Zespół Szkół Górniczo-Energetycznych

im. Stanisława Staszica w Koninie

Temat: Tolerancja i pasowania, chropowatość i falistość powierzchni

Klasa I ZM

Nr.7 Krzysztof Jankowski

1. Tolerancje położenia

Tolerancje położenia dzielą się kolejno na: tolerancje równoległości, tolerancje prostopadłości, tolerancje nachylenia, tolerancje współosiowości, tolerancje symetrii, tolerancje pozycji oraz tolerancje przecinania się osi. Tolerancja położenia jest maksymalną dopuszczalną możliwością odchylenia rzeczywistego położenia od wymaganego. Tolerancja równoległości opisuje maksymalną dopuszczalną możliwość odchylenia kątowego od równoległości dwóch linii. Dotyczy to przede wszystkim symetrii wałów. Tolerancja prostopadłości opisuje maksymalną dopuszczalną możliwość odchylenia kątowego od prostopadłości dwóch linii. Dotyczy to przede wszystkim osi symetrii. Tolerancja nachylenia opisuje maksymalną dopuszczalną możliwość odchylenia rzeczywistego kąta nachylenia dwóch linii. Tolerancja współosiowa opisuje maksymalną dopuszczalną możliwość odchylenia współosiowości dwóch linii. Tolerancja pozycji opisuje maksymalną dopuszczalną możliwość odchylenia pozycji położenia elementu. Tolerancja przecinania się osi opisuje maksymalną dopuszczalną możliwość odchylenia położenia przecięcia dwóch osi symetrii. Natomiast tolerancja złożona położenia oraz kształtu dzieli się na następujące tolerancje: tolerancje bicia promieniowego, tolerancje bicia osiowego, tolerancje bicia w wyznaczonym kierunku, tolerancje kształtu wyznaczonego zarysu oraz tolerancje kształtu wyznaczonej powierzchni. Pokrewnymi zagadnieniami do tolerancji są chropowatość oraz falistość powierzchni. Parametry te określa jakość wykończenia powierzchni.

Rodzaje tolerowań:

a) tolerowanie symetryczne - obie odchyłki są jednakowe i różnią się tylko znakiem

b) tolerowanie asymetryczne - jedna z odchyłek jest równa zero,

c) tolerowanie asymetryczne dwustronne - dwie odchyłki o różnych znakach i wartościach,

d) tolerowanie asymetryczne jednostronne - dwie odchyłki o jednakowym znaku.

Tolerowanie normalne - odchyłki dobierane są wg normy

PN-EN 20286-2:1996

Tolerowanie swobodne - odchyłki dobierane są wg uznania

konstruktora.

Zapis tolerowań

Tolerowanie normalne można zapisać:

a) symbolicznie (tolerowanie symboliczne),

b) za pomocą odchyłek (tolerowanie liczbowe),

c) sposobem mieszanym (tolerowanie mieszane).

2. Pasowanie

Pasowanie polega na skojarzeniu pary elementów o tym samym wymiarze. Chodzi tutaj o takie połączenie elementów, gdzie jeden z elementów obejmuje drugi element. Pasowanie dotyczy w szczególności wałka oraz otworu, jak również stożka oraz otworu stożkowego. Przy budowie maszyn wybiera się pasowanie poprzez dobór odpowiedniej tolerancji wałka oraz otworu. Używa się następujących rodzajów pasowań: pasowanie luźne, pasowanie mieszane oraz pasowanie ciasne. Pasowanie luźne mówi o tym, że pomiędzy wałkiem a otworem zawsze jest luz. Dzięki temu wałek może się poruszać wzdłużnie albo też obracać się w otworze. Pasowanie luźne stosuje się w połączeniach ruchowych. Pasowanie mieszane mówi o istniejącym niewielkim luzie albo niewielkim wcisku. Takie pasowanie wykorzystuje się podczas połączeń, które nie przenoszą obciążeń. Ostatnim pasowaniem jest pasowanie ciasne. W takim przypadku wałek jest wciśnięty w otwór i połączenie to może przenosić obciążenia. W inżynierii stosuje się następujące zasady przy doborze pasowania. Są to zasada stałego otworu oraz zasada stałego wałka. Zasada stałego otworu mówi o tolerancji otworu, którą dobiera się z grupy tolerancji H. W takim przypadku EI=0, a o rodzaju pasowania decyduje tutaj tolerancja wałka. Przykładem tutaj może być na przykład tolerancja luźna H7/g6, tolerancja mieszana H7/k6 czy tolerancja ciasna H7/s6. Zasada stałego wałka mówi o tolerancji wałka, którą dobiera się z grupy tolerancji h. W takim przypadku Es=0, a o rodzaju pasowania decyduje tutaj tolerancja otworu. Przykładem tutaj może być na przykład tolerancja luźna G7/h6, tolerancja mieszana K7/h6 czy tolerancja ciasna P7/h6.

Pasowanie jest to połączenie dwóch elementów o jednakowym wymiarze nominalnym i różnych odchyłkach.

• Pasowanie luźne (ruchowe) jest to połączenie, w którym występuje luz, elementy pasowane mogą się przemieszczać względem siebie.

• Pasowanie mieszane jest to połączenie, w którym może wystąpić niewielki luz lub niewielki wcisk (luz ujemny),

• Pasowanie ciasne jest to połączenie, w którym występuje wcisk, elementy pozostają w spoczynku względem siebie po zmontowaniu.

Zasady pasowania

Zasada stałego otworu - średnicę otworu toleruje się zawsze w głąb materiału, EI=0 (tolerowanie asymetryczne), żądane pasowanie uzyskuje się poprzez dobranie odchyłek wałka. Przykłady: 10H7/f6 - pasowanie luźne, 10H7/s7 - pasowanie ciasne.

Zasada stałego wałka - średnicę wałka toleruje się zawsze w głąb materiału, es=0 (tolerowanie asymetryczne), żądane pasowanie uzyskuje się poprzez dobranie odchyłek otworu. Przykłady: 10F8/h6 - pasowanie luźne, 10S7/h6 - pasowanie ciasne.

Symbole tolerancji:

(A - H), (a - h) - dotyczą pasowań luźnych,

(J - N), (j - n) - dotyczą pasowań mieszanych,

(P - U), (p - u) - dotyczą pasowań ciasnych.

W budowie maszyn częściej stosuje się zasadę stałego otworu niż zasadę stałego wałka. Zasada stałego otworu umożliwia zmniejszenie liczby rozmiarów narzędzi i sprawdzianów do pomiaru otworów. Zasadę stałego wałka stosuje się w przypadku potrzeby osadzenia wielu elementów na wałku, którego średnica na pewnej długości jest stała.

Przykłady pasowań wg zasady stałego otworu i stałego wałka.

Zapis tolerancji i pasowań

Wymiary nominalne N są to wymiary przedmiotów podawane na rysunkach.

Wymiary rzeczywiste uzyskane w praktyce są zawsze nieco większe lub nieco mniejsze od wymiarów nominalnych ze względu na błędy wykonania przedmiotów.

Tolerowanie wymiarów polega na podawaniu dwóch wymiarów granicznych: dolnego A i górnego B pomiędzy, którymi powinien się znaleźć wymiar nominalny.

Tolerancja T wymiaru jest to różnica pomiędzy górnym i dolnym wymiarem granicznym.

Odchyłka górna wymiaru: ES - dla wymiaru wewnętrznego, es - dla wymiaru zewnętrznego, jest zawsze różnicą B-N .

Odchyłka dolna wymiaru: EI - dla wymiaru wewnętrznego, ei - dla wymiaru zewnętrznego jest zawsze różnicą A-N.

Zachodzą następujące związki:

dla wymiarów zewnętrznych (wałków)

Aw = N + ei , Bw = N + es, T = es − ei ,

dla wymiarów wewnętrznych (otworów)

Ao = N + EI, Bo = N + ES, T = ES - EI

3. Chropowatość powierzchni

Chropowatość powierzchni jest cechą powierzchni ciała stałego. Chropowatość jest rozpoznawalna optycznie lub jest wyczuwalna mechanicznie. Chropowatość jest pojęciem, które odnosi się do nierówności o małych odległościach wierzchołków. Rodzaj materiału oraz rodzaj obróbki tego materiału mówi o wielkości chropowatości materiału. Przy budowie maszyn stosuje się dwa podstawowe parametry. Są to: średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej oraz wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu. Średnie arytmetyczne odchylenie profilu od linii średniej oznacza się symbolem Ra. Średnia linia jest linią teoretyczną. Wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu oznacza się symbolem Rz. Oznacza to średnią wysokość pięciu najwyższych wzniesień ponad średnią linię, którą jest pomniejszona o średnią pięciu najniższych wgłębień poniżej tej linii. Chropowatość mierzymy przy pomocy profilometru. W polskich normach wyróżnia się 14 klas chropowatości. Klasa 14 oraz 13 dotyczy zgrubnej obróbki skrawaniem. W przypadku klasy 14 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 14, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 320. W przypadku klasy 13 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 40, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 160. Klasy 12 oraz 11 dotyczą dokładnej obróbki skrawaniem. W przypadku klasy 12 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 20, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 80.

Chropowatość powierzchni jest zbiorem bardzo drobnych wzniesień i zagłębień (mikronierówności) występujących na tej powierzchni. Chropowatość powierzchni jest ściśle związana ze sposobem wytwarzania przedmiotów a w szczególności zależy od rodzaju obróbki powierzchni przedmiotów. Najczęściej do określenia chropowatości powierzchni ma zastosowanie parametr Ra, to jest średnie arytmetyczne odchylenie profilu chropowatości od linii średniej.

Klasy chropowatości

W przypadku klasy 11 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 10, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 40. Klasa chropowatości powierzchni 10 i 9 dotyczy wykańczającej obróbki skrawaniem. W przypadku klasy 10 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 5, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 20. W przypadku klasy 9 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 2,5, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 10. Klasa chropowatości powierzchni 8 dotyczy szlifowania zgrubnego. W przypadku klasy 8 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 1,25, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 6,3. Klasa chropowatości powierzchni 7 dotyczy szlifowania dokładnego. W przypadku klasy 7 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 0,63, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 3,2. Klasa chropowatości powierzchni 6 dotyczy szlifowania wykańczającego. W przypadku klasy 6 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 0,32, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 1,6. Klasa chropowatości powierzchni 5 dotyczy docierania. W przypadku klasy 5 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 0,16, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 0,8.

4. Falistość powierzchni

Klasa chropowatości powierzchni 4 dotyczy docierania pastą diamentową. W przypadku klasy 4 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 10,08, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 0,4. Klasa chropowatości powierzchni 3 dotyczy gładzenia. W przypadku klasy 3 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 0,04, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 0,2. Klasa chropowatości powierzchni 2 dotyczy polerowania. W przypadku klasy 2 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 0,02, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 0,1. Klasa chropowatości powierzchni 1 dotyczy również polerowania. W przypadku klasy 1 średnie arytmetyczne odchylenia profilu od linii średniej wynosi 0,01, a wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu wynosi 0,05. Falistość powierzchni oznacza błąd wykonawczy, który jest spowodowany wibracjami w maszynach wytwórczych, które zachodzą podczas obróbki. Taka falistość określa okresową nierówność, którą opisuje się falą. Strzałka fali jest mniejsza od długości fali o około 40 razy. Te elementy, które posiadają większą falistość uznaje się za braki produkcyjne. Pomiar falistości można wykonać wyznaczając średnią arytmetyczną pięciu największych odchyleń na długości odcinka pomiarowego. Pomiar wykonujemy w mikrometrach. W ten sposób wyliczymy parametr oznaczany Wz. Parametr ten umieszcza się na rysunku obok znaku chropowatości.

Rys. 14. Schemat nierówności powierzchni tarcia:

 s_F - skok falistości,

 R_r - wysokość falistości,

 R - wysokość nierówności

Bibliografia:

1. Dobrzański T., Rysunek Techniczny Maszynowy. WNT, Warszawa, 2004.

2. Rydzanicz I., Zapis Konstrukcji. Podstawy. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1996.

9

---