Tolerancja i pasowanie wymiarowe Wymiary przedmiotów, podawane w dokumentacji technicznej, bądź innych dokumentach są określane, jako wymiary normalne. W rzeczywistości, podczas wykonywania przedmiotów nigdy nie da się ich uzyskać, zawsze istnieć będzie pewien błąd między wymiarem normalnym (wymaganym w dokumentacji) a rzeczywistym. Z tego też powodu, podczas projektowania elementów ważne jest określenie odchyłek od wymiarów normalnych, które są dopuszczalne dla prawidłowego działania elementu. Podanie tych odchyłek jest określeniem dopuszczalnych błędów podczas produkcji. Sprowadza się to do podania maksymalnego i minimalnego wymiaru, który jeszcze będzie spełniał określone wymagania (oczywiście, możliwe jest również podanie tylko wymiaru maksymalnego lub tylko minimalnego, jeśli element dalej będzie spełniał swoją rolę). A więc każdy wymiar normalny, podany w dokumentacji technicznej może mieś swoją rzeczywistą wartość maksymalną i minimalną. Ze względów praktycznych w dokumentacji technicznej podawane są wymiary normalne oraz dopuszczalne błędy dla tych wymiarów, maksymalne i minimalne. Błędy te noszą nazwę odchyłek od wymiaru, przy czym rozróżnia się odchyłkę górną, określającą błąd wymiaru normalnego w kierunku największego dopuszczalnego wymiaru oraz odchyłkę dolną, jako błąd wymiaru normalnego w kierunku najmniejszego dopuszczalnego wymiaru. Różnica między wymiarem maksymalnym a minimalnym nosi nazwę tolerancji wymiaru. Oznaczenia związane z tolerowaniem wymiarów są normalizowane, przy czym odchyłki wymiarów wewnętrznych (otworów) podawane są dużymi literami, natomiast odchyłki wymiarów zewnętrznych (wałków) podawane są małymi literami: N – wymiar normalny, A – dopuszczalny wymiar minimalny, zwany wymiarem górnym, B – dopuszczalny wymiar minimalny, zwany wymiarem dolnym, T – tolerancja wymiaru, będąca różnicą wymiaru B i A, ES – odchyłka górna dla wymiaru wewnętrznego, es – odchyłka górna dla wymiaru zewnętrznego, EI – odchyłka dolna dla wymiaru wewnętrznego, ei – odchyłka dolna dla wymiaru zewnętrznego. Powyższy opis został zobrazowany rysunkiem: Zgodnie z prezentowanym rysunkiem można zapisać następujące zależności: Różnica między wymiarem maksymalnym „B” a minimalnym „A” to tolerancja wymiaru „T” T=B-A Można ją również zapisać przy pomocy odchyłek, przy założeniu, że wymiar dolny ma wartość ujemną: T=ES-EI=es-ei Wymiar minimalny „A” to suma wymiaru nominalnego „N” i odchyłki dolnej „EI” lub „ei” (wymiar dolny ma wartość ujemną): A=N+EI=N+ei Wymiar maksymalny „B” to suma wymiaru nominalnego „N” i odchyłki górnej „ES” lub „es”: B=N+ES=N+es Rozróżnia się następujące rodzaje tolerowań: - tolerowanie symetryczne – obie odchyłki są jednakowe i różnią się tylko znakiem np. 40±0,1. Wymiar ten oznacza, że wymiar rzeczywisty może się różnić od wymiaru nominalnego (40mm) o 0,1mm w górę lub w dół, czyli dopuszcza się wymiar od 39,9mm do 40,1mm. - tolerowanie asymetryczne – jedna z odchyłek jest równa zero np. 40+0,1. Wymiar ten oznacza, że wymiar rzeczywisty może się różnić od wymiaru nominalnego (40mm) o 0,1mm tylko w górę, czyli dopuszcza się wymiar od 40mm do 40,1mm (40-0,1 oznacza dopuszczalny wymiar od 39,9mm do 40mm). - tolerowanie asymetryczne dwustronne – dwie odchyłki o różnych znakach i wartościach np. , czyli dopuszcza się wymiar od 39,9mm do 40,2mm, - tolerowanie asymetryczne jednostronne – dwie odchyłki o jednakowym znaku, np. , czyli dopuszcza się wymiar od 40,1mm do 40,2mm. Ze względu na sposób zapisu tolerowania wymiaru mogą być: znormalizowane lub swobodne, dobierane według uznania konstruktora.

Stosowane są dwa sposoby pasowania elementów:

Pasowanie na zasadzie stałego otworu – gdzie wymiar wałka (zewnętrzny) jest dopasowywany do wymiaru otworu (wewnętrznego). W tym wypadku średnicę otworu toleruje się zawsze w głąb materiału, a więc EI=0 (położenie pola tolerancji H), a żądane pasowanie uzyskuje się poprzez dobranie odchyłek dla wałka.

np.: 20H7/f6 – pasowanie luźne, 20H7/p6 – pasowanie ciasne.

Zasada ta jest najczęściej stosowana ze względu na łatwiejszą obróbkę powierzchni zewnętrznych (wałków) niż otworów, co umożliwia zmniejszenie ilości użytych narzędzi i sprawdzianów do pomiaru otworów.

Pasowanie na zasadzie stałego wałka – gdzie wymiar otworu (wewnętrzny) jest dopasowywany do wymiaru wałka (zewnętrznego). W tym wypadku średnicę wałka toleruje się zawsze w głąb materiału, es=0 (położenie pola tolerancji h), a żądane pasowanie uzyskuje się poprzez dobranie odchyłek dla otworu.

np.: 20F7/h6 – pasowanie luźne, 20S7/h6 – pasowanie ciasne.

Zasadę tą stosuje się np. w przypadku potrzeby osadzenia wielu elementów na jednej średnicy wałka.

Pasowanie wymiarów

Pasowanie wymiaru jest to połączenie dwóch elementów o jednakowej wartości wymiaru nominalnego (wewnętrznego i zewnętrznego) i różnych odchyłkach. Rozróżnia się następujące rodzaje pasowań: Pasowanie luźne (ruchowe) - jest to połączenie, w którym bez względu na rzeczywistą wartość wymiaru wewnętrznego i zewnętrznego (mieszczące się w granicach tolerancji) występuje luz. Elementy pasowane mogą się przemieszczać względem siebie nawet w przypadku największego wymiaru wałka z pola tolerancji i najmniejszego wymiaru otworu w polu tolerancji. Wymiar otworu (wewnętrzny) będzie w każdym wypadku większy od wymiaru wałka (zewnętrznego). Luz minimalny (Lmin) i Luz maksymalny (Lmax) > 0 Wcisk minimalny (Wmin) i Wcisk maksymalny (Wmax) < 0 Pasowanie mieszane - jest to połączenie, w którym może wystąpić niewielki luz w przypadku minimalnego wymiaru wałka i maksymalnego otworu lub niewielki wcisk (luz ujemny) w przypadku maksymalnego wymiaru wałka i minimalnego otworu. Luz minimalny (Lmin) < 0, Luz maksymalny (Lmax) > 0 Wcisk minimalny (Wmin) > 0, Wcisk maksymalny (Wmax) < 0 Pasowanie ciasne - jest to połączenie, w którym bez względu na rzeczywistą wartość wymiaru wewnętrznego i zewnętrznego (mieszczące się w granicach tolerancji) występuje wcisk. Elementy pasowane nie mogą się przemieszczać względem siebie nawet w przypadku najmniejszego wymiaru wałka z pola tolerancji i największego wymiaru otworu w polu tolerancji. Wymiar otworu (wewnętrzny) będzie w każdym wypadku mniejszy od wymiaru wałka (zewnętrznego). Luz minimalny (Lmin), Luz maksymalny (Lmax) < 0 Wcisk minimalny (Wmin), Wcisk maksymalny (Wmax) > 0

Symbole położenia pól tolerancji i odpowiadające im nazwy pasowań wymiarów:

A, a - przestronne, bardzo luźne,

B, b - przestronne luźne,

C, c - przestronne zwykłe,

D, d - obrotowe bardzo luźne,

E, e - obrotowe luźne,

F, f - obrotowe zwykłe,

G, g - obrotowe ciasne,

H, h – suwliwe, podstawowe,

Js, js - przylgowe symetryczne,

J, j - przylgowe,

K, k - lekko wciskane,

M, m - wciskane,

N, n - mocno wciskane,

P, p - bardzo lekko wtłaczane,

R, r - lekko wtłaczane,

S, s - wtłaczane,

T, t - mocno wtłaczane,

U - ZC, u - zc - bardzo mocno wtłaczany,

Normy określają 18 klas dokładności wykonania, oznaczanych od IT1 do IT18, przy czym nim niższy numer klasy dokładności wykonania, tym dokładniejsze wykonanie: - klasy IT1 do IT4 to klasy najdokładniejsze stosowane przy wyrobie narzędzi pomiarowych i urządzeń precyzyjnych, - IT5 do IT11 to klasy średnio dokładne najczęściej stosowane w budowie maszyn, - IT12 do IT18 to klasy mało dokładne i wymiary nietolerowane. Przyjmuje się, w budowie maszyn, że wymiary nietolerowane mają klasę dokładności wykonania IT14. Każda z wymienionych klas dokładności wykonania ma określone, znormalizowane wielkości pól tolerancji, oznaczających różnicę między wymiarem maksymalnym (B) a wymiarem minimalnym (A). Wielkości pól tolerancji zależą również od wartości wymiaru nominalnego (N). Wielkości pól tolerancji dla średnio dokładnych klas dokładności wykonania, dla wymiarów do 3150mm podano w poniższej tabeli. Wymiar nominalny IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 powyżej do mm μm - 3 4 6 10 14 25 40 3 6 5 8 12 18 30 48 6 10 6 9 15 22 36 58 10 18 8 11 18 27 43 70 18 30 9 13 21 33 52 84 30 50 11 16 25 39 62 100 50 80 13 19 30 46 74 120 80 120 15 22 35 54 87 140 120 180 18 25 40 63 100 160 180 250 20 29 46 72 115 185 250 315 23 32 52 81 130 210 315 400 25 36 57 89 140 230 400 500 27 40 63 97 155 250 500 630 32 44 70 110 175 280 630 800 36 50 80 125 200 320 800 1000 40 56 90 140 230 360 1000 1250 47 66 105 165 260 420 1250 1600 55 78 125 195 310 500 1600 2000 65 92 150 230 370 600 2000 2500 78 110 175 280 440 700 2500 3150 96 135 210 330 540 860

Materiały źródłowe

Podstawy konstrukcji Maszyn Internet