozitate a suprafeelor cu indicare individual i
fr indicare individual (generale);
alte condiii: de tratament termic, valori minime pentru indicii de duritate a materialului piesei, acoperiri metalice, etc.
Indicarea toleranelor dimensionale i geometrice pe desenele de reper se realizeaz
cu ajutorul unor simboluri grafice, literale i numerice numite specificaii, stabilite convenional i reglementate prin standard.
Prin utilizarea acestor simboluri stabilite convenional, se asigur indicarea clar i
precis, fr ambiguiti, a condiiilor tehnice de execuie; în acest fel, se evit interpretri
necorespunztoare i nu se las la aprecierea utilizatorilor desenelor de reper (cei care execut i monteaz piesele i le controleaz) realizarea parametrilor dimensionali i
geometrici ai pieselor cu alte valori decât cele prescrise de ctre proiectant. Fiind reglementate prin standard, aceste specificaii, trebuie cunoscute, atât de ctre
cei care elaboreaz documentaia de execuie, cât i de ctre uti lizatorii desenelor de reper:
proiectanii care proiecteaz structurile mecanice i elaboreaz documentaia
de execuie a pieselor din structurile mecanice pe care le proiecteaz, trebuie
s cunoasc aceste specificaii pentru a nota corect condiiile de execuie care
asigur funcionarea pieselor;
stabilesc tehnologiile de control dimensional ale caracteristicilor dimensionale i geometrice ale pieselor, fiind utilizatori ai documentaiei de
execuie, trebuie s cunoasc aceste specificaii, pentru a identifica corect, pe desenele de reper, toleranele în limitele crora trebuie realizai parametrii
dimensionali i geometrici, respectiv, pentru a stabili ce parametri trebuie
controlai, iar dup efectuarea controlului, dac valorile efective ale acestora se afl în toleranele prescrise.
3. Structura cursului, pe capitole.
INTRODUCERE
CAP. AL II- LEA PRECIZIA DIMENSIUNILOR.
CAP. AL III- LEA PRECIZIA FORMEI SUPRAFEELOR.
CAP. AL IV- LEA PRECIZIA ORIENTRII I A POZIIEI RELATIVE A
SUPRAFEELOR.
GEOMETRICE PE DESENE.
CAP. AL VII- LEA TOLERANELE ASAMBLRILOR CU RULMENTI.
CAP. AL VIII- LEA TOLERANELE SUPRAFEELOR CONICE NETEDE.
CAP. AL IX- LEA TOLERANELE SUPRAFEELOR FILETATE I AJUSTAJELE
ASAMBLRILOR FILETATE.
CAP. AL X- LEA TOLERANELE I AJUSTAJELE ASAMBLRILOR CU PENE
PARALELE I PENE DISC.
CAP. AL XI- LEA PRECIZIA ROILOR DINATE CILINDRICE I A ANGRENAJELOR CILINDRICE.
CAP. AL XII- LEA CONTROL DIMENSIONAL.
CAP. AL XIII- LEA CONTROLUL DIMENSIUNILOR LINIARE CU MIJLOACE DE MSURARE UNIVERSALE.
CAP. AL XIV- LEA CONTROLUL DIMENSIUNILOR UNGHIULARE CU MIJLOACE DE MSURARE UNIVERSALE.
CAP. AL XV- LEA CONTROLUL FORMEI SUPRAFEELOR
CAP. AL XVI- LEA CONTROLUL ORIENTRII I AL POZIIEI RELATIVE ALE
SUPRAFEELOR
4. Bibliografie
1. CIOAT, F.., Tolerane i control dimensional, Note de curs. 2. CIOAT, F., MUNTEANU A., PDURARU E., Îndrumar de laborator , în
format electronic (PDF), la disciplina Tolerane i control dimensional, Iai, 2020,
disponibil la http://www.cmmi.tuiasi.ro/docs/cursuri/TCD-Laboratoare.pdf 3. CIOAT, F., MUNTEANU A., Suport de curs la disciplina T.C.D. (format
formei, precizia orientrii, precizia poziiei relative, tolerane generale , Iai, 2016, disponibil la http://www.cmmi.tuiasi.ro/docs/cursuri/TCD-Curs.pdf
4. CROITORU, I., UNGUREANU C., Control tehnic, Chiinu, Ed. Tehnica
Info, 2004. 5. DRAGU, D. Tolerane i msurtori tehnice, Bucureti, Ed. Didactic i
pedagogic, 1982. 6. LZRESCU, I, TEU, C. E., Tolerane. Ajustaje. Calculul cu tolerane.
Calibre, Bucureti, Ed. Tehnic, 1984. 7. MINCIU CONSTANTIN, Precizia i controlul angrenajelor, Ed Tehnic
Bucureti 1984; 8. MIRCEA, D. Controlul dimensional în construcia de maini, Iai, Ed.
Tehnopress, 2004. 9. MUNTEANU A., CIOAT F., Aparate i sisteme moderne de msurare, Iasi,
178 pagini, Editura Performantica, 2017, ISBN 978-606-685-548-8 10. POPA V, .a., Tolerane i control dimensional, Chiinu, Ed. Tehnica
Info, 2006. 11. P x x x, SR ISO 1302- 1995, Starea suprafeelor. Sistemul liniei medii.
Parametrii de profil ai rugozitii. 12. x x x, ISO 1101: 2012, Specificaii geometrice pentru produse (GPS).
Tolerare geometric. Tolerane de form, de orientare, de poziie relativ, la b taie radial i
frontal (versiunea în limba englez). 13. x x x, ISO 14405- 1: 201, Specificaii geometrice pentru produse (GPS).
Tolerare dimensional. Partea 1: Dimensiuni liniare (versiunea în limba englez) . 14. x x x, SR EN ISO 286-1: 2010, Specificaii geometrice pentru produse
(GPS). Sistem de codificare ISO pentru tolerane la dimensiuni liniare. Partea 1: Baze de
tolerane, abateri i ajustaje. x x x, 15. x x x, SR EN ISO 286-2: 2010, Specificaii geometrice pentru produse
(GPS). Sistem de codificare ISO pent ru tolerane la dimensiuni liniare. Partea 2: Tabele de
clase de tolerane i abateri limit pentru alezaje i arbori. 16. x x x, SR ISO 1302- 1995, Starea suprafeelor. Sistemul liniei medii.
Parametrii de profil ai rugozitii. 17. x x x, SR EN ISO 1302- 2002, Specificaii geometrice pentru produse
(GPS). Indicarea strii suprafeei în documentaia tehnic de produs.
18. x x x, SR ISO 1502: 2012, Filete metrice ISO de uz general. Calibre limitative i de verificare.
19. x x x, SR EN ISO 3040: 212, Specificaii geometrice pentru produse (GPS). Cotare i tolerare. Conuri (versiunea în limba englez).
20. x x x, SR EN ISO 3650: 2001, Specificaii geometrice pentru produse
(GPS). Etaloane de lungime. Cale plan-paralele. 21. x x x, SR EN ISO 4287: 2003/ AC: 2009, Specificaii geometrice pentru
produse (GPS). Starea suprafeei: Metoda profilului. Termeni, definiii i parametri de stare
ai profilului. 22. x x x, SR EN ISO 5459: 2012, Specificaii geometrice pentru produse
(GPS). Tolerane geometrice. Baze de referin i sisteme de baze de referin. 23. x x x, SR EN ISO 8785: 2002, Specificaii geometrice pentru produse
(GPS). Neregulariti de suprafa. Termeni, definiii i parametric. 24. x x x, SR EN 22768- 1: 1995, Tolerane generale. Partea 1: Tolerane
pentru dimensiuni liniare i unghiulare fr indicarea toleranelor individuale. 25. x x x, SR EN 22768- 2: 1995, Tolerane generale. Partea 2: Tolerane
geometrice pentru elemente fr indicarea toleranelor individuale. 26. x x x, STAS 2980/ 1- 87, Calibre i contracalibre limitative netede fixe
pentru verificarea alezajelor i arborilor. Simbolizare i clasificare. 27. x x x, STAS 2980/ 1- 87, Filete metrice ISO. Calibre i contracalibre pentru
verificarea filetelor metrice de uz general. Simbolizare i clasificare. 28. x x x, STAS 7391/1, 2, 3, 4, 5- 91, Tolerane geometrice. Tolerane la
forma orientarea i poziia relativ, cu indicaie individual. 29. x x x, STAS 1004- 86, Asamblri cu pene paralele. Dimensiuni 30. x x x, STAS 1005- 86, Asamblri cu pene disc. Dimensiuni 31. x x x, STAS 2810- 86, Mijloace de msurare. Terminologie. 32. X x x, STAS 6283- 91, Toleranele roilor dinate cilindrice i ajustajele
angrenajelor cilindrice. 33. x x x, STAS 7391- 91, Tolerane geometrice cu indicaie individual. 34. x x x, Organe de maini. Elemente de asamblare (culegere de standarde ). 35. x x x, Sistemul ISO de tolerane i ajustaje (culegere de standarde).
FACULTATEA DE CONSTRUCII DE MAINI I MANAGEMENT INDUSTRIAL
Florentin Cioat Adriana Munteanu
CAPITOLUL I
3. Întrebri recapitulative.
PRECIZIA PRELUCRRII. INTERSCHIMBABILITATEA
1. Pecizia prelucrrii. Calitatea unui produs depinde de un complex de mrimi ale cror valori sunt
stabilite în faza de proiectare constructiv a produsului cât i faza tehnologic de executare
a acestuia. Indiferent de procedeul de prelucrare a pieselor (turnare, matriare, achiere,
deformare plastic, etc), calitatea acestora este determinat de valorile efective ale
parametrilor caracteristici (dimensionale, geometrici, fizico -mecanici). Datorit factorilor care intervin în timpul prelucrrii pieselor, aceti parametri
se obin cu abateri numite abateri de prelucrare.
Abaterile de prelucrare sunt diferenele cu care se obin dimensiunile, forma,
orientarea i poziia relativ a pieselor în timpul prelucrrii lor. Cauzele apariiei abaterilorde prelucrare sunt elementele procesului de
prelucrare: maina- unealt, sculele, dispozitivul de prindere a sculei, dispozitivul de
prindere a semifabricatului, semifabricatul, operatorul, Ordinul de mrime a abaterilor de prelucrare determin precizia prelucrrii
pieselor.
Precizia prelucrrii este gradul de concordan dintre parametrii dimensionali i
geometrici ai piesei prelucrate i aceeai parametri stabilii prin desenul de execuie.
Precizia prelucrrii se evalueaz pe baza urmtoarelor componente:
pecizia dimensional, definit drept gradul de concordan dintre dimensiunile piesei executate i dimensiunie specificatepe desenul de execuie; e evalueaz prin mrimea
abaterilor dimensionale;
precizia formei suprafeelor este gradul de concordan dintre forma cu care se
obine piesa în urma prelucrrii i forma prescris pe desenul de execuie al piesei; se
evalueaz prin mrimea abaterilor de form macro i microgeometric a suprafeelor;
precizia orientrii suprafeelor, definit drept gradul de concordan dintre
orientarea cu care se obine piesa în urma prelucrrii i orientarea specificat pe desenul de
execuie al piesei; se evalueaz prin mrimea abaterilor de orientare a suprafeelor;
precizia poziiei relative a suprafeelor, definit drept gradul de concordan
dintre poziia relativ a suprafeelor obine în urma prelucrrii i poziia relativ a
suprafeelor specificat pe desenul de execuie al piesei; se evalueaz prin mrimea
abaterilor de poziie relativ a suprafeelor.
2. Necesitatea cunoaterii toleranelor dimensionale i geometrice Un produs finit (gata spre a fi utilizat sau montat) este precizat prin desenul
produsului finit sau desenul de reper (de execuie). Pe desenul de reper sunt indicate toate condiiil tehnice necesare executrii
produsului: dimensiuni liniare i unghiulare i toleranele lor, condiii pentru rugozitatea
suprafeelor, tolerane pentru abaterile de form, orientare i poziie relativ, condiii de
tratament termic, etc. Pentru a asigura calitatea funcional a produsului, toi parametrii dimensionali
i geometrici trebuie s aib prevzute valori limit între care se poate considera c
produsul funcioneaz corect. În cazul dimensiunilor liniare, valorile limit se stabilesc pentru c este
imposibil execuia unei piesei cu dimensiunile la valorile précis matematic (datorit
impreciziei procesului de prelucrare); nici nu este necesar acest lucru pentru c o pies
poate funciona la fel de bine având dimensiunile într- un interval calculat corespunztor.
Spre exemplu, se consider o pies e tip arbore care are executat e prin pe suprfaa cilindric a, dou suprafee plane b i c, cu distana dintre ele de 25 mm (fig. 1).
Pentru c, practic, aceast dimensiune nu se poat realiza la valoarea matematic
exact, se prevede un interval în care se poate gsi dimensiunea efectiv, interval cuprins
între dou dimensiuni limit (o dimensiune maxim i o dimensiune minim). Dac
dimensiunea obinut la prelucrarea prin frezare se va afla între aceste limite, este asigurat
buna funcionare a piesei.
De aici rezult faptul c, nici nu este necesar executarea suprafeelor plane la
valoarea exact prescris de 25 mm, pentru c va funciona la fel de bine i în intervalul de
dimensiuni stabilit. Acest interval, respectiv, aceste dimensiuni limit nu se stabilesc la
întâmplare, ci, se calculeaz astfel încât s fie asigurat funcionarea corect a piesei.
Fig. 1. Pies tip arbore
În ceea ce privete forma suprafeelor b i c, nu se pot realiza plane ci se vor obine cu abatere de la planitate. De aceea, pentru ca piesa s funcioneze corect, se va stabili o zon corespunztoare în care se va gsi forma fiecrei suprafee.
De asemenea, cele dou suprafee nu pot fi realizate simetric fa de axa de
rotaie d, a piesei, fiind necesar stabilirea unei abateri maxime admise pentru abaterea de
la simetria suprafeelor pentru ca piesa s funcioneze correct. În acelai fel se procedeaz
pentru toate dimensiunile liniare i unghiulare, pentru forma macro i microgeometric,
orientarea i poziia relativ a suprafeelor piesei, pentru care se stabilesc intervale de valori, respectiv, abateri maxime admise, toate acestea fiind denumite tolerane.
Toleranele dimensionale i geometrice ale parametrilor dimendionali i
geometrici ai pieselor se înscriu pe desenele de reper prin simboluri grafice, literale i
numerice, stabilite convenional prin standarde. Modul de stabilire a toleranelor dimensionale i geometrice i de notare pe
desenele de execuie trebuie cunoscut de ctre proiectani pentru a se asigura funcionarea
corect a pieselor proiectate. Deasemenea tehnologii i executanii, ca utilizatorii desenelor de reper trebuie
s fie în msur s identifice toleranele dimensionale i geometrice prescrise de proiectani
i s cunoasc semnificaia acestora, pentru a realiza piesele cu parametri dimensionali i
geometrici care s asigure rolul funcional al pieselor.
3. Interschimbabilitatea Piesele din componena ansamblurilor i subansamblurilor (mecanisme,
dispozitive, echipamente, maini, utilaje, etc.) trebuie s îndeplineasc o serie de cerine
care s asigure calitatea funcionrii ansamblului din care fac parte i anume: s execute micrile în limitele impuse; s reziste la solicitrile la care sunt supuse; s aib parametrii geometrici i de calitate între limitele stabilite; s poat fi montate fr ajustri suplimentare; s poat fi înlocui uor piese noi, în caz de defectare.
Dac piesele îndeplinesc i ultimile dou cerine, înseamn c sunt
interschimbabile, adic se pot executa independent una de alta, în locuri diferite, se pot
monta, la locul de funcionare, fr a fi ajustate (prelucrate) suplimentar, iar în caz de
defectare, se pot înlocui rapid cu altele noi, de acelai fel.
Interschimbabilitatea este un principiu tehnico- economic conform cruia orice
produs industrial trebuie s satisfac cerinele de fabricaie i exploatare, prin executarea
arametrilor geometrici i de calitate între anumite limite pecificate, astfel încât piesele s
poat fi realizate independent i s se poat monta fr prelucrri suplimentare.
3.1. Clasificare, tipuri de interschimbabilitate.
Interschimbabilitatea se clasific dup urmtoarele criterii:
C1. Dup modul în care se realizeaz:
interschimbabilitate total (complet) conform creia piesele se pot monta la
locul de funcionare fr nici o ajustare, realizându-se jocul sau strângerea de montare (se pstreaz caracterul ajustajului); Exemple: - o piuli cu o dimensiune dat se va îmbina cu un urub cu aceeai
dimensiune, ndiferen de locul i data executrii celor dou piese; - cheia fix folosit la strângerea unei piulie trebuie s se aplice cu un anumit
joc la toate piuliele cu aceeai dimensiune.
interschimbabilitate parial (incomplet) conform creia piesele se pot
monta la locul de montare fr a fi ajustate, dar nu se mai realizeaz jocul sau
strângerea în îmbinare (se schimb caracterul ajustajului). Exemplu:
se consider îmbinarea dintre locaul filetat dintr- un bloc motor i prezonul folosit pentru
montarea chiulasei; îmbinarea filetat se realizeaz cu o strângere specificat, care nu poate
fi asigurat de piesele conjugate, cu toate c se monteaz fr ajustri. Pentru meninerea strângerii necesare (realizarea unei interschimbabiliti totale) piesele conjugate se împart
pe grupe de dimensiuni, montându- se apoi piesele pereche din aceeai grup.
C2. Dup dimensiunile unitilor de montare (ansamblri) la care se refer :
interschimbabilitate exterioar este interschimbabilitatea unitilor de
montare care se refer la dimensiunile de montare ale acestora; Exemplu: se consider un rulment radial cu bile (fig, 2); este o unitate de
montare compus din mai multe repere: inel exterior 1, inel interior 2, corpuri de rostogolire 3 (bile), colivie 4, fiecare pies având dimensiunile ei de montare în rulment.
La montarea rulmentului în ansamblul în care funcioneaz se iau în considerare
numai trei dimensiuni: diametrul exterior d, al inelului exterior, diametrul interior D, al inelului interior, limea B a inelelor.
Dac aceste dimensiuni asigur montarea rulmentului fr ajustri suplimentare,
atuncis- a realizat interschimbabilitatea exterioar
interschimbabilitate interioar este interschimbabilitatea pieselor care compun unitile de montare i se refer la dimensiunile cu care se monteaz
piesele în unitile de montare. Exemplu: se consider rulmentul radial cu bile din figura 5.1; piesele
componente al acestuia se monteaz, pe baza interschimbabilitii totale sau pariale, la
fabricarea rulmentului, fr a interesa pe utilizatorul rulmentului.
Fig. 2 Rulment radial cu bile
3.2. Legtura interschimbabilitii cu etapele procesului de fabricaie. Interschimbabilitatea este rezultatul preciziei de prelucrare, fiind determinat de
toate etapele procesului de prelucrare, începând cu etapa de proiectare, prelucrare efectiv,
control, exploatare i întreinere. Principiul interschimbabilitii are o importan deosebit în cazul produciei de
serie sau de mas, prezentând urmtoarele avantaje:
mecanizarea i automatizarea procesului de fabricaie, organizarea acestuia în flux, pe operaii simple;
simplificarea trecerii de la prelucrarea unui produs la altul, permiînd
realizarea unor piese sau subansambluri în uniti de producie diferite; uurarea întreinerii în exploatare ale mainilor la înlocuirea pieselor uzate cu
altele noi, fr prelucrri sau adaptri; controlul pieselor interschimbabile executate în serie necesit utilizarea de
mijloace de msurare automate i metode preventive de control, care s previn apariia
rebuturilor.
Legtura interschimbabilitii cu etapele proceselor de concepere, de proiectare constructiv, de fabricaie, de mentenan a unui produs, se manifest i în sens invers, prin faptul c toate aceste etape trebuie s asigure realizarea de produse interschimbabile:
legtura interschimbabilitii cu proiectarea: pentru realizarea de piese interschimbabile, este necesar proiectarea organelor de maini cu forme cât mai
simple i cât mai tehnologice, în scopul obinerii acestora cu pre de cost mic al
prelucrrii;
legtura interschimbabilitii cu fabricaia: legtura dintre interschimbabili- tate i procesul de producie este hotrâtoare în producia de serie mare i de mas
a pieselor; în cazul pieselor interschimbabile, procesul de producie se poate
organiza în flux, pe operaii simple, utilizându-se maini preluctoare
specializate, automate i agregate. Se simplific trecerea prelucrrii de la un
produs la altul i face posibil executarea de piese diferite în uniti de producie
diferite;
automate i elemente normalizate, putându- se aplica metode preventive de control, care s asigure prevenirea apariiei de repere necorespunztoare;
legtura interschimbabilitii cu exploatarea i întreinerea produselor: la exploatarea mai multor echipamente, utilaje de acelai tip constituite din piese
interschimbabile, se pot asigura, din timp, piese de schimb interschimbabile; aceasta reduce foarte mult timpul de staionare a utilajelor pentru reparare,
înlturarea defeciunilor fcându-se prin înlocuirea pieselor defecte cu piese de schimb executate din timp.
4. Întrebri recapitulative
ce este precizia prelucrrii? care sunt componentele preciziei de prelucrare? ce este interschimbabilitatea? dup modul în care se realizeaz, ce tipuri de interschimbabilitate pot fi? ce este interschimbabilitatea total? Dai exemple. ce este interschimbabilitatea parial? Dai un exemplu. dup dimensiunile unitilor de montare, ce tipuri de interschimbabilitate
pot fi? ce este interschimbabilitatea exterioar? Exemplu. ce este interschimbabilitatea interioar? Exemplu . pentru a realiza piese interschimbabile, cum trebuie proiectate organele de
maini? cum se poate organiza producia la fabricarea pieselor interschimbabile, în
serie mare? ce metode de control se pot aplica i ce mijloace de msurare se pot
utiliza, la controlul pieselor interschimbabile? cum se reduce timpul de reparare a echipamentelor constituite din piese
interschimbabile?
Florentin Cioat Adriana Munteanu
CAPITOLUL AL II- LEA
1. Dimensiuni. Abateri limit. Tolerana dimensiunii. 1.1. Dimensiuni; criterii de clasificare a dimensiunilor. 1.2. Abateri limit. 1.3. Tolerana dimensiunii.
2. Reprezentarea grafic a dimensiunilor, a abaterilor limit i a toleranelor.
2.1. Reprezentarea grafic pe desenul piesei. 2.2. Reprezentarea grafic complet. 2.3. Reprezentarea grafic simplificat.
3. Ajustaj, tipuri de ajustaje. 3.1. Joc i strângere în îmbinri de piese. 3.2. Astustajul. Elementele caracteristice ale ajustajului. 3.3. Sisteme de ajustaje. 3.4. Tipuri de ajustaje.
4. Sistemul ISO de tolerane dimensionale i ajustaje.
5. Utilizarea sistemelor de ajustaje i a tipurilor de ajustaje. 5.1. Utilizarea sistemelor alezaj unitar i arbore uitar. 5.2. Utilizarea tipurilor de ajustaje.
6. Întrebri recapitulative.
7. Aplicaii rezolvate.
Precizia dimensiunilor reprezint gradul de coresponden dintre
dimensiunile cu care se obin piesele în urma prelucrrii i dimensiunile prescise de
proiectant pe desene. Precizia dimensiunilor este o component a preciziei de prelucrare, prin care
aceasta se evalueaz, determinând nivelul de calitateal unui produs.
1. Dimensiuni. Abateri limit. Tolerana dimensiunii
1.1. Dimensiuni; criterii de clasificare a dimensiunilor.
Dimensiunea este numrul care exprim, în unitatea de msur stabilit,
valoarea numeric a unei lungimi sau a unui unghi. Exemple: valoarea diametrului unei suprafee cilindrice, adâncimea unei
guri, înlimea unei piese, valoarea unghiului dintre dou suprafee plane, etc.
Cota este dimensiunea înscris pe desen.
Când este necesar, cota este însoit de simboluri, prescurtri, cuvinte prin care se precizeaz elementul geometric cotat (înscrise înaintea valorii numerice a
dimensiunii):
Simbol Semnificaie Φ - este cotat un diametru; R - este cotat o raz; -este cotat latura unui ptrat; sau sau “Conicitate” - este cotat o conicitate; < sau > sau “Înclinaie” - este cotat o înclinaie; Sfer Φ… - se coteaz diametrul unei sfere; Sfer R… - se coteaz raza unei sfere; Gros… - se coteaz grosimea pereilor subiri.
Dimensiunile întâlnite în construcia de maini se clasific dup mai multe
criterii, în funcie de: caracteristica dimensional; rolul funcional; modul de obinere în proiectarea constructiv; modul de obinere în proiectarea tehnologic de fabricaie; modul de obinere în proiectarea tehnologic de control; limitele intervalului stabilit prin tolerana dimensional; limitele de material.
C1. Dup natura mrimii pe care o caracterizeaz:
dimensiuni liniare: exprim valoarea numeric a unei lungimi, în unitatea
de msur a lungimii: metrul [m] (în construcia de maini, pentru exprimarea
dimensiunilor liniare se utilizeaz ca unitate de msur milimetrul [mm]);
dimensiuni unghiulare: exprim valoarea numeric a unui unghi, în
unitatea de msur corespunztoare: radiani sau grade.
C2. Dup poziia suprafeelor la care se refer (fig. 1):
dimensiune exterioar sau arbore: dimensiunea unei suprafee exterioare
sau cuprins, chiar dac nu este cilindric; dimensiune interioar sau alezaj: dimensiunea unei suprafee interioare
sau cuprinztoare, chiar dac nu este cilindric.
Not: noiunile de arbore i alezaj, cu sens de dimensiuni, nu trebuie confundate cu noiunile de arbore i alezaj cu sens de suprafee cuprinse, respectiv cuprinztoare;
în calcule notaiile pentru arbori se fac cu liter mic;
Not: noiunile de arbore i alezaj, cu sens de dimensiuni, nu trebuie confundate cu noiunile de arbore i alezaj cu sens de organe de maini de tip arbore, respectiv de
tip alezaj; în calcule, notaiile pentru alezaje se fac cu liter mare.
C3. Dup modul în care se obin:
dimensiune nominal: este dimensiunea stabilit de proiectant din
considerente funcionale sau din calculul de rezisten; fa de dimensiunea nominal se
stabilesc dimensiunile, respectiv abaterile limit i tolerana dimensiunii; dimensiunile
nominale se mai cunosc drept dimensiuni ideale sau teoretice, deoarece ele nu pot fi realizate la valorile prescrise. Dimensiunea nominal se noteaz cu litera mare N, atât
pentru arbori cât i pentru alezaje;
Fig. 1 Exemple de arbori i alezaje
dimensiune teoretic exact: dimensiunea pentru care nu se prescrie toleran; ea determin poziia unor elemente geometrice (dreapt, plan, suprafa) ale
unei piese. Se înscrie pe desen, încadrat într- un dreptunghi (de aceea se mai numete
dimensiune încadrat);
dimensiune real: dimensiunea cu care se obine piesa în urma prelucrrii
mecanice; valoarea ei este diferit de dimensiunea nominal, datorit abaterilor de
prelucrare;
dimensiunii reale; valoarea ei este diferit de dimensiunea real, respectiv nominal,
datorit erorilor de msurare.
C4. Dup rolul (utilizarea) pe care îl au în funcionarea pieselor (fig. 2):
dimensiuni constructive sunt dimensiunile înscrise în documentaia de
proiectare a pieselor; se împart în: - dimensiuni funcionale: dimensiuni stabilite din condiii de
funcionare corect, de rezisten la solicitri i de rigiditate; - dimensiuni de montare: dimensiunile dup care se monteaz piesele
în îmbinri i formeaz ajustaje; ele pot coincide cu dimensiunile funcionale; - dimensiuni nefuncionale (libere): dimensiunile ale cror suprafee
nu vin în contact cu alte suprafee, deci nu formeaz ajustaje; - dimensiuni auxiliare: dimensiunile care se obin prin sumarea altor
dimensiuni i determin gabaritul pieselor; pe desen, se indic între
paranteze;
Fig. 2 Dimensiuni de montare, funcionale, nefuncionale i auxiliare
dimensiuni tehnologice ( de execuie sau intermediare ): dimensiunile cu care se obin piesele în fazele procesului de fabricaie, de la stadiul de semifabricat la cel
de pies finit.
C5. Dup limitele intervalului de dimensiuni pe care îl determin:
dimensiune maxim: este dimensiunea cea mai mare a intervalului de valori stabilit; se noteaz astfel (fig. 3):
pentru arbori: dmax; pentru alezaje: Dmax.
dimensiunea minim: este dimensiunea cea mai mic a intervalului de
valori stabilit; se noteaz: pentru arbori : dmin; pentru alezaje: Dmin.
Not: dimensiunile maxim i minim se numesc dimensiuni limit i
stabilesc limitele intervalului de valori între care se afl dimensiunea efec tiv
a piesei, obinut în urma prelucrrii i cunoscut la msurare.
C6. Dup limitele de material pe care le caracterizeaz (fig. 4):
dimensiune la maxim de material, MMS (limit „Trece”): este dimensiunea limit corespunztoare maximului de material i care este :
pentru arbori: dmax; pentru alezaje: Dmin.
dimensiune la minim de material, LMS (limit „Nu Trece”): este dimensiunea limit corespunztoare minimului de material i care este :
pentru arbori: dmin; pentru alezaje: Dmax.
a. b.
dimensiunea nominal. De aceea, se definesc urmtoarele abateri dimensionale:
Abatere efectiv: este diferenea dintre dimensiune efectiv i dimensiunea
nominal; abaterile efective se mai cunosc drept abateri de prelucrare, fiind abaterile cu care se obin dimensiunile pieselor, în urma prelucrrii (pentru asigurarea preciziei
prelucrrii, ele trebuie s se încadreze între abaterile limit stabilite). Abaterile efective
se noteaz: pentru arbori: a = Ed – N; pentru alezaje: A = ED –N.
Abateri limit: sunt diferenele dintre dimensiunile limit prescrise i
dimensiunea nominal; deoarece caracterizeaz dimensiunea maxim, respectiv,
dimensiunea minim, abaterile limit se clasific în:
abaterea superioar: este diferena dintre dimensiunea maxim i
dimensiunea nominal; se noteaz:
pentru arbori: es = dmax – N; se obine: dmax = N + es;
Fig. 4 Dimensiune la maxim de material; dimensiune la minim de material
a. arbori: MMS= dmax, LMS= dmin ;b.– alezaje: MMS= Dmin, LMS=Dmax.
b. a.
pentru alezaje. ES = Dmax – N; se obine: Dmax = N + ES.
abatere inferioar: este diferena dintre dimensiunea minim i
dimensiunea nominal; se noteaz: pentru arbori: ei = dmin – N; se obine: dmin = N + ei; pentru alezaje. EI = Dmin – N; se obine: Dmin = N + EI.
1.3. Tolerana dimensional.
(dimensiunea maxim i dimensiunea minim) sau diferena dintre abaterile limit
(abaterea superioar i abaterea inferioar). Se calculeaz astfel:
pentru arbori:
ITa = dmax – dmin.
În relaie, se scriu dimensiunile limit în funcie de valoarea nominal i
abaterile limit:
ITa = dmax – dmin = N + es – ( N + ei );
se obine tolerana arborelui în funcie de abaterile limit ale acestuia: ITa = es – ei;
pentru alezaje:
ITA = Dmax – Dmin.
În relaie, se scriu dimensiunile limit în funcie de valoarea nominal i
abaterile limit: ITA = Dmax – Dmin = N + ES – ( N + EI );
se obine tolerana alezajului în funcie de abaterile limit ale acestuia:
ITA = ES – EI. Not: tolerana are o valoare pozitiv, întotdeauna (deoarece reprezint diferena
dintre o dimensiune maxim i o dimensiune minim, respectiv, diferena algebric
a abaterilor limit, chiar i atunci când abaterile limit sunt negative).
2. Reprezentarea grafic a dimensiunilor, a abaterilor limit i
a toleranelor Pentru reprezentarea grafic a dimensiunii nominale, a dimensiunilor i
abaterilor linit i a toleranelor, este necesar definirea urmtoarelor noiuni:
linia zero sau linia dimensiunii nominale este linia aleas, convenional,
pentru definirea abaterilor limit i a toleranelor; fa de ea se determin abaterile
superioar i inferioar i se stabilete poziia toleranei dimensiunii considerate. Pe
reprezentarea grafic, linia zero este o dreapt notat 00 (este linia abaterilor egale cu zero) i corespunde dimensiunii nominale.
linia abaterilor este linia perpendicular pe linia zero, care se folosete
pentru determinarea mrimii i semnului abaterilor limit: abaterile situate deasupra linie
zero au semnul +, iar cele aflate sub linia zero, au semnul –.
câmp (zon) de toleran este spaiul dintre liniile dimensiunilor sau
abaterilor limit. Câmpul de toleran se reprezint sub form de dreptunghi cu limea
egal cu tolerana dimen- siunii i lungime (pe direcia liniei zero) oricât de mare sau de mic ( atât cât este necesar ); câmpul de toleran se noteaz i se haureaz astfel:
- pentru arbori se noteaz cu litere mici, i se haureaz cu linii
înclinate de la stânga la dreapta mai dese; - pentru alezaje se noteaz cu litere mari, i se haureaz cu linii
înclinate de la dreapta la stânga mai rare. Mrimea câmpului de toleran este dat de mrimea toleranei, iar poziia
acestuia fa de linia zero este determinat de abaterea fundamental.
abatere fundamental este abaterea limit cea mai apropiat de linia zero i care determi-n poziia câmpului de toleran fa de linia zero; ea are aceeai notaie
ca i a câmpului de toleran i poate fi: - abaterea inferioar, pentru câmpurile situate deasupra linia zero; - abaterea superioar, pentru câmpurile situate sub lini zero.
Dimensiunile, abaterile limit i toleranele dimensionale se reprezint grafic,
în trei moduri: reprezentarea pe desenul piesei; reprezentarea grafic complet; reprezentarea grafic simplificat.
Pentru exemplificare, se consider dou piese prelucrate prin procedeul de
frezare: o pies de tip alezaj (fig. 5.a), la care limea D, a canaluluia este o dimensiune interioar (un alezaj) i o pies de tip arbore- o rigl (fig. 5.b), la care limea d, este o dimensiune exterioar (un arbore).
Din desen, se obin urmtoarele elemente dimensionale ale alezajului i
arborelui:
N = 30 mm;
es = -0,007 mm;
ei = -0,028 mm;
2.1. Reprezentarea grafic pe desenul piesei
Abaterile limit i câmpul de tolerane se reprezint direct pe desenul de
execuie al piesei considerate (fig. 6).
Câmpurile de tolerane i baterile limit ale alezajului i arborelui se
reprezint într- o parte a dimensiunii nomnale N, care corespunde liniei zero. În funcie
de semnul abaterilor limit, dimensiunea nominal poate fi între dimensiunile limit,
egal cu una din dimensiunile limit sau, în afara intervalului determinat de dimensiunile limit.
a b Fig. 5
Desene piese (cotare incomplet) a. pies tip alezaj; b.- pies tip arbore
Fig. 6 Reprezentarea grafic a câmpurilor de tolerane pe desenul piesei
2.2. Reprezentarea grafic complet.
Reprezentarea grafic complet a aprut din necesitatea economiei de timp,
fiind posibil deoarece nu mai este necesar reprezentarea conturului piesei considerate. Reprezentarea grafic complet se realizeaz într- un sistem de coordonate
rectangulare, în care se ia, ca ax a absciselor, linia zero, iar ca ax a ordonatelor, linia
abaterilor exprimate în μm (fig. 7).
Pe reprezentare grafic complet se coteaz dimensiunile limit (maxim i
minim), abaterile limit (superioar i inferioar), precum i tolerana dimensiunii.
2.3. Reprezentarea grafic simplificat.
Pentru economicitatea reprezentrii grafice i, deoarece este necesar s fie
reprezentate numai câmpurile de tolerane i poziia lor fa de linia zero, se utilizeaz
frecvent reprezentarea grafic simplificat, în care mrimea cîmpurilor de tolerane este
redat, la scar, cu valori în micrometri. În figura 8 sunt reprezentate câmpurile de tolerane corespunztoare celor
dou dimensiuni luate spre exemplificare. Abaterile limit fiind date în micrometri, nu mai este reprezentat i a doua
baz de cotare a dimensiunii nominale (cu valori în milimetri); pe reprezentarea grafic
simplificat se trec numai liniile abaterilor limit se noteaz în stînga liniei abaterilor,
valorile abatrilor limit se înscriu în dreapta câmpului de tolerane i se coteaz numai
tolerana dimensiunii.
3. Ajustaj; tipuri de ajustaje.
3.1. Joc i strângere în îmbinri de piese.
Un produs format din mai multe piese reprezint un ansamblu sau
subansamblu; piesele asociate pot fi cuprinse i cuprinztoare, formând îmbinri sau
ansamblri. Imbinrile dintre piese pot fi:
îmbinri mobile, care permit deplasarea relativ dintre piesele îmbinate,
fiind caracterizate printr- un joc între piese;
îmbinri fixe, care nu permit deplasarea relativ dintre piesele îmbinate i
care pot fi: - îmbinri greu demontabile, la care exist o strângere puternic între
piesele îmbinate; îmbinri uor demontabile, caracterizate prin existena unui joc foarte
mic sau a unei strângeri foarte mici,
Îmbinarea a dou piese se poate realiza dac ambele au aceeai dimensiune
nominal a suprafeelor dup care vin în contact; datorit faptului c dimensiunile
efective ale pieselor conjugate nu sunt egale, între suprafeele în contact poate apare un
joc sau o strângere.
Joc într- o îmbinare este diferena, înainte de montare între valorile efective ale alezajului i arborelui(fig. 9.a.).
Strângere într- o îmbinare este diferena (în valoare absolut), înainte de
montare între valorile efective ale alezajului i arborelui, atunci când aceasta este negativ (fig. 9.b.)
Fig. 8 Reprezentarea grafic simplificat a câmpurilor de tolerane
3.2. Ajustajul. Elementele caracteristice ale ajustajului.
Ajustajul este o relaie care rezult din diferena, înainte de montare, între
dimensiunile efective ale pieselor dintr- o îmbinare; se refer la mrimea jocului sau a
strângerii care apare între dou piese care se îmbin.
Ajustajul este caracterizat prin urmtoarele elemente:
dimensiunea nominal a ajustajului: dimensiunea nominal comun a
pieselor care se îmbin (valoarea nominal comun a arborelui i alezajului); tolerana ajustajului, ITaj: suma toleranelor arborelui i alezajului:
ITaj = ITa + ITA.
3.3. Sisteme de ajustaje.
Sistemul de ajustaje este ansamblul de ajustaje în care jocurile sau strângerile se obin prin asocierea de arbori i alezaje aparinând aceluiai sistem de tolerane. În
funcie de câmpul unitar, se deosebesc dou sisteme de ajustaje
sistem de ajustaje arbore unitar: totalitatea ajustajelor obinute prin
asocierea unui arbore unic numit arbore unitar, cu toate alezajele din sistemul de tolerane considerat;
sistem de ajustaje alezaj unitar: totalitatea ajustajelor obinute prin
asocierea unui alezaj unic numit alezaj unitar, cu toi arborii din sistemul de tolerane
considerat. Se definesc, astfel dou câmpuri unitare:
arborele unitar, care este arborele luat ca baz în subsistemul de ajustaje arbore unitar; câmpul de toleran al arborelui unitar are o poziie particular
fa de linia zero, fiind situat sub aceasta i alturat ei;
a b Fig. 9
Jocuri i strângeri în îmbinri de piese a. joc în îmbinare; b. strângere în îmbinare.
alezaj unitar, care este alezajul luat ca baz în subsistemul de ajustaje
alezaj unitar; câmpul de toleran al alezajului unitar are o poziie particular
fa de linia zero, fiind situat deasupra acesteia i alturat ei.
3.4. Tipuri de ajustaje.
În îmbinrile mobile i fixe, în funcie de valorile efective ale dimensiunilor pieselor conjugate, se pot forma trei tipuri de ajutaje:
ajustaje cu joc; ajustaje cu strângere; ajustaje intermediare.
Ajustaje cu joc. Ajustajele cu joc sunt ajustajele care asigur totdeauna un joc. În
reprezentarea grafic, la ajustajele cu joc, câmpul de toleran al alezajului se afl
deasupra câmpului de toleran al arborelui, la distana egal cu jocul minim (fig. 10.).
Se determin jocurile limit, jocul maxim i jocul minim i tolerana
ajustajului:
Jocul maxim este diferena, înainte de montare, dintre valoarea maxim a
alezajului i valoarea minim a arborelui, respectiv, diferena dintre abaterea superioar
a alezajului i abaterea inferioar a arborelui:
Jmax = Dmax – dmin = ES – ei.
Jocul minim este diferena, înainte de montare, dintre valoarea minim a
alezajului i valoarea maxim a arborelui, respectiv, diferena dintre abaterea inferioar
a alezajului i abaterea superioar a arborelui:
Jmin = Dmin – dmax = EI – es.
Fig. 10. Reprezentarea grafic a unui ajustaj cu joc
a.- în sistem de ajustaje alezaj unitar; b.- în sistem de ajustaje alezaj unitar;
b a
Tolerana ajustajului cu joc IT j, se determin pornind de la relaia toleranei
ajustajului:
ITaj = ITj = ITA + ITa = ES – EI + es – ei = (ES – ei) – (EI – es)
Se obine:
Ajustajele cu joc se folosesc la îmbinrile mobile, deoarece asigur,
totdeauna un joc între suprafeele în contact, permiând deplasarea relativ a pieselor
conjugate.
Ajustaje cu strângere Ajusatjele cu strângere sunt ajustajele care asigur totdeauna o strângere. În
reprezentarea grafic, la ajustajele cu strângere, câmpul de toleran al alezajului se afl
sub câmpul de toleran al arborelui, la distana egal cu strângerea minim (fig.11.).
Se determin strângerile limit, strângerea maxim i strângerea minim i
tolerana ajustajului:
Strângerea maxim este diferena, înainte de montare, dintre valoarea
maxim a arborelui i valoarea minim a alezajului, respectiv, diferena dintre abaterea
superioar a arborelui i abaterea inferioar a alezajului:
Smax = dmax – Dmin = es – EI.
Strângerea minim este diferena, înainte de montare, dintre valoarea
minim a arborelui i valoarea maxim alezajului, respectiv, diferena dintre abaterea inferioar a arborelui i abaterea superioar a alezajului:
Fig. 11. Reprezentarea grafic a unui ajustaj cu strângere
a.- în sistem de ajustaje alezaj unitar; b.- în sistem de ajustaje alezaj unitar;
b a
Smin = dmin – Dmax = ei – ES.
Tolerana ajustajului cu strângere IT s, se determin pornind de la relaia
toleranei ajustajului:
ITaj = ITs = ITA + ITa = ES – EI + es – ei = (es – EI) – (ei – ES).
Se obine:
ITaj = ITs = Smax – Smin
Ajustajele cu strângere se folosesc la îmbinri fixe greu demontabile, unde
este necesar realizarea unei strângeri mari între suprafeele în contact, care s asigure
preluarea momente de torsiune mari, fr elemente suplimentare.
Ajustaje intermediare. Ajustajele intermediare sunt ajustajele care asigur un joc mic sau o strângere
mic, între piesele din îmbinare. În reprezentarea grafic, la ajustajele intermediare, câmpurile de toleran al alezajului i al arborelui se suprapun parial (fig.12.a i b),sau
total (fig. 12.c.).
Fig. 12. Reprezentarea grafic a unui ajustaj intermediar
a- cu suprapunere parial (în sistem de ajustaje alezaj unitar); b- cu suprapunere parial (în sistem de ajustaje arbore unitar); c- cu suprapunere total (în sistem de ajustaje alezaj unitar); d- cu suprapunere total (în sistem de ajustaje arbore unitar).
b a
d c
Ajustajul intermediar se caracterizeaz prin strângere maxim i joc maxim.
Tolerana ajustajului intermediar se calculeaz pornind de la relaia
toleranei ajustajului:
ITaj = ITA + ITa = ES – EI + es – ei = ( ES – ei ) – ( ei – ES )
Se obine:
Ajustajele intermediare se folosesc la îmbinrile fixe, uor demontabile, la
care sunt necesare o strângere sau un joc foarte mici, cu scopul de a asigura un cont act cât mai bun între suprafeele pieselor conjugate.
Sistem de tolerane dimensionale i ajustaje: este ansamblul de tolerane
dimensionale i de ajustaje corespunztoare, standardizate, general i obligatoriu de
respectat la un anumit nivel: internaional, naional, departamental; ajustajele dintr- un sistem de tolerane i ajustaje sunt grupate cele dou subsisteme de ajustaje (subsistemul arbore unitar i subsistemul alezaj unitar) în care se formeaz.
4. Sistemul ISO de tolerane dimensionale i ajustaje Sistemul de tolerane dimensionale i ajustaje ISO stabilete abaterile
fundamentale, treptele de tolerane, toleranele fundamentale, clasele de tolerane i
ajustajele pentru dimensiuni ( împrite pe intervale de dimensiuni pân la 40.000 mm )
care formeaz ajustaje în îmbinri de piese ( pentru dimensiunile de montare ). Sistemul de tolerane dimensionale i ajustaje ISO este reglementat prin
standardele SR EN 20286-1:1997, SR EN 20286-2: 1997, SR ISO 1929:1997, STAS 8100/5,6- 1990.
Caracteristicile sistemului de tolerane dimensionale i ajustaje ISO.
Intervale de dimensiuni: abaterile fundamentale i treptele de tolerane se
stabilesc în funcie de domeniul de dimensiuni în care se încadreaz dimensiunea
considerat; standardul stabilete urmtoarele domenii de dimensiuni: - dimensiuni obinuite, cu valori pân la 500 mm; - dimensiuni mari, cu valori peste 500 pân la 3150 mm; - dimensiuni foarte mari, cu valori peste 3150 pân la 10.000 mm, respectiv
peste 10.000 pân la 40.000 mm; Dimensiunile din fiecare domeniu sunt împrite în intervale de dimensiuni
principale, iar în interiorul acestora, în intervale secundare sau subintervale. În acest fel tolerana fundamental nu se determin pentru fiecare dimensiune, ci se calculeaz o
singur valoare pentru toate dimensiunile dintr- un interval sau subinterval; în relaia de
calcul a toleranei fundamentale se introduce media geometric a limitelor intervalului
considerat.
Câmpuri de tolerane: - pentru dimensiuni pân la 3150 mm, s- au stabilit câte 28 de câmpuri de
tolerane, atât pentru arbori cât i pentru alezaje, simbolizate cu o liter sau un grup de
litere ale alfabetului latin, mici pentru arbori i mari pentru alezaje ; - pentru dimensiuni peste 3150 mm pân la 10.000 mm, s- au stabilit 14
câmpuri de tolerane, atât pentru arbori cât i pentru alezaje; - pentru dimensiuni peste 10.000 mm pân la 40.000 mm, s- au stabilit dou
câmpuri de tolerane, atât pentru arbori cât i pentru alezaje.
În fig. 13 sunt reprezentrile grafice ale câmpurilor de tolerane pentru arbori
i alezaje, raportate la linia zero pentru domeniul de dimensiuni normale, pân la 500
mm.
Observând poziiile relative ale câmpurilor de tolerana ala elezajelor i al
arborilir, pe reprezentarea grafic a acestora, se pot forma cele trei tipuri. de ajustaje (cu joc, cu strângere i intermediare), care se obin prin asocierea arborilor i alezajelor.
Fig. 13 Câmpuri de tolerane în sistemul ISO
Trepte de tolerane: numrul de trepte de tolerane stabilit difer în funcie
de domeniul de dimensiuni la care se refer: - pentru dimensiuni pân la 500 mm sunt prevzute 20 trepte de tolerane
notate: 01; 0; 1 ; 2; ............; 18; - pentru dimensiuni peste 500 mm pân la 3150 mm, sunt stabilite 18 trepte
de tolerane, notate de la 1 la 18; - pentru dimensiuni peste 3150 mm pân la 10.000 mm, respectiv peste
10.000 mm pân la 40.000 mm, sunt stabilite 12 trepte de tolerane, notate de la 5 la 18. În fig. 14 sunt redate domeniile de utilizare ale treptelor de tolerane, pentru
domeniul de dimensiuni pân la 500 mm.
Tolerane fundamentale: s- au calculat cu relaia general de forma: ITx = nx
i, sau :ITx = nx I. Toleranele fundamentale sunt determinate de dimensiunea
caracteristic unui interval de dimensiuni (media geometric a limitelor intervalului) i treapta de toleran.
Dac se consider un interval de dimensiuni i o treapt de toleran date, toi
cei 28 de arbori, respectiv cele 28 de alezaje vor avea aceeai toleran fundamental
(toate dimensiunile din acel interval au câmpurile de toleran cu aceeai mrime, egal
cu tolerana fundamental calculat). Toleranele fundamentale se folosesc pentru
Fig. 14 Domenii de utilizare a treptelor de tolerane ISO
determinarea abaterilor limit. Pentru dimensiuni pân la 500 mm, toleranele
fundamentale ISO sunt prezentate în ANEXA I.
Abateri fundamentale: fiind abaterile limit cele mai apropiate de linia zero,
ele stabilesc poziia câmpului de tolerane fa de linia zero; sunt abaterile inferioare, pentru câmpurile situate deasupra liniei zero i abaterile inferioare, pentru câmpurile
situate sub linia zero (fig. 13). Abateri fundamentale se folosesc pentru determinarea abaterilor limit.
Clase de tolerane: sunt asocieri dintre abaterea fundamental i treapta de
toleran; aceasta ânseamn c, pentru un interval de dimensiuni dat, se pot obine un
numr de 28 înmulit cu numrul treptelor de toleran stabilit pentru acel interval
(exemplu: pentru orice interval de dimensiuni pân la 3150 mm, se obin: 28 20 = 560
clase de toleran ). Acest numr mare de clase de toleran îngreuneaz activitatea de
proiectare i execuie; pentru simplificare, se reduce numrul acestora, prin stabilirea de
clase de tolerane prefereniale, considerate cele mai bune pentru majoritatea situaiilor
concrete; clase de tolerane prefereniale se împart în: - clase de tolerane prefereniale de ordinul 1 (irul 1), evideniate, în
standard, prin scrierea lor cu litere i cifre îngroate i încadrate; - clase de tolerane prefereniale de ordinul 2 (irul 2), evideniate, în
standard, prin scrierea lor cu litere i cifre îngroate.
Not: dac pentru o situaie dat, nu sunt convenabile clasele de toleran din cele
dou iruri, se vor utiliza clase de toleran din afara irurilor 1 i 2.
Abateri limit: sunt abaterea superioar i abaterea inferioar, care se obin
cu ajutorul abaterii limit i a toleranei fundamentale, conform fig.15.a, pentru alezaje i fig.15.b, pentru arbori:
a b Fig. 14
pentru câmpurile situate deasupra liniei zero ( chiar dac o intersecteaz):
abaterea fundamental este abaterea inferioar, ei (EI); abaterea superioar es (EI), se
obine adunând tolerana fundamental; pentru câmpurile situate sub linia zero (chiar dac o intersecteaz):
abaterea fundamental este abaterea superioar, es (ES); abaterea inferioar ei (EI), se
obine sczând tolerana fundamental; pentru câmpul situat deasupra liniei zero i alturat ei (caz particular):
abaterea fundamental, abaterea inferioar, ei (EI) este egal cu zero; abaterea
superioar es (ES), este egal cu tolerana fundamental; pentru câmpul situat sub linia zero i alturat ei (caz particular): abaterea
fundamental, abaterea superioar, es (ES) este egal cu zero; abaterea inferioar ei
(EI), este egal cu tolerana fundamental, luat cu semnul –;
pentru câmpurile situate simetric fa de linia zero (caz particular): abaterea fundamental poate fi sau abaterea inferioar, ei (EI) sau abaterea superioar es
(EI), ele fiind egale i de semn contrar (se obin împrind tolerana fundamental la
doi), (fig. 16). În ANEXA II sunt prezentate o parte din abaterile limit (pentru trepte de
tolerane uzuale) pentru alezaje, iar, în ANEXA III, abateri limit pentru arbori (exrase
di SR EN 20268-2).
Câmpuri de toleran unitare: câmpurile de toleran luate ca baz la
formarea ajustajelor în cele dou subsisteme de ajustaje, arbore unitar i alezaj unitar, au
o poziie particular fa de linia zero (alturate ei): - pentru sistemul de ajustaje arbore unitar, arborele unitar este câmpul h, care
este situat sub linia zero i alturat ei, având abaterea superioar, es = 0, iar abaterea inferioar, ei = – ITa;
Fig. 15 Abateri fundamentale simetrice fa de linia zero
- pentru sistemul de ajustaje alezaj unitar, alezajul unitar este câmpul H, care este situat deasupra liniei zero i alturat ei, având abaterea inferioar, ES = 0, iar
abaterea superioar, ES = ITA.
Temperatura de referin: dimensiunile, abaterile fundamentale, abaterile limit i toleranele dimensionale care fac parte din sistemul ISO de tolerane i ajustaje,
sunt valabile pentru temperatura de referin, stabilit, prin standard, la valoarea de
20ºC.
5. Utilizarea sistemelor de ajustaje i a tipurilor de ajustaje
5.1. Utilizarea sistemelor alezaj unitar i arbore unitar
Ajustajele se pot forma în dou moduri, obinându- se dou sisteme de
ajustaje: sistemul alezaj unitar i sistemul arbore unitar:
sistemul alezaj unitar este cel mai utilizat, fiind considerat subsistem de ajustaje preferenial; folosirea cu preponderen a acestui subsistem de ajustaje se
bazeaz pe faptul c alezajele (dimensiunile suprafeelor interioare) fiind mai dificil de
executat decât arborii (dimensiunile suprafeelor exterioare), este mai convenabil
execuia unui alezaj unitar, care se obine cu un pre de cost al execuiei mai mic;
sistemul arbore unitar este utilizat în situaiile în care, datorit condiiilor de
funcionare, de montare sau tehnologice, este costisitoare sau chiar imposibil folosirea
subsistemului alezaj unitar.
Cazuri în care se utilizeaz sistemul arbore unitar: pentru îmbinri dintre
dou sau mai multe piese de tip alezaj cu o singur pies de tip arbore, în care, acelai arbore formeaz ajustaje cu caracter diferit cu mai multe alezaje; dac un ajustaj cu joc
se formeaz între dou ajuateje cu strângere sau intermediare, în cazul folosirii subsiste - mului alezaj unitar, montarea pieselor nu este posibil decât prin complicarea soluiei
constructive;
5.2. Utilizarea tipurilor de ajustaje
Ajustajele cu joc se utilizeaz atunci când piesele asamblate execut, una fa
de alta, în timpul funcionrii, micri de rotai sau/i translaie sau când piesele se
monteaz sau se demonteaz des sau se înlocuiesc frecvent. Mrimea toleranelor la
dimensiuni (precizia dimensional) i mrimea jocurilor în asamblare se stabilesc în
funcie de mrimea i caracterul solicitrilor, de vitez relativ dintre elementele
asamblrii, de durata micrilor, lungimea asamblrii, frecvena înlocuirilor, regimul de
temperatur i ungere, e.t.c.
Ajustajele intermediare se utilizeaz pentru asigurarea unei centrri
precise a arborelui în alezaj, pentru obinerea de imbinri etanse i pentru cazurile în care montarea i demontarea pieselor asamblri trebuie s se fac relativ uor i far
deteriorarea suprafeelor de contact [2]. La aceste ajustaje pentru garantarea imobilitii
pieselor îmbinrii este necesar s se prevad elementele de siguran (tift uri, pene e.t.c.).
O problem important la aceste ajustaje este cea a cunoaterii
probabilitii jocurilor i strângerilor ce apar la asamblare. Ajustajul probabil se
consider acel joc sau acea strângere care rezult la asamblarea pieselor, dac
dimensiunea lor efectiv este la 1/3 din tolerana fundamental, respectiv fa de
dimensiunea limit corespunzatoare maximului de material. Valorile date în standard
sunt pentru ipoteza ca procesul de producie este reglat în consecin, în caz contrar
probabilitatea ajustajului calculându-se funcie de dimensiunea la care se consider
reglat procesul tehnologic.
Ajustaje cu strângere se folosesc acolo unde la anumite solicitari i
temperaturi de regim, imobilitatea relativ a pieselor conjugate se realizeaz fa r
utilizarea unor elemente suplimentare de fixare. Prin strângere, pe suprafeele de contact
se creaz o stare de tensiuni proportional cu marimea strângerii. Din cauza deformrii
materialului pieselor i a dificultailor de montare i demontare, aceste ajustaje se prescriu atunci când, pân la sfâritul perioadei de funcionare nu este necesar
demontarea pieselor asamblate. În general, cu cât solicitrile mecanice i termice ale asamblrii sunt mai
mari, cu atât strângerile trebuie luate mai mari. La proiectarea acestor ajustaje se va avea în vedere faptul c, în urma amplasarii rugozitailor strngerea efectiva va fi mai
mic dect cea calcul pe baza diferenei dimensiunilor efective.
6. Întrebri recapitulative
ce este dimensiunea? cum se numete dimensiunea înscris pe desen? ce este un alezaj? Dar un arbore? ce este dimensiunea nominal? ce este dimensiunea teoretic exact? Cum se înscrie pe desen? ce este dimensiunea real? cum se numete dimensiunea obinut prin msurare? care sunt dimensiunile constructive? ce sunt dimensiunile de montare? ce sunt dimensiunile tehnologice? care sunt dimensiunile limit i cum se simbolizeaz? care sunt dimensiunile la limit de material? Cum se mai numesc i cum
sunt simbolizate? ce sunt abaterile limit i cum se calculeaz? ce este tolerana unei dimensiuni i cum se calculeaz? ce este abaterea fundamental? câte moduri de reprezentare grafic a câmpurilor de tolerane sunt
utilizate? ce este jocul într- o îmbinare? ce este strângerea într- o îmbinare?
ce se înelege prin ajustaj i care sunt elementele caracteristice ale
acestuia? cum se reprezint gafic un ajustaj cu joc, care sunt relaiile de calcul ale
jocurilor limit i a toleranei acestuia? cum se reprezint gafic un ajustaj cu strângere, care sunt relai ile de calcul
ale strânerilor limit i a toleranei acestuia? cum se reprezint gafic un ajustaj intermediar, care este relaia de calcul a
toleranei acestuia? care sunt caracteristicile sistemului ISO de tolerane dimensionale i
ajustaje? 7. Aplicaii rezolvate
Se dau dimensiunile: 20H8 i 20h7.
Se cere: s se determine abaterile limit (se folosesc anexele II i III, cu abateri
limit pentru arbori i alezaje) i s se calculeze valorile limit i tolerana arborelui i
alezajului; s se reprezinte grafic câmpurile de tolerane ale arborelui i alezajului; s se precizeze ce tip de ajustaj formeaz cele dou dimensiuni ( cu joc, cu
strângere sau intermediar ) i în ce sistem de ajustaje ( alezaj unitar sau arbore unitar );
argumentare; s se calculeze jocurile limit sau strângerile limit i tolerana ajustajului.
Rezolvare.
Pentru dimensiunea 20 H8: ES=+33 μm, EI=0 (din ANEXA II) Dmax =N+ES=20+0,033=20,033 mm; Dmin =N+EI=20+0=20 mm; ITA=ES-EI=33-0=33 μm.
Pentru dimensiunea 20 h7: es=0 , ei=-21 μm (din ANEXA III) dmax =N+es=20+0=20 mm; dmin =N+ei=20-0,021=19,979 mm; ITa=es-ei=0-(-21)=21 μm.
Reprezentarea grafic a câmpurilor de tolerane pentru cele dou dimensiuni
este dat în figur.
Cele dou dimensiuni formeaz un ajustaj cu joc. 20H8/ h7; argumentare: pe reprezentarea grafic a ajustajului 20H8/ h7 (fig.3), câmpul
de toleran al alezajului este situat deasupra câmpului de toleran al arborelui. Acest ajustaj face parte atât din sistemul de ajustaje alezaj unitar, cât i din
sistemul de ajustaje arbore unitar: argumentare: sunt prezente ambele câmpuri unitare: alezajul unitar H i
arborele unitar h;
Fiind un ajustaj cu joc:
ITaj = ITj = Jmax − Jmin = 54 − 0 = 54 μm.
Not: ajustajul 20H8/ h7, este un ajustaj cu joc minim egal cu 0.
20H8
20h7
Aplicatia nr. 2.
Se dau dimensiunile: 65J7 i 65h6. Sunt aceleai cerine ca la aplicaia nr. 1. Rezolvare.
Pentru dimensiunea 65J7: ES= +18 μm, EI=--12 μm (din ANEXA II) Dmax =N+ES=65+0,018=65,018 mm; Dmin =N+EI=65-0,012=64,988 mm; ITA=ES-EI=18-(-12) =30 μm.
Pentru dimensiunea 65h6: es=0 μm, ei=-19 μm (din ANEXA III) dmax =N+es=65+0=65 mm; dmin =N+ei=65-0,019=64, 981 mm; ITa=es-ei=0-(-19) =19 μm.
Reprezentarea grafic a câmpurilor de tolerane pentru cele dou dimensiuni
este dat în figur.
Cele dou dimensiuni formeaz un ajustaj intermediar. 65J7/ h6, în sistem
de ajustaje arbore unitar. argumentare: pe reprezentarea grafic a ajustajului 65J7/ h6, câmpul de
toleran al alezajului i cel al arborelui se întreptrund i este prezent arborele unitar h.
Jmax = ES − ei = 18 − (-19) = 37 μm;
Smax = es − EI = 0 − (-12) = 12 μm;
ITaj = ITA + ITa = 30 + 19 = 49 μm.
Fiind un ajustaj intermediar:
Ajustajul 65J7/h6
Aplicatia nr. 3.
Se dau dimensiunile: 55T7 i 55h6. Sunt aceleai cerine ca la aplicaia nr. 1. Rezolvare.
Pentru dimensiunea 55T7: ES= -66 μm, EI=-96 μm (din ANEXA II) Dmax =N+ES=55-0,066=54,934 mm; Dmin =N+EI=55+0,096=54,904 mm; ITA=ES-EI=+66+(-96) =30 μm.
Pentru dimensiunea 55h6: es=0 μm, ei=-19 μm (din ANEXA III) dmax =N+es=55+0=55 mm dmin =N+ei=55-0,019=54,981 mm; ITa=es-ei=0-(-19) =19 μm.
Reprezentarea grafic a câmpurilor de tolerane pentru cele dou dimensiuni
este dat în figur.
Cele dou dimensiuni formeaz un ajustaj cu strângere,. 55T7/ h6, în sistem
de ajustaje arbore unitar. argumentare: pe reprezentarea grafic a ajustajului 55T7/ h6, câmpul de
toleran al alezajului este poziionat sub cel al arborelui, la o distan egal cu Smin i
este prezent arborele unitar h.
Smax = es − EI = 0 − (- 96) = 96 μm;
Smin = ei − ES = -19 − (- 66) = 47 μm;
ITaj = ITA + ITa = 30 + 19 = 49 μm.
Fiind un ajustaj cu strângere:
ITaj = ITs = Smax – Smin = 96 - 47 = 49 μm.
Aplicatia nr. 4.
Se consider îmbinarea (realizat cu ajustaj cu strângere în sistem de ajustaje alezaj unitar) dintre semicuplajul 1 i arborele 2, din figur.
Se cunosc urmtoarele elemente: diametrul nominal al îmbinrii este N = 32 mm; din condiia de bun
funcionare a îmbinrii se calculeaz: valoarea minim a strângerii 0,020 mm (pentru asigurarea transmiterii momentului de torsiune de la semicuplaj la arbore), va loarea maxim a strângerii 0,060 mm (pentru asigurarea rezistenei materialului
semicuplajului); se impune treapta de tolerane 7, pentru diametrul semicuplajului. Se cere: s se gseasc ajustajul ISO necesar pentru asigurarea bunei funcionri a
îmbinrii dintre semicuplaj i arbore (pentru asigurarea unei strângeri efective între strângerile limit necesare).
Rezolvare.
Deoarece, în enun se precizeaz c ajustajul face parte din sistemul de
ajustaje alezaj unitar, se obine abaterea fundamental a alezajului unitar H; treapta de tolerane este impus: treapta de tolerane 7.
Deci, alezajul este 32H7, cu abaterile limit (din ANEXA II): ES= +25 µm i
EI= 0. Pentru a stabili clasa de tolerane a arborelui, se scriu relaiile strângerilor
limit: Smax= es- EI; Smin= ei- ES. Din relaiile strângerilor limit, se calculeaz abaterile limit ale arborelui: es= Smax+ EI= Smax= 60 µm. ei= Smin+ES= 20+ 25= 45 µm.
În ANEXA II, din intervalul de dimensuni care cuprinde dimensiunea nominal N= 32 mm, se gsete un arbore care s aib abaterile limit cât mai apropiate
de abaterile limit calculate; se obine arborele 32s6, cu abaterile limit: ei= +43 µm;
es= +59 µm. Se obine ajustajul cu strângere: 32H7/ r6. Se verific dac strângerile limit ale ajustajului stabilit se încadreaz între
strângerile limit impuse: Smax= es- EI= 59-0= 59 µm< Smax impus; deci materialul semicuplajului
va rezista. Smin= ei- ES= 43- 25= 18 µm< Smin impus; deci nu se asigur ,în totalitate,
transmiterea momentului de torsiune de la semicuplaj la arbore. În ANEXA III, se caut un alt arbore cu abaterile limit apropiate de cele
calculate, dar, care s îndeplineasc ambele cerine. Se gsete arborele 32t5, cu abaterile limit: ei= +48 µm; es= +59 µm
Se obine ajustajul 32H7/ t5. Se calculeaz strângerile limit ale ajustajului: Smax= es- EI= 59-0= 59 µm< Smax impus; deci materialul semicuplajului
va rezista. Smin= ei- ES= 48- 25= 23 µm>Smin impus; deci se asigur transmiterea
momentului de torsiune de la semicuplaj la arbore. Deoarece sunt îndeplinite ambele cerine impuse, ajustajul din imbinarea
dintre semicuplajul 1 i arborele 2, este ajustajul 32H7/ t5.
Aplicatia nr. 4. Se consider asamblarea coloana 1- buca lagr 2- semimatria superioar
mobil 3- semimatria inferioar fix 4, din figur.
Se cunosc urmtoarele elemente(pentru îmbinarea buc lagr 2- coloan 1):
se stabilete un ajustaj cu joc minim egal cu zero ; din condiia de bun funcionare a îmbinrii se calculeaz : valoarea
maxim a jocului 0,030 mm (pentru asigurarea unei centrri corespunztoare a celor dou organe de maini); se impune treapta de tolerane 7, pentru alezaj.
Se cere: s se stabileasc ajustajul care asigur buna funcionare a îmbinrii buc
lagr 2- coloan 1; s se calculeze tolerana ajustajului obinut.
Rezolvare.
În enun se precizeaz c este necesar un ajustaj cu joc minim nul; deci,
câmpurile de tolerane ale alezejului i arborelui sunt alturate. Cum, cel puin unul din
cele dou câmpuri trebuie s fie câmp unitar, înseamn c unul din câmpuri este alturat
liniei zero; dar cele dou câmpuri fiind alturate, atunci ambele câmpuri de tolerane vor
fi alturate liniei zero; deci ab’mbele câmpuri de tolerane sunt câmpuri unitare; H i h. Impunându- se treapta de tolerane 7, pentru alezaj, înseamn c alezajul
necesar este 30H7, cu abaterile limit: ES= 21 µm i EI= 0 (din ANEXA II). Pentru arborele 30h, se cunoate abaterea superioar es= 0 (din ANEXA III;
este arbore unitar) Abaterea inferioar calculat a arborelui necesar se obine din relaia jocului
maxim:
Se obine valoarea calculat a abaterii inferioare:
ei= ES- Jmax= 21- 30= -9 µm.
Deci este necesar un arbore ISO care s aib abaterile limit es= 0 i ei= -9 µm. În ANEXA III, pentru intervalul de dimensiuni, peste 18 pân la 30 mm (inclusiv),
se gsete arborele 30h5, cu abaterile limit egale cu cele calculate. Deci, ajustajul care asigur condiiile de funcionare specificate, este 30H//h5,
pentru care jocurile limit sunt egale cu cele din cerine:
Jmax= ES- ei= 21- (-9)= 30 µm;
Jmin= EI- es= 0.
Aplicatia nr. 4.
Pentru centrarea plcii superioare 1 i a plciide baz 2, se folosete tiftul
de centrare 3 (cele dou plci fiind fixate, ulterior, cu urubul 4), conform desenului de subansamblu din figur.
Se cunosc urmtoarele elemente (pentru îmbinarea plac superioar 2- tift de
centrare 3): valoarea maxim calculat a strângerii 0,006 mm (din condiia de
demontare uoar a plcii superioare); valoarea maxim calculat a jocului 0,014 mm (din condiia de centrare a
plcilor). Se cere: s se gseasc, ajustajul ISO necesar pentru asigurarea bunei funcionri
(centrare corect i demontare uoar) a îmbinrii dintre placa superioar 2 i tiftul de
centrare 3.
Rezolvare.
Din enun, fiind date Jmax i Smax, se deduce c ajustajul necesar es te un ajustaj intermediar.
Din desenul de subansamblu, se obine arborele necesar: 5h6. Argumentare: tiftul de centrare 3, se monteaz în ambele plci, formând cu cele
dou alezaje dou ajustaje: 5R7/h6 (pentru îmbinarea tift- plac inferioar) i ajustajul necesar (pentru îmbinarea tift- plac superioar) care trebuie aflat; înseamn c
diametrul arborelui are aceeai clas de tolerane i anume: 5h6. Din ANEXA III, se obin abaterile limit ale arborelui 5h6: es= 0; ei= -8 µm. Pentru a calcula abaterile limit ale alezajului necesar, se scriu relaiile:
Jmax=ES- ei;
Smax= es- EI.
EI= es- Smax= 0-6= -6 µm.
Se caut în ANEXA II, un alezaj ISO, care s aib abaterile limit cât ma i apropiate de cele calculate.
Se gsete alezajul 5J7, cu abaterile limit: ES=+6 µm; EI= -6 µm. Alezajul 5J7, împreun cu arborele 5h6, formeaz ajustajul 5J7/h6, care este
ajustajul necesar. Se verific dac ajustajul gsit îndeplinete cerinele specif icate: se calculeaz
Jmax i Smax:
Jmax=ES- ei= 6- (-8)= 14 µm;
Smax= es- EI= 0- (-6)= 6 µm.
Se observ c ajustajul gsit asigur aceleai valori pentru jocul maxim i
strângerea maxim ca i cele necesare. Deci, ajustajul ISO necesar pentru asigurarea bunei funcionri (centrare
corect i demontare uoar) a îmbinrii dintre placa superioar 2 i tiftul de centrare 3, este ajustajul 5J7/h6.
A N
EX A
Florentin Cioat Adriana Munteanu
TOLERANE I CONTROL DIMENSIONAL
1. Consideraii generale.
2. Abateri de de form macrogeometrice. 2.1. Abaterea la rectilinitate. 2.2. Abaterea planitate. 2.3. Abaterea la circularitate. 2.4. Abaterea la cilindricitate. 2.5. Abaterea la forma dat a profilului. 2.6. Abaterea la forma dat a suprafeei.
3. Rugozitatea suprafeelor. 3.1. Sistemul liniei medii.. 3.2. Parametrii de rugozitate.
4. Întrebri recapitulative.
forma suprafeelor reale, obinute în urma prelucrrii i forma suprafeelor indicat de
proiectant pe desene; este o component a preciziei de prelucrare . Precizia formei se evalueaz prin mrimea abaterilor de form ale elementelor
geometrice ale organelor de maini. Elementele geometrice ale pieselor pot fi: drepte, profile, suprafee plane,cilindrice, conice, filetate sau cu alt form; pentru exprimarea
concis, aceste elemente geometrice se vor denumi suprafee. Abaterile la forma suprafeelor sunt diferenele cu care se obine forma
suprafeelor prelucrate fa de forma nominal a acelorai suprafee, specificat în
documentaia de execuie. Abaterile la forma suprafeelor se împart în patru ordine de mrime, în
funcie de raportul dintre pasul i adâncimea neregularitilor (fig. 1.):
abateri de ordinul 1 sau abateri macrogeometrice: sunt caracterizate prin raportul pas/ adâncime: SF/ YF > 1000;
abateri de ordinul 2 sau ondulaii: aceste abateri, raportul pas/ adâncime este: 50 ≤ SW / Yw ≤ 1000;
abateri de ordinul 3 si 4 sau abateri microgeometrice pentru care rapor tul pas/ adâncime este: SR / YR < 50.
Fig. 1. Abateri de form (ordine de mr ime)
2. Abateri macrogeometrice de form. Principalele abateri macrogeometrice de la forma suprafeelor sunt
abaterea la rectilinitate; abaterea la planitate; abaterea la circularitate; abaterea la cilindricitate; abaterea la forma dat a profilului; abaterea la forma dat a suprafeei.
Pentru definirea abaterilor de orientare i de poziie relativ a suprafeelor,
este necesar cunoaterea urmtoarelor noiuni:
suprafa nominal (geometric): este suprafaa ideal, teoretic, definit
în documentaia tehnic (desenul de reper);
profil nominal (geometric): conturul obinut prin intersectarea unei
suprafee cu un plan;
suprafa real: suprafaa care limiteaz piese separând-o de mediul înconjurtor;
profil real: profilul obinut prin intersectarea suprafeei reale cu un plan ;
muchie real: muchia obinut prin intersectarea a dou suprafee reale ;
suprafa efectiv: suprafaa rezultat în urma msurrii suprafeei reale ;
profil efectiv: profilul rezultat în urma msurrii profilului real;
suprafa sau lungime de referin: suprafaa sau lungimea în limitele
creia se definesc i se msoar abaterile de form; poate fi întreaga suprafa/ profil sau o poriune a acestora;
suprafa adiacent: suprafaa cu aceeai form cu a suprafeei nominale,
tangent la suprafaa real astfel încât distana dintre ele s fie minim ;
profil adiacent: profilul cu aceeai form cu a profilului nominal, tangent
la profilul real astfel încât distana dintre ele s fie minim ;
dreapt adiacent: dreapta tangent la profilul real, situat astfel încât
distana cea mai mare dintre ele s fie minim, în limitele lungimii de referin ;
cerc adiacent: cercul cu diametrul minim circumscris seciunii transversale
a suprafeei cilindrice exterioare reale, respectiv cercul cu diametrul maxim înscris seciunii transversale a suprafeei cilindrice interioare reale;
cilindru adiacent: cilindrul cu diametrul minim circumscris suprafeei cilindrice exterioare reale, respectiv cilindrul cu diametrul maxim înscris suprafeei cilindrice interioare reale;
abatere de form: distana maxim dintre elementul geometric adiacent (suprafa, profil, etc) i elementul geometric real (suprafa, profil, etc) real, msurat
în limitele suprafeei/ lungimii de referin;
abatere limit de form: valoarea maxim admis a abaterii de form;
tolerana de form: abaterea limit de form; zon de tolerane: zona delimitat de elemental geometric adiacent
(suprafa, profil) i un element geometric (suprafa, profil) de aceeai form, ambele
aflate la o distan egal cu valoarea toleranei de form .
2.1. Abaterea la rectilinitate.
Abaterea la rectilinitate este distana maxim dintre profilul rectiliniu real i
dreapta adiacent acestuia, msurat în limitele lungimii de refer in (fig. 3.a).
Sunt dou cazuri particulare ale abaterii la rectilinitate: convexitatea: cazul particular caracterizat prin scderea distanei dintre
dreapta adiacent i profilul rectiliniu real, pornind de la margini spre centrul lungimii de referin (fig. 3.b);
concavitatea: cazul particular caracterizat prin creterea distanei dintre
dreapta adiacent i profilul rectiliniu real, pornind de la margini spre centrul lungimii de referin (fig. 3.c).
b
Fig. 3 Abaterea la rectilinitate
a.- schema de definire; b.- caz particular: convexitatea; c.- caz particular: concavitatea.
c
a
Zona de tolerane a abaterii la rectilinitate este o arie limitat de dou drepte
paralele având distana dintre ele egal cu tolerana la rectilinitate (fig. 4).
2.2. Abaterea la planitate.
Abaterea la planitate este distana maxim dintre suprafaa plan real i
panul adiacent acesteia, msurat în limitele suprafeei de referin (fig. 5).
Fig. 4 Abaterea la rectilinitate
Zona de tolerane
Schema de definire
Sunt dou cazuri particulare ale abaterii la planitate: convexitatea: cazul particular caracterizat prin scderea distanei dintre
planu adiacent i suprafaa plan real, pornind de la margini spre centrul suprafeei de referin (fig. 6.a);
concavitatea: cazul particular caracterizat prin creterea distanei dintre
planul adiacent i suprafaa plan real, pornind de la margini spre centrul suprafeei de referin (fig. 6.b).
Zona de tolerane a abaterii la planitate este un volum limitat de dou plane
paralele având distana dintre ele egal cu tolerana la planitate (fig. 7).
2.3. Abaterea la circularitate. Abaterea la circularitate este distana maxim dintre cercul adiacent i
profilul circular real, msurat într-o seciune transversal a suprafeei cilindrice exterioare (fig. 8.a) respective, într- o seciune transversal a ssuprafeei cilindrice
interioare (fig. 8.b), în limitele lungimii de referin.
a
a.- caz particular: convexitatea; b.- caz particular: concavitatea.
b
Zona de tolerane
Sunt dou cazuri particulare ale abaterii la circularitate: ovalitatea: cazul particular caracterizat prin forma de elips (oval) al
profilului circular real, având diametrele extreme aproximativ perpendiculare (fig. 9.a);
poligonalitatea: cazul particular caracterizat prin forma de poligon format din arce de cerc racordate al profilului circular real, (fig. 9.b).
a Fig. 8
Abaterea la rectilinitate- scheme de definire a.- profil circular exterior; b.- profil circular interior
b
a
a.- ovalitatea; b.- poligonalitatea
diametrelor extreme: Ao= (dmax- dmin)/ 2, iar, în cazul poligonalitii,
abaterea la circularitate este diferena diametrelor extreme: Ao= dmax- dmin.
Zona de tolerane a abaterii la circularitate este o arie limitat de dou cercuri
concentrice cu profilul circular real, având diferena razelor egal cu tolerana la
circularitate prescris în seciunea considerat (fig. 10).
2.4. Abaterea la cilindricitate.
Abaterea la cilindricitate este distana maxim dintre cilindrul adiacent i
suprafaa cilindric real, msurat în limitele lungimii de referin (fig. 11).
Fig. 10 Abaterea la rectilinitate
Zona de tolerane
Schema de definire
Sunt urmtoarele cazuri particulare ale abaterii la cilindricitate:
dubla convexitate (forma de butoi): cazul particular caracterizat prin scderea distanei dintre cilindrul adiacent i suprafaa cilindric real, pornind de la margini spre centrul lungimii de referin ( fig. 12.a);
dubla concavitate (forma de a sau, de mosor): cazul particular caracterizat prin creterea distanei dintre dintre cilindrul adiacent i suprafaa
cilindric real, pornind de la margini spre centrul lungimii de referin
(fig. 12.b);
neparalele ale suprafeei cilindrice reale (fig. 12.c);
curbarea: cazul particular caracterizat prin forma nerectilinie (curb) a
liniei mediane (axei) a suprafaei cilindrice reale (fig. 12.d).
Zona de tolerane a abaterii la cilindricitate este un volum limitat de doi cilindri coaxiali cu suprafaa cilindric real, având diferena razelor egal cu tolerana
la circularitate (fig. 13).
a.- dubla convexitate; b.- dubla concavitate; c.- conicitatea; d.- curbarea
a b
c d
2.5. Abaterea la forma dat a profilului.
Abaterea la forma dat a profilului este distana maxim dintre profilul real i
profilul adiacent acestuia, msurat în limitele lungimii de referin (fig. 14).
Zona de tolerane a abaterii la forma dat a profilului este o arie limitat de
dou profile înfurtoare ale cercurilor cu diametrul egal cu tolerana i care au centrele situate pe profilul theoretic exact (fig. 15).
Fig. 13 Abaterea la cilindricitate
Zona de tolerane
Schema de definire
2.6. Abaterea la forma dat a suprafeei.
Abaterea la forma dat a suprafeei este distana maxim dintre suprafaa
profilat real i suprafaa adiacent acesteia, msurat în limitele suprafeei de referin (fig. 16).
Fig. 15 Abaterea la forma dat a profilului
Zona de tolerane
Zona de tolerane
Zona de tolerane a abaterii la forma dat a suprafeei este un volum limitat de dou suprafee înfurtore ale sferelor cu diametrul egal cu tolerana i care au centrele pe suprafaa nominal, cu forma teoretic exact (fig. 17).
Not: înscrierea toleranelor de form macrogeometric cu indicaie individual i
fr indicaie idividual (tolerane generale), pe desenul de reper, este prezentat într - un capitol separat, capitolul al V- lea.
3. Rugozitatea suprafeelor.
Rugozitatea suprafeelor reprezint abaterile geometrice de ordinul 3 i 4,
constituind ansamblul neregularitilor care formeaz relieful suprafeei reale, a l cror
pas SR, este relativ mic în raport cu adâncimea YR (SR/ YR ≤ 50).
Neregularitile care formeaz relieful suprafeei prelucrate pot fi: striaii,
rizuri, goluri, smulgeri de material, urme de scul, pori, sufluri, fisuri, etc., a cror
form i dimensiuni depind de procedeul de prelucrare, geometria sculelor achietoare,
regimul de achiere, modul de formare a achiei, caracteristicile materialului prelucrat.
Cauzele apariiei abaterilor de ordinul 3 i 4 se datoresc factorilor care
intervin la prelucrarea pieselor: neuniformitatea procesului de achiere; micarea ondulatorie a vârfului sculei achietoare; frecarea dintre suprafaa prelucrat a piesei i tiul sculei achietoare; vibraiile cu frecven înalt generate în sistemul tehnologic.
Rugozitatea suprafeelor constituie abateri geometrice de ordinul 3 i 4 astfel:
Fig. 17 Abaterea la forma dat a suprafeei
Zona de tolerane
abaterile de ordinul 3 reprezint componenta cu caracter periodic a
rugozitii; sunt neregularitile generate de cinematica procesului de achiere
i de factorii care inervin constant în timpul prelucrrii;
abaterile de ordinul 4 reprezint componenta cu caracter aleatoriu a
rugozitii; sunt neregularitile generate de factorii care intervin la
întâmplare în timpul prelucrrii.
Precizare: între rugozitatea suprafeelor i starea suprafeelor exist deosebiri
evideniate de faptul c: starea suprafeelor este definit prin starea fizic i chimic a suprafeelor,
definit de caracteristicile fizice i chimice ale stratului superficial al suprafeei i prin
starea geometric a suprafeei, caracterizat de abaterile geometrice ale suprafeei reale
fa de suprafaa nominal; rugozitatea suprafeelor se refer numai la aspectul geometric al
suprafeelor.
Evaluarea abaterilor microgeometrice se realizeaz folosind diferite sisteme
de evaluare, iar parametrii de rugozitate se definesc pe profile filtrate. Pentru evaluarea parametrilor de profil ai rugozitii este necesar definirea
unor noiuni specifice:
combinat;
componentele transmise ale profilului, se poate obine: profil filtrat trece jos: este profilul obinut prin filtrare cu joas
frecven care permite transmiterea componentelor cu frecven joas
(sunt restituite abaterile de ordinul 1 i 2 i atenuate abaterile de
ordinul 3 i 4); profil filtrat trece sus: este profilul obinut prin filtrare cu înalt
frecven care permite transmiterea componentelor cu frecven înalt
(sunt restituite abaterile de ordinul 3 i 4 i atenuate abaterile de