Tolleranza e adattamento nell'ingegneria meccanica

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-02 13:57

La metrologia è la scienza delle misurazioni, dei mezzi e dei metodi per garantire la loro unità, nonché dei modi per ottenere l'accuratezza richiesta. Il suo oggetto è la selezione di informazioni quantitative sui parametri degli oggetti con una determinata affidabilità e precisione. Il quadro normativo per la metrologia sono gli standard. In questo articolo considereremo il sistema di tolleranze e atterraggi, che è una sottosezione di questa scienza.

Il concetto di intercambiabilità delle parti

Nelle fabbriche moderne, trattori, automobili, macchine utensili e altre macchine sono prodotte non da unità o decine, ma da centinaia e persino migliaia. Con tali volumi di produzione, è molto importante che ogni parte o assemblaggio fabbricato si adatti esattamente al suo posto durante l'assemblaggio senza ulteriori regolazioni del fabbro. Dopotutto, tali operazioni sono piuttosto laboriose, costose e richiedono molto tempo, il che non è accettabile nella produzione di massa. È altrettanto importante che le parti che entrano nell'assieme consentano la sostituzione.ad altri scopi comuni con essi, senza che ciò arrechi danno al funzionamento dell'intera unità finita. Tale intercambiabilità di parti, assiemi e meccanismi è chiamata unificazione. Questo è un punto molto importante nell'ingegneria meccanica, consente di risparmiare non solo i costi di progettazione e produzione delle parti, ma anche i tempi di produzione, inoltre semplifica la riparazione del prodotto come risultato del suo funzionamento. L'intercambiabilità è proprietà dei componenti e dei meccanismi di prendere posto nei prodotti senza previa selezione e di svolgere le loro funzioni principali in conformità con le specifiche.

Parti di accoppiamento

Due parti, fisse o collegate tra loro in modo mobile, sono dette accoppiate. E il valore con cui viene eseguita questa articolazione è solitamente chiamato dimensione di accoppiamento. Un esempio è il diametro del foro nella puleggia e il corrispondente diametro dell'albero. Il valore in base al quale la connessione non si verifica è generalmente chiamato dimensione libera. Ad esempio, il diametro esterno della puleggia. Per garantire l'intercambiabilità, le dimensioni di accoppiamento delle parti devono essere sempre accurate. Tuttavia, tale elaborazione è molto complicata e spesso poco pratica. Pertanto, nella tecnologia, viene utilizzato un metodo per ottenere parti intercambiabili quando si lavora con la cosiddetta precisione approssimativa. Sta nel fatto che per diverse condizioni operative, nodi e parti impostano le deviazioni consentite delle loro dimensioni, in base alle quali è possibile il funzionamento impeccabile di queste parti nell'unità. Tali offset, calcolati per una varietà di condizioni operative, sono incorporati in un datoun certo schema, il suo nome è "un sistema unificato di tolleranze e atterraggi".

Il concetto di tolleranze. Caratteristiche della quantità

Il dato calcolato della parte fornita sul disegno, da cui vengono conteggiate le deviazioni, è comunemente chiamato dimensione nominale. Solitamente questo valore è espresso in millimetri interi. La dimensione del pezzo, che si ottiene effettivamente durante la lavorazione, è chiamata dimensione effettiva. I valori tra i quali oscilla questo parametro sono generalmente chiamati limite. Di questi, il parametro massimo è il limite di dimensione più grande e il parametro minimo è il più piccolo. Le deviazioni sono la differenza tra il valore nominale e quello limite di una parte. Nei disegni, questo parametro è solitamente indicato in forma numerica ad una dimensione nominale (il valore superiore è indicato sopra e il valore inferiore sotto).

Esempio di immissione

Se il disegno mostra il valore 40^{+0, 15}_{-0, 1, significa che la dimensione nominale del parte è 40 mm, il limite più grande è +0,15, il più piccolo è -0,1 La differenza tra il valore limite nominale e massimo è chiamata deviazione superiore e tra il minimo - quella inferiore. Da qui, i valori effettivi sono facilmente determinabili. Da questo esempio segue che il valore limite più grande sarà pari a 40+0, 15=40,15 mm, e il più piccolo: 40-0, 1=39,9 mm. La differenza tra le dimensioni limite più piccole e più grandi è chiamata tolleranza. Calcolato come segue: 40, 15-39, 9=0,25 mm.}

Lacune e tenuta

Consideriamoun esempio specifico in cui tolleranze e accoppiamenti sono fondamentali. Supponiamo di aver bisogno di una parte con un foro 40^{+0, 1} per adattarsi a un albero con dimensioni 40^{-0, 1} _{-0, 2}. Si può vedere dalla condizione che il diametro per tutte le opzioni sarà inferiore al foro, il che significa che con tale connessione si verificherà necessariamente uno spazio vuoto. Tale atterraggio è solitamente chiamato mobile, poiché l'albero ruoterà liberamente nel foro. Se la dimensione della parte è 40^{+0, 2}_{+0, 15, in qualsiasi condizione sarà maggiore del diametro del foro. In questo caso, l'albero deve essere premuto e si verificherà un'interferenza nella connessione.}

Conclusioni

Sulla base degli esempi precedenti, si possono trarre le seguenti conclusioni:

• Gap è la differenza tra le dimensioni effettive dell'albero e del foro, quando quest'ultimo è maggiore del primo. Con questo collegamento, le parti hanno una rotazione libera.
• Il precarico è solitamente chiamato differenza tra le dimensioni effettive del foro e dell'albero, quando quest'ultimo è maggiore del primo. Con questo collegamento, le parti vengono premute.

Fit e classi di precisione

Gli atterraggi sono generalmente divisi in fissi (caldo, press, easy-press, sordo, stretto, denso, teso) e mobili (sliding, running, movement, easy-running, wide-running). Nell'ingegneria meccanica e nella strumentazione, ci sono alcune regole che regolano le tolleranze e gli atterraggi. GOST prevede determinate classi di precisione nella produzione di assiemi utilizzando deviazioni dimensionali specificate. Dalla praticaÈ noto che i particolari delle macchine stradali e agricole senza danneggiarne il funzionamento possono essere realizzati con minore precisione rispetto a torni, strumenti di misura e automobili. A questo proposito, le tolleranze e gli accoppiamenti nell'ingegneria meccanica hanno dieci diverse classi di precisione. I più accurati sono i primi cinque: 1, 2, 2a, 3, 3a; i due successivi si riferiscono a precisione media: 4 e 5; e gli ultimi tre al grezzo: 7, 8 e 9.

Per sapere a quale classe di precisione deve essere assegnato il pezzo, sul disegno, accanto alla lettera che indica l'accoppiamento, metti un numero che indica questo parametro. Ad esempio, la marcatura C4 significa che il tipo è scorrevole, classe 4; X3 - tipo di corsa, classe 3a. Per tutti gli sbarchi della seconda classe non viene inserita una designazione digitale, poiché è la più comune. È possibile ottenere informazioni dettagliate su questo parametro dal libro di riferimento in due volumi "Tolerances and Fits" (Myagkov V. D., edizione 1982).

Sistema albero e foro

Tolleranza e accoppiamenti sono generalmente considerati come due sistemi: fori e alberi. Il primo è caratterizzato dal fatto che in esso tutti i tipi con lo stesso grado di precisione e classe si riferiscono allo stesso diametro nominale. I fori hanno valori costanti di deviazioni limite. Una varietà di atterraggi in un tale sistema si ottiene come risultato della modifica della deviazione massima dell'albero.

Il secondo è caratterizzato dal fatto che tutti i tipi con lo stesso grado di precisione e classe si riferiscono allo stesso diametro nominale. L'albero ha valori limite costantideviazioni. Una varietà di atterraggi viene eseguita a seguito della modifica dei valori delle deviazioni massime delle buche. Nei disegni del sistema di fori, è consuetudine designare la lettera A e l'albero - la lettera B. Vicino alla lettera è posizionato il segno della classe di precisione.

Esempi di simboli

Se sul disegno è indicato "30A3" significa che il pezzo in questione deve essere lavorato con un sistema di foratura della terza classe di precisione, se è indicato "30A" significa utilizzare lo stesso sistema, ma la seconda classe. Se la tolleranza e l'accoppiamento sono realizzati secondo il principio dell'albero, il tipo richiesto viene indicato alla dimensione nominale. Ad esempio, un pezzo con la denominazione "30B3" corrisponde alla lavorazione del sistema di alberi della terza classe di precisione.

Nel suo libro, M. A. Paley ("Tolleranze e accoppiamenti") spiega che nell'ingegneria meccanica il principio di un foro viene utilizzato più spesso di un albero. Ciò è dovuto al fatto che richiede meno attrezzature e strumenti. Ad esempio, per lavorare un foro di un dato diametro nominale secondo questo sistema, è necessario un solo alesatore per tutti i piani di questa classe e un tappo di fine corsa è necessario per cambiare il diametro. Con un sistema di alberi, sono necessari un alesatore separato e un tappo separato per garantire ogni accoppiamento all'interno della stessa classe.

Tolleranze e accoppiamenti: tabella delle deviazioni

Per determinare e selezionare le classi di accuratezza, è consuetudine utilizzare una letteratura di riferimento speciale. Quindi, tolleranze e accoppiamenti (in questo articolo viene fornita una tabella con un esempio) sono, di regola, valori molto piccoli. Perper non scrivere zeri extra, in letteratura sono indicati in micron (millesimi di millimetro). Un micron corrisponde a 0,001 mm. Solitamente, i diametri nominali sono indicati nella prima colonna di tale tabella e le deviazioni del foro sono indicate nella seconda. Il resto dei grafici fornisce diverse dimensioni degli atterraggi con le relative deviazioni. Il segno più accanto a tale valore indica che deve essere aggiunto alla dimensione nominale, il segno meno indica che deve essere sottratto.

Fili

La tolleranza e gli accoppiamenti delle connessioni filettate devono tener conto del fatto che le filettature sono accoppiate solo sui lati del profilo, solo i tipi a tenuta di vapore possono fare eccezione. Pertanto, il parametro principale che determina la natura delle deviazioni è il diametro medio. La tolleranza e gli accoppiamenti per i diametri esterno ed interno sono impostati in modo da eliminare completamente la possibilità di schiacciamento lungo le depressioni e le sommità del filo. Gli errori di riduzione della dimensione esterna e aumento della dimensione interna non influiranno sul processo di trucco. Tuttavia, le deviazioni nel passo della filettatura e nell'angolo del profilo causeranno l'inceppamento del dispositivo di fissaggio.

Tolleranze filettatura gap

Gli accoppiamenti di tolleranza e gioco sono i più comuni. In tali connessioni, il valore nominale del diametro medio è uguale al valore medio più grande della filettatura del dado. Le deviazioni vengono solitamente contate dalla linea del profilo perpendicolare all'asse della filettatura. Questo è determinato da GOST 16093-81. Le tolleranze per il diametro della filettatura di dadi e bulloni vengono assegnate in base al grado di precisione specificato (indicato da un numero). Accettatola successiva serie di valori per questo parametro: q1=4, 6, 8; d2=4, 6, 7, 8; RE1=4, 6, 7, 8; D2=4, 5, 6, 7. Le tolleranze non sono impostate per loro. Posizionare i campi del diametro del filetto relativi al valore nominale del profilo aiuta a determinare gli scostamenti principali: quelli superiori per i valori esterni dei bulloni e quelli inferiori per i valori interni dei dadi. Questi parametri dipendono direttamente dalla precisione e dalla fase di connessione.

Tolleranze, vestibilità e misure tecniche

Per la produzione e la lavorazione di parti e meccanismi con parametri specificati, il tornitore deve utilizzare una varietà di strumenti di misurazione. Di solito, per misurazioni approssimative e controllo delle dimensioni dei prodotti, vengono utilizzati righelli, calibri e calibri interni. Per misurazioni più accurate: calibri, micrometri, calibri, ecc. Tutti sanno cos'è un righello, quindi non ci soffermeremo su di esso.

Il calibro è un semplice strumento per misurare le dimensioni esterne dei pezzi. Si compone di una coppia di gambe curve girevoli fissate sullo stesso asse. C'è anche un tipo di pinza a molla, è impostato sulla dimensione richiesta con una vite e un dado. Tale strumento è un po' più conveniente di uno semplice, perché mantiene il valore specificato.

Il calibro è progettato per eseguire misurazioni interne. Esiste un tipo regolare e primaverile. Il dispositivo di questo strumento è simile a un calibro. La precisione dello strumento è di 0,25 mm.

Un calibro è un dispositivo più preciso. Possono misurare sia superfici esterne che interne.parti lavorate. Il tornitore, quando lavora su un tornio, utilizza un calibro per misurare la profondità di una scanalatura o di una sporgenza. Questo strumento di misurazione è costituito da un'asta con graduazioni e ganasce e da un telaio con un secondo paio di ganasce. Con l'aiuto di una vite, il telaio viene fissato sull'asta nella posizione richiesta. La precisione della misurazione è di 0,02 mm.

Depth gauge - questo dispositivo è progettato per misurare la profondità di scanalature e sottosquadri. Inoltre, lo strumento consente di determinare la posizione corretta delle sporgenze lungo la lunghezza dell'albero. Il dispositivo di questo dispositivo è simile a un calibro.

I micrometri vengono utilizzati per determinare con precisione il diametro, lo spessore e la lunghezza del pezzo. Forniscono letture con una precisione di 0,01 mm. L'oggetto misurato si trova tra la vite micrometrica e il tallone fisso, la regolazione si effettua ruotando il tamburo.

Gli indicatori interni vengono utilizzati per misurazioni accurate delle superfici interne. Ci sono dispositivi fissi e scorrevoli. Questi strumenti sono aste con estremità a sfera di misurazione. La distanza tra loro corrisponde al diametro del foro da determinare. I limiti di misura per il calibro interno sono 54-63 mm, con una testa aggiuntiva è possibile determinare diametri fino a 1500 mm.