Tolerante, Masuratori si Control Dimensional

Cursul Tolerane i control tehnic este destinat studenilor de la facultile de inginerie mecanic, dar poate fi golosit i de ctre inginerii mecanici sau tehnologi, precum i de controlorii de calitate.

Prima parte a cursului (cap.1-3) se ocup de precizia dimensional i precizia geometric a organelor de maini precum i de sistemul ISO de tolerane i ajustaje. Capitolul 4 prezint principiul maximului de material.

Partea a doua (cap.5-10) trateaz problemele preciziei principalelor grupe de organe de maini: calibre limitative, rulumeni, asamblri conice, filete, roi dinate, pene i caneluri.

n continuare (cap. 11-13) se prezint problemele lanturilor de dimensiuni i noiunile de baz legate de msurtorile tehnice i ale studiului erorilor de prelucrare i msurare prin metode statistice.

Ultimele dou capitole (cap. 14-15) menioneaz foarte pe scurt aspectele controlului de nalt productivitate, automatizare i organizarea controlului tehnic n producie.

Fr a epuiza problemele tratate, cursul elaborat pe baza noului plan de nvamant i al noii programe analitice sintetizeaz cele mai importante aspecte legate de toleranele i controlul tehnic contribuind astfel la o mai bun pregtire a cadrelor de specialitate din ara noastr.

Autorii

CUPRINS

NOIUNI INTRODUCTIVE..........................................................................................

NOIUNI DESPRE INTERSCHIMBABILITATE.....................................................

1.PRECIZIA DIMENSIONAL............................................................................

1.1. DIMENSIUNI, ABATERI, TOLERANE................................................

1.2. ASAMBLRI CU JOC I ASAMBLRI CU STRANGERE..................

1.3. AJUSTAJE..................................................................................................

1.3.1. Ajustaje cu joc..................................................................................

1.3.2. Ajustaje cu strangere.........................................................................

1.3.3. Ajustaje intermediare.........................................................................

1.4. SISTEME DE AJUSTAJE I ALEGEREA SISTEMULUI DE AJUSTAJE

1.5. UNITATE DE TOLERAN, CALITAI, CLASE DE PRECIZIE

2. SISTEMUL ISO DE TOLERANE I AJUSTAJE

2.1. AMPLASAREA I SIMBOLIZAREA CAMPURILOR DE TOLERAN.......... 2.2. CALITAII (CLASE DE PRECIZIE)I UNITATEA DE TOLERAN SISTEMUL ISO.......................................................................................................

2.3. BAZA SISTEMULUI DE TOLERANE................................................................... 2.4. REGIMUL DE TEMPERATUR I CONTROL................................................... 2.5. INDICAII PRIVIND ALEGEREA PRECIZIEI AJUSTAJELOR......................... 2.5.1.Ajustajele cu joc................................................................................................... 2.5.2. Ajustajele intermediare..................................................................................... 2.5.3. Ajustajele cu strngere..................................................................................... 2.6. TOLERANELE DIMENSIUNILOR LIBERE...................................................... 3.PRECIZIA GEOMETRIC A ORGANELOR DE MAINI ....................................3.1. PRECIZIA FORMEI GEOMETRICE A SUPRAFEELOR.....................................

3.1.1. Clasificare............................................................................................................... 3.1.2. Precizia formei macrogeometrice..........................................................................

3.1.2.1. Abateri de form..............................................................................................

3.1.2.2. nscrierea toleranelor de form pe desene......................................................

3.1.3. Ondulaia suprafeelor....................................................................................... 3.1.4. Rugozitatea suprafeelor..................................................................................... 3.1.4.1. Generalitai; Definiii.................................................................................

3.1.4.2. Sistemul liniei medii (M).............................................................................

3.1.4.3. nscrierea rugozitii pe desene................................................................... 3.1.4.4. Influiena rugozitii asupra calitii funcionale a suprafeelor................... 3.1.4.5. Legtura dintre rugozitate, tolerane dimensionale i rolul funcional al

pieselor........................................................................................................... 3.2.PRECIZIA DE ORIENTARE, DE BTAIE I DE PRECIZIE A SUPRAFEELOR.. 3.2.1. Generaliti. Clasificare.Noiuni i definiii...........................................................

3.2.2. Abateri de orientare................................................................................................

3.2.3. Abateri de btaie.................................................................................................. 3.2.3.1. Abaterea btii cilindrice................................................................................ 3.2.3.2. Abaterea btii totale..................................................................................... 3.2.4. Abateri de poziie................................................................................................ 3.2.5. nscrierea toleranelor de orientare, de btaie i de poziie pe desene.................. 4. PRINCIPIUL MAXIMULUI DE MATERIAL................................................................. 4.1. CONSIDERAII GENERALE...................................................................................... 4.2.EXEMPLE DE UTILIZARE A PRINCIPIULUI MAXIMULUI DE MATERIAL....... 5. CONTROLUL DIMENSIUNILOR I SUPRAFETELOR DE CALIBRARE LIMITATIVE................................................................................................................................... 5.1.GENERALITAI. CLASIFICAREA CALIBRELOR.................................................... 5.2.PRINCIPIUL DE LUCRU AL CALIBRELOR LIMITATIVE..................................... 5.3. SISTEMUL ISO DE TOLERANE PENTRU CALIBRE I CONTRACALIBRE.... 5.4. CALIBRE PENTRU CONTROLUL ALEZAJELOR CILINDRICE........................... 5.5. CALIBRE PENTRU CONTROLUL ARBORILOR CILINDRICI.............................. 5.6. TOLERANELE CALIBRELOR PENTRU CONTROLUL SUPRAFEELOR CE FORMEAZ AJUSTAJE PLANE.............................................................................. 5.7. CONTROLUL PRECIZIEI DE FORM I DE POZIIE RELATIV A SUPRAFEELOR...................................................................................................... 6. PRECIZIA RULMENILOR....................................................................................... 6.1.JOCUL DIN RULMENI......................................................................................... 6.2. CLASELE DE PRECIZIE ALE RULMENILOR................................................

6.3. CAZURILE DE INCRCARE A INELELOR RULMENILOR......................... 6.4. INDICAII PRIVIND ALEGEREA AJUSTAJELOR DE MONTAJ ALE RULMENILOR............................................................................................... 7. PRECIZIA I CONTROLUL ASAMBLRILOR CONICE.................................... 7.1. CLASIFICARE. ELEMENTELE UNEI ASAMBLRI CONICE........................ 7.2. PRECIZIA ASAMBLRILOR CONICE............................................................... 7.2.1. Metoda conicitii nominale.............................................................................. 7.2.2. Metoda conicitii tolerate.................................................................................. 7.3. CONTROLUL PIESELOR CONICE I AL UNGHIURILOR................................ 8. PRECIZIA SI CONTROLUL FILETELOR.............................................................. 8.1. PRECIZIA I CONTROLUL FILETELOR METRICE......................................... 8.1.1. Elementele dimensionale ale filetelor metrice................................................. 8.1.2. Coreciile diametrului mediu datorate abaterilor de pas i de unghi ale profilului.................................................................................................. 8.1.3. Precizia filetelor metrice (ajustaje cu joc)......................................................... 8.1.4. Simbolizarea pe desen a filetelor si asamblrilor filetate................................... 8.1.5. Controlul filetelor metrice................................................................................... 8.2. PRECIZIA FILETELOR DE MICARE.................................................................. 8.2.1.Filete trapezoidale ISO........................................................................................ 8.2.3. Filete ferstru.................................................................................................. 9. PRECIZIA I CONTROLUL ROILOR DINATE I A ANGRENAJELOR.... 9.1. PRECIZIA ANGRENAJELOR CILINDRICE PARALELE................................... 9.1.1. Parametrii danturii cilindrice i angrenajelor cilindrice paralele...................... 9.1.2. Toleranele i precizia angrenajelor cilindrice................................................ 9.1.3. Notarea preciziei angrenajelor cilindrice........................................................ 9.1.4. Criteriul privind asigurarea jocului dintre flancuri. Indici de precizie......... 9.1.5. Controlul roilor dinate i angrenajelor cu roi dinate cilindrice................ 9.2. PRECIZIA ANGRENAJELOR DE ROI DINATE CONICE............................ 9.2.1.Generaliti. Elemente geometrice.................................................................... 9.2.2. Toleranele angrenajelor conice (hipoide).. 9.2.3. Notarea preciziei angrenajelor conice.. 9.2.4. Criteriul privind asigurarea jocului dintre flancuri. Indici de precizie 9.2.5. Controlul roilor dinate i angrenajelor cu roi dinate conice 9.3. PRECIZIA ANGRENAJELOR MELCATE.. 9.3.1.Generaliti. Parametri principali 9.3.2.Toleranele angrenajelor melcate cilindrice.. 9.3.3. Notarea preciziei angrenajelor melcate.. 9.3.4.Criteriul privind asigurarea jocului dintre flancuri.Indici de poziie............... 9.3.5. Controlul angrenajelor melcate 9.4. PRECIZIA ANGRENAJELOR CU CREMALIER. 9.4.1. Generaliti. Parametri principali. 9.4.2. Toleranele angrenajelor cu cremalier.. 9.4.3. Notarea preciziei angrenajelor cu cremalier. 9.4.4. Criteriul privind asigurarea jocului dintre flancuri.Indici de poziie........... 9.4.5. Controlul angrenajelor cu cremaliera............................................................ 10. PRECIZIA I CONTROLUL ASAMBLRILOR CU PAN I CANELURI.... 10.1. ASAMBLRI CU PAN...................................................................................... 10.1.1. Parametrii asamblrilor cu pan..................................................................... 10.1.2. Toleranele i controlul asamblrilor cu pan............................................. 10.2. ASAMBLRI CU CANELURI. 10.2.1. Consideraii generale 10.2.2. Precizia asamblrilor prin caneluri dreptunghiulare.. 10.2.3.Precizia asamblrilor prin caneluri in evolvent. 11. LANURI DE DIMENSIUNI...................................................................................... 11.1. GENERALITI. CLASIFICARE, EXEMPLE............................................... 11.2. REZOLVAREA PROBLEMEI DIRECTE A LANURILOR DE DIMENSIUNI PLANE, LINIARE I PARALELE 11.2.1. Metoda de maxim si minim. 11.2.2. Metoda algebric. 11.2.3. Metoda probabilistic.. 11.3. REZOLVAREA PROBLEMEI DIRECTE A LANURILOR DE DIMENSIUNI LINIARE NEPARALELE. 11.4. REZOLVAREA PROBLEMEI DIRECTE A LANURILOR DE DIMENSIUNI UNGHIULARE. 11.5. REZOLVAREA PROBLEMEI INVERSE A LANURILOR DE DIMENSIUNI. 11.5.1.Metoda toleranei medii 11.5.2. Metoda determinrii preciziei lanului 11.5.3. Metoda sortrii pe grupe de dimensiuni. 11.5.4. Metoda reglrii 11.5.5. Metoda ajustrii.. 11.6. LANURI DE DIMENSIUNI CU ELEMENTE DE POZITIE ALE ALEZAJELOR I ARBORILOR 12. NOIUNI DE BAZ IN LEGATURA CU MASURTORILE TEHNICE 12.1. MSURARE, CONTROL, VERIFICARE.. 12.2. UNITAI DE MSUR.. 12.3. MIJLOACE DE MSURRE.. 12.4. METODE DE MSURARE.. 12.5. INDICI METROLOGICI PRINCIPALI AI MIJLOACELOR DE MSURARE

12.6. ERORI DE MSURARE, CLASIFICARE, CAUZE 12.7. PRINCIPII DE ALEGERE A METODELOR I MIJLOACELOR DE MSURARE I CONTROL. 13. STUDIUL ERORILOR DE PRELUCRARE I DE MSURARE PRIN METODE

STATISTICE

13.1.NOIUNI DE TEORIA PROBABILITAILOR I STATISTICA MATEMATIC. 13.2. PRINCIPALI PARAMETRI STATISTICI CE INTERVIN N STUDIUL ERORILOR DE PRELUCRARE I DE MSURARE. 13.3. LEGI DE DISTRIBUIE.. 13.3.1. Legea distribuiie normale.. 13.3.2.Alte legi de distribuie ale dimensiunilor efective 13.3.3. Calculul erorii limita de msurare 13.4. STUDIUL ERORILOR DE PRELUCRARE PE CALE STATISTIC. 13.4.1. Clasificare erorilor de prelucrare.. 13.4.2. Studiul erorilor de prelucrare prin metoda statisticii empirice. 13.4.3. Distribuii afectate de erori sistematice 13.5. DISTRIBUIA JOCURILOR I STANGERILOR EFECTIVE N AJUSTAJE 13.6. METODE DE CONTROL STATISTIC. 14. MIJLOACE DE CONTROL DE INALT PRODUCTIVITATE I AUTOMATIZAREA CONTROLULUI IN PRODUCIE..

15. ORGANIZAREA CONTROLULUI TEHNIC IN PRODUCIE..BIBLIOGRAFIE.........NOIUNI INTRODUCTIVE

Disciplina tolerane i msurtori tehnice(control tehnic) are un rol important n pregtirea viitorilor ingineri, specialiti in tehnologia construciilor de maini. Ea face apel la desen tehnic,algebr, probabiliti i statistic matematic,furniznd cunotine i aplicndu-se, fr exagerare, n toate disciplinele de specialitate:organe de maini ,tehnologia construciilor de maini,tehnologia presrii la rece,proiectarea sculelor achietoare,proiectarea dispozitivelor,e.t.c

O cerin eseniala a dezvoltrii economice contemporane o constituie realizarea unui nalt nivel calitativ al produselor. n general, calitatea unui produs este determinat de suma acelor proprieti ale produsului care reflect msura n care acestea pot satisface nevoile societii i depinde de calitatea concepiei(proiectrii) si calitatea execuiei. Legtura dintre calitatea concepiei, calitatea execuiei i calitatea produsului finit se poate vedea din triunghiul calitii.

Pentru a realize un produs de o anumita calitate se fac anumite cheltuieli. Deosebim din acest punct de vedere un nivel calitativ optim i anume cel pentru care costul global este minim.

Costul global reprezint suma dintre costul de achiziie i costul de exploatare i ntreinere n bun stare de funcionare pe toat perioada de utilizare a produsului.

Variaia costurilor n funcie de nivelul calitativ este dat n diagrama urmtoare:

a- costul de achiziie

b- costul de exploatare

c- costul global

Dup cum se observ calitatea devine un element de optimizare economic att pentru productor ct i pentru beneficiar. [20]

NOIUNI DESPRE INTERSCHIMBABILITATE

Interschimbabilitatea, aparut odat cu dezvoltatrea produciei de serie mare i de mas, este o problem complex de proiectare, execuie i control, caracterizat prin proiectarea pieselor, ansambluri sau subansambluri de a putea fi nlocuite cu altele de acelai tip, far o selecionare prealabil i far prelucrri suplimentare de ajustare la montaj, cu condiia ndeplinirii integrale a rolului lor funcional.[1-5], [6], [8-9]

In general ,interschimbabilitatea nu se refer numai la parametrii geometrici, ci la toi parametrii ce condiioneaz ndeplinirea rolului funcional al pieselor i ansamblurilor(structur, rezistent mecanic, e.t.c).n cadrul acestui curs ne vom ocupa numai de aspectul geometric al interschimbabilitii.

Dupa posibilitatea de realizare, interschimbabilitatea poate fi:completa i incomplet(partiala).[1], [3-6], [8]

-interschimbabilitatea complet se refer la piesele sau produsele de acelai fel, interschimbabile indiferent de data i locul fabricaiei sau utilizrii lor (exemplu: organe de maini normalizate pe plan internaional, uruburi i piulie, rulmeni e.t.c)

-interschimbabilitatea incomplet (partial), ntlnita mult mai des, este condiionat de data i locul fabricaiei, de perfecionrile aduse produselor, condiiile de exploatare e.t.c

Dup tipul dimensiunilor la care se refer, interschimbabilitatea poate fi:exterioar i interioar.[4-6]

-interschimbabilitatea exterioar se refer la dimensiunile exterioare (de montaj) ale pieselor i ansamblurilor i intereseaz n special pe utilizatorul produselor (exemplu: n cazul unui rulment radial cu bile pe beneficiar l intereseaz dimensiunile de montaj D, d, B . -interschimbabilitatea interioar se refer la dimensiunile de legatur interioar ale produselor i intereseaz n primul rnd pe productor.( exemplu: n cazul rulmentului considerat, pentru obinerea unui anumit joc radial al rulmentului i pentru c prelucrare s fie economic, productorul s realize dimensiunile cu tolerane largi, va sorta dimensiunile respective pe grupe, iar asamblarea o va face pe grupe de dimensiuni, astfel nct s obtin valoarea jocului radial n limitele prescrise, inelele i bilele fiind interschimbabile numai n cadrul aceleiai clase de sortare) .

n concluzie, interschimbabilitatea este o condiie necesar n producia de serie mare i de mas, realizabil printr-o tehnologie bine pus la punct.Ea asigura o nalt eficien economic att n producie ct i n exploatarea produselor, determinnd legaturi strnse de dependen ntre proiectarea, fabricaia, controlul i exploatarea produselor.

1.PRECIZIA DIMENSIONAL

Calitatea unui produs va depinde de un complex de marimi dintre care parametrii geometrici, liniari i unghiulari, constituie factori de baz, carora n construciile de maini li se acord o deosebit atenie att n faza de proiectare ct i n cea tehnologic.

Precizia de prelucrare i asamblare a organelor de masini este determinat de urmatorii factori: [1-2], [6], [8]

-precizia dimensional (se prescrie prin tolerane la dimensiuni conform STAS 6265-82)

-precizie geometric (se prescrie prin tolerane geometrice conform STAS 7384-85, STAS 7385/1,2-85)

- precizia formei geometrice (se refer n general la elemente izolate)

-abateri de form macrogeometrice (AF)

-ondulaii (W)

-abateri de form microgeometric, rugozitate (R)

- precizia de orientare, de bataie i de poziie (AP) (se refer la elemente associate)

1.1. DIMENSIUNI, ABATERI, TOLERANE Executarea unei piese la o dimensiune riguros exact este foarte greu de realizat. Pe de alt parte, practica arat c o pies si poate ndeplini rolul sau funcional n bune condiii i dac dimensiunea acesteia este executat n anumite limite.[1], [3], [11], [13]

De exemplu, considernd o pies cu un alezaj n care trebuie s se roteasc un arbore de o anumit dimensiune, ansamblul celor dou piese functioneaz aproximativ la fel de bine pentru o gam apropiat de valori ale alejajului.

Prin dimensiune se intelege numrul care reprezint n unitate de masur aleas valoarea unei marimi liniare sau unghiulare. [1], [4-5], [11], [13]

Dimensiunile inscrise pe desen se numesc in general cote.

Intre-o prim clasificare, ele pot fi:

dimensiuni funcionale

dimensiuni de montare

dimensiuni tehnologice

dimensiuni libere

Dup tipul suprafeelor la care se refer deosebim:

dimensiuni de tip alezaj

dimensiuni de tip arbore

Alezajul este o dimensiune interioar, cuprinztoare a unei piese, indiferent dac este cilindric sau de alt form.

Arborele este o dimensiune exterioar, cuprins a unei piese, indiferent dac este cilindric sau de alt form.

Convenional, marimile referitoare la aelzaje se noteaz cu litere mari, iar cele referitoare la arbori cu litere mici. (fig. 1.1.)

a) b)

Fig.1.1. Exemple de dimensiuni a) plane; b) cilindrice

n care:

D, L dimensiuni de tip alezaj

d, l dimensiuni de tip arbore

pentru caracterizarea complet a alezajelor i arborilor mai definim: [1-5], [8-11], [13]

Dimensiune nominal valoare luat ca baz pentru a caracteriza o anumit dimensiune, indiferent de abaterile pe care le poate avea. ( - alezaje cilindrice, respective plane; - arbori cilindrici, respectiv plani).

Dimensiune reala dimensiune care rezult n urma prelucrrii sau asamblrii. Datorit erorilor inerente introduse de metodele i mijloacele de masur i control, nu vom cunoate niciodat cu o precizie absolut dimensiunea real, i de aceea vom defini dimensiunea efectiv.

Dimensiune efectiv - dimensiunea rezultat n urma msurrii.ea va fi cu att mai apropiat de dimensiunea real cu ct precizia de msurare va fi mai mare. (D, L alejaje cilindrice respective plane; d, l arbori cilindrici, respectiv plani)

Dimensiune limit dimensiunile maxime si minime admise pentru un alezaj sau un arbore.

(- alezaje cilindrice; - arbori cilindrici; - alezaje plane; -arbori plani)

Pentru ca o anumita dimensiune s fie cuprinzatoare este necesar ca dimensiunea efectiv s fie cuprins ntre dimensiunile limit admise (1.1):

Dac din aceste relaii se scad valorile nominale ale dimensiunilor (1.2):

EMBED Equation.3

Diferenele algebrice din partea stng reprezint abateri inferioare (-pentru alezaje, -pentru arbori), cele din mijloc reprezint abateri efective (A- pentru alezaje, a- pentru arbori) iar cele din dreapta reprezint abateri superioare (-pentru alezaje, - pentru arbori).

Ca urmare relaiile de mai sus devin(1.3):

- pentru alezaje cilindrice i plane

- pentru arbori cilindrici i plani

(1.3)

n consecin putem spune c o dimensiune este corespunztoare dac abaterile ei efective sunt cuprinse ntre abaterile limit admise.[1], [6], [10-11], [13]

Reprezentarea grafic a unor dimensiuni (tip arbore si tip alezaj) cu dimensiunile si abaterile limita este redat in fig.1.2: [2], [5]

Fig. 1.2. Tolerarea alezajelor i arborilor

a) parametrii toleraii; b,c)reperul de referin

Se observ c abaterile inferioare, efective i superioare pot fi pozitive, zero sau negative n funcie de semnul diferenelor dintre dimensiunile nominale. [1-2], [6], [9]

- se mai numesc nceputul campului de tolerant

- se mai numesc nceputul campului de tolerant

Din relaiile (1.2) i (1.3) rezult(1.4):

Relaiile (1.4) se pot rescrie (1.4):

Dar diferenele dintre valorile limit (maxim i minim) ale dimensiunilor reprezint tocmai toleranele dimensionale.(1.5)

( - toleranele alezajelor cilindrice, respective plane; - toleranele arborilor cilindrici , respectiv plani)

Deci, toleranele mai pot fi definite i ca diferenele algebrice dintre abaterile superioare i cele inferioare. ntruct ntodeauna dimensiunile maxime sunt mai mari dect cele minime, toleranele sunt ntodeauna mrimi pozitive.[2]

Reprezentarea grafic a unei tolerane se numete camp de toleran. Scrierea unei dimensiuni se face astfel:

Observaie: ntotdeauna abaterile superioare se scriu sus iar cele inferioare se scriu jos.

1.2. ASAMBLRI CU JOC I ASAMBLRI CU STRNGERE

Asamblarea este mbinarea a dou sau mai multe piese executate cu anumite valori efective ale dimensiunilor.

n cadrul unei asamblri vom avea cel puin o dimensiune de tip alezaj i cel puin una de tip arbore. n funcie de valorile dimensiunii efective a alezajului i arborelui asamblrile pot fi cu joc sau cu strngere. (fig. 1.3 si fig. 1.4) [1-2], [5], [8-9], [11].

Fig.1.3. Asamblarea cu joc Fig.1.4.Asamblare cu strngere

Diferena dintre dimensiunile efective ale alezajului i arborelui determin caracterul asamblrii: [1], [3], [6], [9], [11], [13].

Pentru 0 (D d) asamblarea va fi cu joc

J = = D-d (1.6.)

=D-d

Pentru 0 (D d) asamblarea va fi cu strngere (1.7)

( J jocul efectiv ; S strngerea efectiv )

Se observ c valoarea nul a diferenei se poate nterpreta fie ca o asamblare cu joc zero, fie ca o asamblare cu strngere zero.

Jocul efectiv dintr-o asamblare poate fi definit ca valoarea absolut a diferenei pozitive dintre dimensiunea efectiv a alezajului D i cea a arborelui d. (1.6)

Strngerea efectiv reprezint valoarea absolut a diferenei negative dintre dimensiunea efectiv a alezajului D i cea a arborelui d, inainte de asamblare. (1.7)

Se observ c:

S= = -(D-d) = d-D = -J (1.8)

Rezult c algebric strngerea poate fi interpretat c un joc negativ sau, invers, jocul c o strngere negative. [1], [8-11]

1.3. AJUSTAJE

Ajustajul caracterizeaz relatia ce exist intre dou grupe de piese cu aceeai dimensiune nominal, care urmeaz s se asambleze, n legtur cu valoarea jocurilor i strngerilor ce apar dup asamblare. [1-2], [4-5], [8], [13]

La un ajustaj dimensiuea nominal a arborelui i alezajului este aceeai: (ajustaje cilindrice), (ajustaje plane)

1.3.1. Ajustaje cu joc

Pentru obtinerea unui joc minim garantat la asamblarea oricrui alezaj cu oricare arbore este necesar c diametrul minim al alezajului s fie mai mare dect diametrul maxim al arborelui (fig. 1.5.)

Dmin dmax = N + Ai N + as = Ai as (1.9)

Fig.5. Ajustaj cu joc

Vom defini (1.10.):

J = D d = ( N + A) ( N +a ) = A a

Deoarece jocurile i strngerile sunt mrimi liniare ce trebuie s fie cuprinse ntre nite valori limit, maxim i minim, vom defini tolerana algebric a jocului c fiind (1.11.): [1-3],[6], [8-10], [11], [13]

Taj = jmax Jmin = (As ai) (Ai - as) = (As - Ai) + (as - ai) = TD + Td (1.11)1.3.2. Ajustaje cu strngere

Pentru obinerea unei strngeri garantate la asamblarea oricarui alezaj cu oricare arbore este necesar ca diametrul minim al arborelui s fie mai mare dect dimatrul maxim al alezajului. (fig. 1.6.)

(1.12)

Fig.1.6. Ajustaj cu strngere

Vom defini (1.13.):

Tolerana algebirc a strngerii (1.14.):

Observaie (1.15.):

Smax = - Jmin

Smin = - Jmax1.3.3. Ajustaje intermediare (de trecere)

Acestea corespund situaiei cnd cmpurile de toleran ale alezajului i arborelui se suprapun parial sau total, caz n care, n funcie de dimensiunile efective D, d, vor rezulta fie asamblri cu joc, fie asamblri cu strngere (fig. 1.7.) [1]

Fig.1.7. Ajustaj intermediar ( de trecere)

Jocul efectiv va fi cuprins ntre zero i valoarea maxim iar strngerea efectiv deasemeni, ntre zero i valoarea maxim (1.16.):

Tolerana algebric a ajustajelor intermediare (1.17.): [1], [8]

1.4. SISTEME DE AJUSTAJE I ALEGEREA SISTEMULUI DE AJUSTAJE

Pentru a obine cele trei tipuri de ajustaje se poate actiona n dou moduri [1], [3-6], [10-11], [13]

a) Mentinnd constant pentru o anumit dimensiune nominal poziia cmpului de toleran a alezajului (TD) i variind convenabil poziia cmpului de tolerane al arborelui (Td), se obin ajustaje n sistemul alezaj unitar (fig.1.8.a)

b) Mentinnd constant pentru o anumit dimensiune nominal poziia cmpului de toleran al arborelui (Td) i variind convenabil poziia cmpului de toleran al alezajului (TD) se obin ajustaje n sistemul arbore unitar (fig.1.8.b)

Fig.1.8. Sistemul de ajustaje

a) alezaj unitar; b)arbore unitarObservaii: 1) Pentru sistemul alezaj unitar se consider cmpul de toleran cu Ai = 0, AS = TD;

2) Pentru sistemul arbore unitar se consider cmpul de toleran cu aS = 0 ,

ai = -Td:

3)Pentru ajustajele pieselor necilindrice (plane) se pot extinde (aplica) aceleai noiuni:

Dei din punct de vedere funcional cele dou sisteme de ajustaje sunt echivalente, alegerea unuia sau altuia se va face avnd n vedere att latura constructiv ct i cea tehnologic. n general, n construciile de maini, pentru piese mici i mijlocii se utilizeaz sistemul alezaj unitar, acesta punnd mai puine probleme tehnologice, prelucrarea n acest sistem avnd o eficien economic sporit (mai puine scule speciale, mijloace de verificare mai ieftine, alezajele se prelucreaz mai greu).sunt ns situaii cnd din punct de vedere constructiv, se impune folosirea sistemului arbore unitar: la utilizarea barelor calibrate i trase far prelucrri ulterioare prin achiere, la folosirea organelor de maini standardizate precum inelul exterior al rulmenilor (ce se execut ntodeauna in sistemul arbore unitar) .[1]

1.5. UNITATE DE TOLERAN. CALITI, CLASE DE PRECIZIE

La executarea arborilor i alezajelor pe maini unelte practica arat c exist o legtur foarte strns ntre valoarea diametrului acestora i tolerana la care pot fi executate n condiii economice (1.18) : [3-5], [8-11]

[m]

n care:

TD,d tolerana economic efectiv msurat [m]

D, d diametrul alezajului sau arborelui [mm]

C - coeficientul tehnologiei de prelucrare ( strunjire, rectificare)

C1(D sau d) nglobeaz erorile de msurare (deformaii elastice ale piesei, verificatoare; deformaii termice, e.t.c), proporionale cu diametrul msurat

C1 = 0,001

X = 2,5 ( se adopta xmediu = 3)

Se adopt ca tehnologie de baz prelucrarea prin achiere a arborilor cilindrici, pentru care C = 0,45. ca urmare, celelalte tehnologii se compar cu tehnologia de baz luat ca unitate de precizie.

Deci, lund ca unitate de toleran expresia (1.19): [1-2], [6], [11]

(D sau d) [m]

Marimea toleranei pentru o prelucrare oarecare va fi (1.20):

TD,d = a i

n care:

a numrul unitilor de toleran

i unitatea de toleran

Adoptarea unei uniti de toleran funcie de dimensiune se justific intruct precizia de prelucrare economic variaz cu dimensiunea. n felul acesta numrul de uniti de toleran pentru toate dimensiunile la care se cere aceast precizie va fi acelai. (fig. 1.9.)

Fig.1.9. Graficul variaiei toleranei funcie de

dimensiunea pentru aceeai clas de precizie

Observaie: Cu ct dimensiunile cresc, cu att intervalele sunt mai largi

n practic unitatea de toleran nu s-a calculat pentru fiecare dimensiune nominal ci pentru intervale de dimensiuni, aceeai unitate fiind valabil pentru toate dimensiunile cuprinse n acelai interval. De aceea, n formula unitii de toleran, n locul valorii dimensiunii D (d) se introduce media geometric a limitelor intervalului de dimensiuni n care se afl dimensiunea respectiv (1.21): [9]

; (1.21)

Precizia prescris la executarea unui organ de maina depinde de rolul lui funcional. De exemplu una va fi precizia unui mner acionat manual i alta va fi precizia unui fus care urmeaz s se roteasca intr-un alezaj.

Ca urmare, precizia de prelucrare a diferitelor organe de maini a fost inclus ntr-un numr de caliti sau clase de precizie. Fiecare calitate este caracterizat printr-un numr de caliti sau clase de precizie. Fiecare calitate este caracterizat printr-un anumit numr de uniti de tolerana. Acesta este un numr adimensional, fiind un indicator absolut al preciziei de prelucrare a unei piese . [1]

Observaie: din relaia TD,d = a i, se poate trage urmtoarea concluzie:

1) dou dimensiuni egale executate in dou clase de precizie diferite, vor avea tolerane diferite (1.22):

(1.22)

2)dou dimensiuni aflate n intervale diferite, executate n aceeai clas de precizie vor avea tolerane diferite (1.23):

(1.23)

Alegerea calitii ( preciziei) n care urmeaz s funcioneze organul de main este de mare importan, att din punct de vedere funcional ct i din punct de vedere tehnologic, ultimul n legtur cu preul de cost al prelucrrii ( care variaz dup o curb hiperbolic n funcie de valoarea toleranei, conform fig. 1. 10. ) [2-6], [9]

Fig.1.10. Variaia costului n funcie de

mrimea toleranei de execuie

Deci, tolerana se determin innd seama de factorul funcional i se alege la valoarea maxim care asigur funcionarea piesei n bune condiii. Nu se va alege niciodat o toleran mai mic dect este necesar, chiar atunci cnd exist la dispoziie utilajul corespunztor deoarece s-ar produce o crestere artificial a costului de execuie a piesei respective. Practica a demonstrat c tehnologia de execuie pe maini unelte a diferitelor piese devine cu att mai complicat i mai scump cu ct piesa are dimensiuni mai mari i tolerane mai mici. [2]

La alegerea mrimii toleranei trebuie s se aib n vedere i uzura ce poate avea loc n timpul funcionrii piesei, uzur ce poate mri jocul iniial, scond repede piesa din limitele dimensiunilor admise pentru buna funcionare.

2 . SISTEMUL ISO DE TOLERANE I AJUSTAJE

Sistemul ISO de tolerane i ajustaje este cel mai modern, mai cuprinzator i mai raional sistem de tolerane, care dei complex, are o larg aplicabilitate practic, permind o selecie corespunztoare a ajustajelor. [ 1 ], [ 13 ] n plus, n acest sistem, pe baza legilor lui de calcul ( toleranele fundamentale i asezarea cmpurilor de toleran ) se pot face extinderi pentru a acoperi anumite nevoi speciale.

Sistemul ISO de tolerane i ajustaje are cateva caracteristici eseniale i anume:

2.1.AMPLASARE I SIMBOLIZAREA CMPURILOR DE TOLERAN

Simbolizarea cmpurilor de toleran pentru alezaje se face cu una sau dou litere mari, iar a cmpurilor de tolerane pentru arbori cu una sau doua litere mici, fig .2 .1.a,b: ( literele I, L, O, Q, W, respectiv i, l, o, q, w nu sunt utilizate) . [ 1], [ 4 ], [ 9 ], [ 13 ]

Fig.2.1. Poziiile cmpurilor de toleran

Literele H i h corespund aezrii cmpului de toleran pe linia zero, deasupra i respectiv dedesubtul acesteia. Pentru o anumit dimensiune nominal poziia cmpului de toleran a alezajelor i arborilor fa de aceasta este dat de abaterile fundamentale (Af pentru alezaje; af pentru arbori ) .

Abaterile fundamentale sunt abaterile cele mai apropiate de dimensiunea nominal. [ 1 ]

Se observ din figurile anterioare c pentru cmpurile de toleran situate deasupra dimensiunii nominale, abaterile fundamentale sunt Af = Ai , af =ai, iar pentru cmpurile de toleran situate deasupra dimensiunii nominale, abaterile fundamentale sunt Af = As ,af =as

Pentru cmpurile care sunt intersectate de dimensiunea nominal, abaterea fundamental se ia egal cu abaterea cea mai apropiat de linia zero . [ 1 ], [ 9 10 ], [ 13 ]

Cunoscndu-se abaterea fundamental i tolerana (marimea cmpului de toleran ) celelalte abateri se pot determina cu relaiile ( 2.1 ):

TD = AS Ai As = Ai +TD Ai= As - TD

Td = as ai as = ai + Td ai = as - Td

Se observ c n sistemul ISO sunt 28 de cmpuri de toleran pentru alezaje i 28 de cmpuri de toleran pentru arbori .2.2. CALITI (CLASE DE PRECIZIE) I UNITATE DE TOLERAN N SISTEMUL ISO

Sistemul ISO cuprinde 18 calitii sau clase de precizie notate cu cifre arabe: 01; 0; 1; 2; 3 .....; 16, in ordine descrescnd a preciziei. Toleranele corespunztoare claselor de precizie se noteaz astfel: IT01; IT0; IT1; IT2; IT3; ...; IT16 in care IT este tolerana internaional. [1-2], [9], [13]

Sistemul ISO avnd 18 caliti i 28 de aezri ale cmpurilor de toleran, cuprinde astfel n total 504 variante ale cmpurilor de toleran pentru alezaje i arbori .Rrecomandarea ISO 286 1962, restrnge aceste variante la cazurile uzuale: 107 pentru alezaje i 113 pentru arbori . Practic aceast restrngere poate fi extins mai mult, n acest sens existnd recomandri i standarde . [ 9 ], [ 13 ].

Utilizarea claselor de precizie se poate vedea in fig.2.2: [ 2 ], [ 4-5 ], [ 8-10]

Fig.2.2. Utilizarea preciziilor ISO

Unitaile de toleran (toleranele fundamentale) n sistemul ISO s-au calculat astfel:

a) Dimensiuni pn la 500 mm

Toleranele fundamentale pentru calitile 5 16 se detemin cu relaia (2.2): [1-2], [4], [9], [13]

IT = a i (2.2)

n care:

a numrul unitilor de toleran

i unitatea de toleran calculat cu relaia (2.3):

i = 0,45 [m](2.3)

n care:

D media geometric a limitelor intervalului de dimensiuni

Pentru calitile 01, 0, 1, 2, 3, 4, toleranele fundamentale se determin cui relaii specifice.

b) Dimensiuni peste 500 pn la 3150 mm

Toleranele fundamentale pentru calitile 7 16 se determin cu relaia (2.4):

IT = a I (2.4)

iar unitatea de toleran I se calculeaz (2.5): [1-2], [4], [9], [13]

I = 0,004 D + 2,1 [m]

Observaie: n sistemul ISO, pentru o anumit dimensiune nominal poziia unui anumit camp de toleran fa de dimensiunea nominal este constant indiferent de clasa de precizie (fig. 2.3.)

Fig.2.3. Poziia cmpului de toleran

funcie de clasa de precizie

2.3. BAZA SISTEMULUI DE TOLERANE

Cele trei tipuri de ajustaje (cu joc, intermediare i cu strngere) pot lua natere n dou moduri: [1], [8-9], [13]

a) cu baza n sistemul alezaj unitar

b) cu baza n sistemul arbore unitar

Literele H i h corespund aezrii cmpului de toleran pe linia zero, deasupra i respective dedesubtul acesteia. Deci, cmpul H, avnd Ai = 0 va reprezenta simbolul cmpului de toleran pentru sistemul alezaj unitar, iar cmpul h avnd as = 0 va reprezenta simbolul cmpului de toleran pentru sistemul arbore unitar.

Vom avea: [3], [5-6]

a) n sistemul alezaj unitar:

ajustaje cu joc: H/a; H/b; H/c; H/cd; ... ;H/h (H/a; H/b; H/c jocuri termice)

ajustaje intermediare: H/j; H/jS; H/k; H/m; (H/n; H/p; H/r)

ajustaje cu strngere ((H/n; H/p; H/r); H/s; :H/za; H/zb; H/zc

b) n sistemul arbore unitar:

ajustaje cu joc: A/h; B/h; C/h; CD/h; ;H/h (A/h; B/h; C/h jocuri termice)

ajustaje intermediare: J/h; JS/h; Kh; M/h; (N/h; P/h; R/h)

ajustaje cu strngere: (N/h; P/h; R/h; S/h; ZA/h; ZB/h; ZC/h

cmpurile N, P, R si n, p, r formeaz ajustaje cu strngere la precizii mari i ajustaje intermediare la precizii mici, dup cum se vede n fig. 2.4: [1], [13]

Fig. 2.4. Ajustajul H/p

Notarea pe desen a ajustajelor se face sub form de fracie dup dimensiunea nominal, la numrtor trecndu-se simbolul cmpului de toleran urmat de clasa de precizie a alezajului, iar la numitor simbolul cmpului de toleran urmat de calsa de precizie a arborelui.

Exemple: 100 H8/f7 (n sistemul alezaj unitar)

100 F7/h8 (n sistemul arbore unitar)

Prezena simbolului H la numertor i un altul, oarecare, la numitor arat c este vorba de sistemul alezaj unitar, iar prezena simbolului h la numitor i a altuia, oarecare, la numartor, arat c este vorba de sistemul arbore unitar. Simbolul H/h nu definete sistemul.

Pentru acoperirea unor nevoi speciale se pot forma ajustaje combinate, care s nu fac parte din niciunul din cele dou sisteme. (Exemplu: M7/k6).

2.4. REGIMUL DE TEMPERATUR I CONTROL

Valorile sau abaterile efective ale dimensiunilor determinate prin msurare sau control sunt considerate c atare numai dac, conform ISO, n timpul msurrii sau controlului, temperatura piesei care se masoar, a mijlocului de msurare i a mediului nconjurtor este egal cu temperatura de rferin de 200 C. n funcie de precizia de msurare necesar se admit abateri de la temperatura de referin, care n mod obinuit pot avea limite de la 0,1 0C la 1 0C (n cazuri deosebite sub 0,1 0C sau peste 1 0C ). Abateri de temperatur mai mari dect cele admise pot conduce la apariia unor erori mari care denatureaz grav rezultatele msurtorilor.

Cnd este necesar, se aplic diferite msuri de asigurare a temperaturii de referin standardizate (exemplu: termostarea naperilor sau rcirea pieselor), fie c se calculeaz erorile datorate diferenei fa de temperatura de referin i se aplic coreciile respective. [1], [8-9], [13]

De exemplu, n cazul unor ajustaje cu joc sau cu strngere, diferenele ji , si dintre jocul, respectiv strngerea la temperatura de regim i valorile lor.Temperatura de referint se calculeaz cu relaiile (2.6.):

n care:

N dimensiunea nominal a ajustajului

- coeficienii de dilatare liniar ai materialelor alezajului respectiv arborelui

- diferenele dintre temperatura de regim a alezajului respectiv arborelui i temperatura de referin

= tD -

Pentru a corecta valoarea unei dimensiuni msurate oarecare se utilizeaz relaia (2.7.) :[2]

n care:

lN valoarea nominal a dimensiunii

- coeficienii de dilatare termic liniar ai piesei respective ai mijlocului de msurare

Corecia va fie egal n valoare absolut dar de semn contrar cu eroarea calculat cu relatia de mai sus.

2.5 INDICAII PRIVIND ALEGEREA PRECIZIEI I AJUSTAJELOR

Stabilirea preciziei de execuie a pieselor i alegerea ajustajelor se face n concordan cu cerinele funcionale imouse precum i cu posibilitile tehnologice realizate, urmrindu-se in acelai timp, economicitatea prelucrrii sau asamblrii.

2.5.1. Ajustaje cu joc

Se utilizeaz atunci cnd piesele asamblate execut, una fa de alta, n timpul funcionrii, micri de rotai sau/i translaie sau cnd piesele se monteaz sau se demonteaz des sau se nlocuiesc frecvent. Mrimea toleranelor la dimensiuni (precizia dimensional) i mrimea jocurilor n asamblare se stabilesc n funcie de mrimea i caracterul solicitrilor, de vitez relativ dintre elementele asamblrii, de durata micrilor, lungimea asamblrii, frecvena nlocuirilor, regimul de temperatur i ungere, e.t.c. [1-3], [6-7]

2.5.2. Ajustaje intermediare

Se utilizeaz pentru asigurarea unei centrri precise a arborelui n alezaj, pentru obinerea de imbinri etanse i pentru cazurile n 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 mbinrii este necesar s se prevad elementele de siguran (tifturi, pene e.t.c.).

O problem important la aceste ajustaje este cea a cunoaterii probabilitii jocurilor i strngerilor ce apar la asamblare. Ajustajul probabil se consider acel joc sau acea strngere 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 n standard sunt pentru ipoteza ca procesul de producie este reglat n consecin, n caz contrar probabilitatea ajustajului calculndu-se funcie de dimensiunea la care se consider reglat procesul tehnologic. [1-3], [6-7]

2.5.3. Ajustaje cu strngere

Se folosesc acolo unde la anumite solicitari i temperaturi de regim, imobilitatea relativ a pieselor conjugate se realizeaz far utilizarea unor elemente suplimentare de fixare. Prin strngere, pe suprafeele de contact se creaz o stare de tensiuni proportional cu marimea strngerii. Din cauza deformrii materialului pieselor i a dificultailor de montare i demontare, aceste ajustaje se prescriu atunci cnd, pn la sfritul perioadei de funcionare nu este necesar demontarea pieselor asamblate.

n general, cu ct solicitrile mecanice i termice ale asamblrii sunt mai mari, cu att strngerile trebuie luate mai mari. La proiectarea acestor ajustaje se va avea n vedere faptul c, n urma amplasarii rugozitailor strngerea efectiva va fi mai mic dect cea calcul pe baza diferenei dimensiunilor efective . [1], [3], [7]

Dup modul de obinere a strngerii deosibim: [2]

1) ajustaje cu strngere longitudinal, la care presarea se face la temperatura ambiant, arborele fiind mpins n direcie axiala (fig. 2.5.a)

2) ajustaje cu strngere transversal, la care apropierea suprafeelor celor dou piese conjugate se face perpendicular la axa acestora, dup ce piesele au fsot montate cu joc una in alta. Jocul rezult fie prin nclzirea piesei cuprinztoare, care la racire va strnge piesa din interior, fie prin racirea piesei cuprinse care, la incalzire se dilat.(fig. 2.5. b,c)

3) ajustaje cu strngere longitudinal i transversal

Fig.2.5. Diferite metode de obinere a ajustajelor cu strngere

Se recomand, att la ajustajul cu strngere longitidinal ct i la cel cu strngere transversal s se prevad o teire conic a piesei cuprinse pentru usurarea montajului i evitarea concentratorilor de tensiuni la capatul piesei interioare.

Manualele de rezistenta materialelor i organe de maini, precum i unele lucrri de tolerane se ocup n detaliu de calculul nbinrilor presate.

n principal, alegerea preciziei i ajustajelor (cu joc, cu strngere sau intermediare) se poate face pe dou ci:

a) Pe baza recomadarilor oferite de literatura de specialitate (standarde, tratate, norme, instruciuni) pentru fiecare domeniu al construciilor de maini [1]

b) A doua modalitate, aplicat mai ales la proiectarea i realizarea unor produse noi const n urmatoarele: n funcie de destinaie, parametrii funcionali i condiiile de exploatare ale produsului, pentru fiecare asamblare alezaj-arbore se calculeaz (dup determinarea sau stabilirea dimensiunii nominale) jocul sau strngerea necesare la asamblare i la funcionarea n regim. Se impune ca proiectantul s calculeze nu o singura valoare (de exemplu cea teoretic necesar) a jocului sau strngerii ci valorile limita ntre care pot fi cuprinse jocurile sau strngerile efective astfel ncat s permit funcionarea normal a pieselor n condiiile fixate. Avnd valorile limit ale jocurilor i strngerilor se calcule tolerana ajustajului cu relaiile (1.11; 1.14; 1.17):

Taj = Jmax Jmin = TD + Td

Tas = Smax - Smin = TD + Td

Tai = Jmax + Smax = TD +Td

Din aceste relaii se pot detemina toleranele alezajului (TD) i arborelui (Td), considrndu-se fie cu valori egale, fie adoptndu-se pentru alezaj o toleran mai mare cu una pan la cel mult dou clase de precizie, cunoscut fiind faptul c alezajele se prelucreaz mai greu ca arborii. [1] dup ce s-au determinat toleranele TD si Td, se adopt un ajustaj standardizat n unul din sistemelor de ajustaje (alezaj sau arbore unitar).

2.6. TOLERANELE DIMENSIUNILOR LIBERE

Cotele fr indicaii de tolerane pe desen sunt cote de importan secundar denumite cote sau dimensiuni libere.

Ele aparin unor suprafee care nu formeaz ajustaje, deci nu intr n contact funcional cu alte suprafee, sau nu sunt componente importante ale lanurilor de dimensiuni. Trebuie menionat totui c aceste cote influenteaz greutatea, gabaritul precum i estetica produselor.

Pentru definirea preciziei dimensinale i geometrice a acestor cote, ale pieselor sau ansamblurilor prelucrate prin aschiere, se face apel la STAS 2300 88.

Notarea pe desen a toleranelor genereale se face prin nscrierea termenului tolerane urmat de simbolurile toleranelor generale dimensionale (conform tabelelor 1...4 din STAS) i toleranelor generale geometrice (conform tabelelor 5...7 din STAS). Exemplu de notare a toleranelor generale dimensionale n clasa de precizie m i a toleranelor generale geometrice n clasa de prercizieS:

Tolerane mS conform STAS 2300 88

STAS-ul prevede patru clase de precizie simbolizate cu litere mici: f, m, c, v pentru toleranele generale dimensionale i patru clase de precizie pentru toleranele generale geometrice notate cu litere mari: R, S, T, U, indicnd n funcie de dimensiune i de clasa de precizie aelas, abaterile limit admise.

n mod obinuit abaterile acestor suprafee nu se verific, exceptnd anumite situaii, n care, cu acordul parilor, ele se pot verifica prin sodaj, pentru a se stabili dac gradul de execuie a fost respectat.

3. PRECIZIA GEOMETRIC A ORGANELOR DE MAINI

3.1. PRECIZIA FORMEI GEOMETRICE A SUPRAFEELOR

3.1.1. Clasificare

Conform STAS 5730/1 85 abaterile de form ale unei suprafee se mpart n (fig. 3.1.):

Fig.3.1. Abateri geometrice de form

Abateri de ordinul 1 sau abateri macrogeometrice. n general aceste abateri sunt acelea pentru care raportul dintre pas i amplitudine este mai mare de 1000 (3.1):

PF / AF > 1000

Abateri de ordinul 2 sau ondulaii . pentru care raportul dintre pas i amplitudine satisface relaia (3.2):

50 Pw / Aw 1000

Abateri de ordinul 3 si 4 sau microgeometrice (rugozitatea suprafeelor), pentru care trebuie s se respecte relaia (3.3):

PR / AR < 50

Abaterile de ordinul 3 sunt cele care au un caracter periodic sau pseudoperiodic (striaii, rizuri) iar cele de ordin 4 sunt cele ce au un caracter neperiodic (goluri, pori, smulgeri de material, urme de scula, e.t.c.).

3.1.2 Precizia formei macrogeometrice

Forma geometric a suprafetelor este impus, c i dimensiunile, de condiiile funcionale ale pieselor i produselor finite. Dar, imperfeciunea sistemului tehnologic (M. U. S. D. P.), ca i neuniformitatea procesului de prelucrare , provoaca modificarea formei geometrice de la o piesa la alta, precum i fa de forma geometric luat ca baz de comparaie. Aceste modificri se stabilesc i se trateaz prin asa numitele abateri de form. [1-4], [6], [8-11], [13]

DEFINITII:

Suprafaa nominal (geometric) este suprafaa reprezentat pe desen, definit geometric prin dimensiunile nominale, fara nici un fel de abateri de form.

Profil nominal (geometric) este conturul rezultat prin intersecia suprafeei nominale cu un plan convenional, definit n raport cu aceast suprafa.

Suprafaa real este suprafaa care limiteaz corpul respectiv i l separ de mediul nconjurtor.

Profil real este intersecia dintre o suprafa real i un plan cu orientare dat, sau interecia dintre doua suprafete reale (muchie real).

Suprafaa efectiva este suprafaa obinut prin msurarea, apropiat ca form de suprafaa real.

Profil efectiv este profilul obinut prin msurare, apropiata ca form de profilul real.

Suprafaa adiacent este suprafaa de form dat, tangent la suprafaa real (efectiv) dinspre partea exterioar a materialului piesei, i asezat astfel nct distana maxim fa de aceasta s fie minima n limitele suprafeei de referin.

Profil adiacent este profilul de form dat, tangent la cel real (efectiv) dinspre partea exterioar a materialului piesei i asezat astfel nct distana maxim fa de acesta s fie minim n limitele lungimii de referin.

Observaie:

Suprafaa sau profilul adiacent are aceeai form cu suprafaa sau profilul nominal, n schimb, n timp ce acesta din urm avnd poziia determinat de cotele nominale poate sau nu s se afle n cmpul de toleran al piesei, suprafaa sau profilul adiacent este situat ntodeauna n cadrul cmpului de toleran.

Suprafaa sau lungimea de referin este suprafaa sau lungimea n interiorul careia se determin abaterea de la form data suprafei, respectiv de la form dat profilului.

Observaie:pentru o anumit suprafa sau lungime de referin exist o sigur suprafa respectiv profil adiacent , toate celelalte care nu ndeplinesc condiia de adiacen numindu-se suprafee sau profile tangente.(fig.3.2.)

h1 = ha < h2 = ht

Fig.3.2. Profilul adiacent

Abaterea de la form este abaterea formei suprafeei (profilului) reale fa de forma suprafeei (profilului) adiacent (e) . mrimea acesteia se determin ca fiind distana maxim dintre suprafaa sau profilul adiacent i suprafaa sau profilul efectiv, msurat n limitele suprafeei , respectiv profilului de referin.

Abaterea limit de form este valoarea maxim admis a abaterii de form (valoarea minim este zero) .

Tolerana de form este zona delimitat de abaterea limit de form i egal cu aceasta.

Observaie: Abaterea de form se determin ntodeauna dup normala la suprafaa sau profilul adiacent n punctul considerat.

Cazuri particulare de suprafee i profile adiacente:

a) Cilindrul adiacent este cilindrul cu diametru minim, circumscris suprafeei cilindrice exterioare reale la piesele de tip arbore, sau cilindru cu diametrul maxim, nscris suprafeei cilindrice interioare reale la piesele de tip alezaj, n limitele lungimii de referin.

b) Cerc adiacent este cercul cu diametru minim circumscris seciunii transversale a suprafeelor exterioare reale la piesele de tip arbore, sau cercul cu diametru maxim nscris n sectiunea transversal a suprafetelor interioare reale la piesele de tip alezaj .

c) Plan adiacent este planul tangent la suprafaa real, asezat astfel nct distanta maxim fa de acesta s fie minim n limitele suprafeei de referin .

d) Dreapta adiacent este dreapta tangent la profilul real i asezat astfel nct distana maxim fa de acesta s fie minim n limitele lungimii de referin.

3.1.2.1. Abateri de form

n cele ce urmeaz sunt descrise abaterile de form. Ct privete abaterile limit de form , aa cum am artat mai sus, acestea sunt limitate de toleranele de form care conform STAS 7385/1-85 fac parte din categoria toleranelor geometrice.[1-6], [8-10], [13], [22]

1) ABATEREA DE LA FORMA DAT SUPRAFEEI "AFS" (STAS 7391/1-74)

Reprezint cazul cel mai general al abaterilor de form. (fig.3.3)

Fig.3.3 . Abaterea de la forma dat a suprafeei AFS2) ABATEREA DE LA FORMA DAT A PROFILULUI "AFf" (STAS 7391/1-74)

Secionand o suprafa de form oarecare cu un plan perpendicular pe suprafaa adiacent, se obine abaterea de le form dat a profilului dupa direcia de secionare considerat. (fig.3.4.)

Fig.3.4. Abaterea de la form dat a profilului AFf

3) ABATEREA DE LA CILINDRITATE "AFl" ( STAS 7391/1-74) (fig.3.5.)

Fig.3.5. Abaterea de la cilindricitate

a) cilindru exterior; b) cilindru interior

Cazuri particulare ale abaterii de la circularitate (fig.3.6.):

Fig.3.6. Forme ale abaterii de la circularitate

(a-forma de manson sau butoi; b-forma de sa; c-conicitate; d- curbare)

4)ABATEREA DE LA CIRCULARITATE "AFC" (STAS 7391/1-74) (fig.3.7.)

Fig.3.7. Tolerana la circularitate TFC

Cazuri particulare ale abaterii de la circularitate:

a) Ovalitatea (fig.3.8.)

OV = dmax dmin = 2AFC

b) Poligonalitatea (fig.3.9.) Fig.3.8. Ovalitatea

Fig.3.9. Abaterea de la circularitate

a) numr par de laturi ; b) numr impar de laturiObservaie: n cazul poligoanelor cu un numr impar de laturi, dimensiunea transversal masurat n oricare direcie este aproximativ constant iar abaterea de la circularitate se poate evidenia numai prin bazarea piesei ntre vrfuri sau pe prisme.5)ABATEREA DE LA PLANITATE "AFP" (STAS 7391/1-74) (fig.3.10.)

(3.10)

Fig.3.10. Abaterea de la planitate AFPCazuri particulare (fig.3.11.):

Fig.3.11. Forme ale abaterii de la planitateaa)concavitatea; b) convexitatea

6) ABATEREA DE LA RECTILINITATE "AFr" (STAS 7391/1-74) (fig.3.12.)

Fig.3.12. Abaterea de la rectilinitate AFr

Cazuri particulare (fig.3.13.):

Fig.3.13. Forme ale abaterii de la rectilinitate

a) concavitate b) convexitate3.1.2.2. nscrierea toleranelor de form pe desene

Simbolurile pentru toleranele de form conform STAS 7385 85 sunt urmtoarele (tabelul 3.1): [1-2], [8-9], [11], [13]

Pe desenele de execuie ale pieselor, datele cu privire la toleranele de form se nscriu ntr-un cadru dreptunghiular mpartit n dou sau trei casue trasat cu linie mijlocie continu. n casua din stnga se trece simbolul grafic al toleranei, iar n cealalt (sau celelalte) se trece valoarea toleranei n milimetri, raportat la toat suprafaa (lungimea) sau numai la o anumit suprafa (lungime) de referin. Cadrul cu toleran de forma se leag de suprafaa la care se refer printr-o linie de indicaie terminat cu o sgeat. [1-2], [8-9], [13]Tabelul 3.1

Denumirea toleraneiSimbolul

literalgrafic

Tolerana la forma dat a suprafeeiTFs

Tolerana la forma dat a profiluluiTFf

Tolerana la cilindricitateTFl

Tolerana la circularitateTFc

Tolerana la planitateTFp

Tolerana la rectilinitateTFR

Cteva exemple de nscriere a toleranelor de form se dau n fig.3.14:

Fig.3.14. Exemple de nscriere pe desen a toleranelor de form

a) la circularitate, de 0,02 mm n orice seciune la exteriorul bucei; b) la cilindricitate, de 0,01 mm pe lungimea de 100 mm a suprafeei respective; c) la rectilinitate, de 0,04 mm pe orice lungime de 100 mm a suprafeei date; d) la planitate, de 0,06 mm pe toat suprafaa piesei; e) la forma profilului sablonului, de 0,02 mm n orice seciune paralel cu planul de proiecie; f) la forma suprafeei date, de 0,03 mm n orice seciune;

3.1.3 Ondulaia suprafeelor

Ondulaia suprafeelor este o abatere geometric de ordinul 2 pentru care are loc relaia (3.2) : 50 Pw / Aw 1000. principalul parametru de apreciere a ondulaiei este adncimea medie WZ n cinci puncte , care este egal cu media aritmetic a cinci nlimi maxime ale ondulaiei determinate n limitele a cinci lungimi de baz egale (fig.3.15.) [2-3], [8-9], [11]

lw1 = lw2 = lw3 = lw4 = lw5

Fig.3.15. Ondulaia suprafetelor

Wz = w1 + w2 +w3 + w4 +w5

Ondulaia se prescrie numai cnd acest lucru este absolut necesar din punct de vedere funcional, sau cnd, prin procedeul de prelucrare aplicat, este posibil generarea ei.

Cauzele apariiei ondulaiei pot fi: abaterile de forma ale tiului sculei, vibraiile de joas frecven ale sculei sau ale mainii unelte, e.t.c. [1], [8-9], [11]

Valorile, n m, recomandate pentru adancimea medie a ondulaiei Wz dup STAS 5730/2 -85 sunt date n tabelul 3.2:

Tabelul 3.2

0,10,20,40,81,63,26,312,52550100200

3.1.4. Rugozitatea suprafeelor

3.1.4.1. Generaliti. Definiii

Rugozitatea suprafeelor reprezint ansamblul microneregularitailor de pe suprafaa unei piese, cu pas relativ mic n raport cu adncimea (3.3): PR / AR < 50.

Conform STAS 5730/1 85, rugozitatea este considerat fie abaterea geometrica de ordin 3 (cand are caracter periodic sau pseudoperiodic:striaii, rizuri), fie de ordinul?? (cnd are caracter neperiodic: smulgeri de material, urme de scule, goluri pori, e.t.c.).[1-2],[8], [13] Rugozitatea se datorete micrii oscilatorii a varfului sculei, frecrii dintre varful acesteia i suprafaa piesei, vibraiilor de nalt frecven ale sculei i mainii unelte, e.t.c. existena microneregularitailor pe suprafeele pieselor prezint n condiii funcionale mai severe o serie de dezavantaje: micoreaz suprafaa efectiva de contact, nrautaeste condiiile de funcionare i frecare ale pieselor, constituie concentratori de tensiuni care duc la scaderea rezistenei la oboselal, constituie amorse de coroziune electrochimic, scade etaneitatea, modific (prin tocirea vfurilor) dimensiunile efective ale pieselor implicit caracterul ajustajelor.[1] Pe de altparte, absen microregularitalor, mennerea peliculei de ulei pe suprafele contact se realizeaz extrem de greu la o ungere normal. n acest sens, meninerea peliculei este mai bun atunci cnd viteza relativ dintre suprafee este normal pe direcia de orientare a rugozitii. [1]

Practic suprafeele n contact trebuie s aib o rugozitate optim care se stabilete corespunztor condiiilor de funcionare (viteza de deplasare, marimea suprafeei de contact, marimea i caracterul solicitrilor , precizia dimensional, e.t.c.)

Aprecierea rugozitii suprafeelor se poate face pe baza mai multor sisteme, cele mai uzulale fiind urmtoarele: [1-4]

-sistemul liniei medii (M)

-sistemul liniei nfurtoare (E)

-sistemul liniei adiacente (A)

-sistemul diferenelor variabile

n sistemul liniei nfurtoare (E), evaluarea numeric a rugozitii suprafeelor se face n raport cu linia care nfsoar, n exteriorul, profilul real i care se obine prin parcurgerea profilului cu ajutorul unui palpator cu raza de curbur mare: centrul palpatorului descrie o traiectorie, care deplasat cu valoarea razei palpatorului, reprezint linia nfurtoare. Pentru evaluarea rugozitii, profilul real este parcurs de un al doilea palpator cu raza de curbur foarte mic astfel nct s se nscrie ntre microneregularitai. Se obine astfel profilul efectiv. Determinarea rugozitii se va face, msurndu-se perpendicular pe profilul geometric abaterile profilului efectiv n raport cu linia nfsurtoare.

3.1.4.2. Sistemul liniei medii (M)

Este cel mai cunoscut i utilizat pe plan internaional. n cadrul acestui sistem ca linie de referin pentru evaluarea rugozitii este aleas linia medie (M) a profilului, sau o linie echidistant cu aceasta. (fig.3.16.) [1-4], [6-11], [13]

Fig.3.16. Parametrii de rugozitate n sistemul liniei mediiDEFINIII:

Linia medie a profilului (m) este linia care are forma profilului nominal i care, n limitele lungimii de baz, mparte profilul efectiv astfel nct suma ptratelor ordonatelor(y1,y2,.....,yn) profilului n raport cu aceast linia s fie minim, respectiv (3.13):

minim

Lungimea de baz (l) este lungimea liniei de referin aleas convenional pentru a defini rugozitatea far influiena celorlalte abateri geometrice.

Linia exterioar a profilului (e) este linia paralel cu linia medie, care n limitele lungimii de baz , trece prin punctul cel mai nalt al profilului efectiv (nu se iau n consideraie proeminenele cu caracter ntmplator, constituind excepie evident).

Pasul neregularitilor (s) este distana ntre punctele cele mai de sus a doua proeminene consecutive ale profilului efectiv.

Pentru determinarea cantitativ a rugozitii, n sistemul M se folosesc n principal, urmtorii parametri caracteristici:

-Abaterea medie aritmetic a rugozitii (Ra), respective media aritmetic a valorilor absolute ale ordonatelor profilului efectiv fa de linia medie considerat ca origine (3.14):

(3.14)

sau aproximativ (3.15):

(3.15)

n care (3.16):

(3.16)

reprezint adncimea de nivelare a rugozitii.

-Adancimea medie n 10 puncte a rugozitii (Rz), respective diferena ntre media aritmetic a ordonatelor celor mai de sus cinci proeminene i a ordonatelor celor mai de jos cinci goluri ale profilului efectiv, msurate n limitele lungimii de baz, de la o dreapt paralel cu linia medie i care nu intersecteaz profilul (fig.3.17.):

Fig.3.17. Determinarea adncimii medii a rugozitii Rz

(3.17)

-Adancimea toatal a rugozitii (Rmax) , respective distana pe axa ordonatelor, ntre punctul cel mai nalt i punctul cel mai de jos ale profilului (3.18):

Rmax = (YR)max (YR)min (3.18)

Sau, mai simplu distana dintre liniile exterioare i interioare ale profilului.

Observaie: ntre parametrii Rz i Ra exist o relaie de coresponden de forma(3.19):

(3.19)

Valorile numerice, n mm, lungimii de baz l, sunt date n tabelul 3.3:

Tabelul 3.3

0,080,250,802,5825

Valorile numerice, n m, ale parametrilor Ra, Rz, i Rmax, dup STAS 5730/2 85, sunt date n tabelul 3.4

Tabelul 3.4.RaRa, RmaxRa

Ra, RmaxRa

Ra, RmaxRa

Ra, Rmax

0,008

0,01

0,012

0,016

0,02

0,025

0,032

0,04

0,05

0,063

0,080,025

0,032

0,04

0,05

0,063

0,08

0,1

0,125

0,16

0,2

0,25

0,320,1

0,125

0,16

0,2

0,25

0,32

0,4

0,5

0,63

0,8

1

1,250,4

0,5

0,63

0,8

1

1,25

1,6

2

2,5

3,2

4

51,6

2

2,5

3,2

4

5

6,3

8

10

12,5

16

206,3

8

10

12,5

16

20

25

32

40

50

63

8025

32

40

50

63

80

100

125

160

200

250

320

400100

125

160

200

250

320

400

500

630

800

1000

1250

1600

-Pasul mediu al rugozitii (S) (3.20)

(3.20)

-Pasul mijlociu al rugozitii (Sm) (3.21)

(3.21)

-Profilul portent al rugozitii (tpr) (3.22) :

(3.22)

Observaie : Se calculeaz pentru diferite procente din Rmax,

-Raza de racordare la varf a rugozitii (r), este un parametru important ce caracterizeaz modul de comparare n exploatare a suprafeei .

n STAS 5730/2 85 se prevd 14 clase de rugozitate notate i se d corespondena aproximativ dintre acestea i valorile prefereniale ale parametrilor Ra, Rz, i l, conform tabelului 3.5: [1], [6], [9], [13]

Tabelul 3.5

RaRzl

Simbolul clasei de rugozitatemmmm

maximum

NO

N10,012

0,0250,06

0,1250,08

N2

N3

N4

N50,05

0,1

0,2

0,40,2

0,5

1

20,25

N6

N7

N80,8

1,6

3,24

8

12,50,8

N9

N106,3

12,525

502,5

N11

N12

N1325

50

100100

200

4008

Pentru a separa rugozitatea suprafeei de ondulaii i abateri macrogeometrice se va determina rugozitatea numai n limitele lungimi de baz " l " (corespunzatoare rugozitaii respective). Aceasta deoarece valorile parametrilor Ra , Rz ,pentru o anumit suprafa cresc cu marimea " l " putnd fi interpretate (tratate) ca rugoziti i abateri de form de ordin inferior (ondulaii sau abateri macrogeometrice). (fig.3.18.)

Fig.3.18. Variaia parametrului de rugozitate Ra cu lungimea de baz

3. 1. 4. 3. nscrierea rugozitii pe desene

Inscrierea rugozitii pe desene se face conform STAS 612 83. Simbolul de baz este urmatorul (Fig3.19.):

h - naltimea cifrelor cu care se nscriu cotele pe desen

A- adaosul de prelucrare

B marimea limit a rugozitii

C date suplimentare privind tehnologia de prelucrare

D lungimea de baz ( cnd difer de cea STAS)

E simbolul orientrii urmelor

Fig.3.19. Simbolul rugozitii

Simbolurile pentru reprezentarea pe desen a orientarii neregularitailor, conform STAS 612 83, sunt date n tadelul 3.6: [1], [6], [9]

Exemple de nscriere a rugozitii pe desene de execuie (fig.3.20):

Tabelul 3.6

SimbolOrientarea neregularitailorExemple

=Paralela cu planul de proiecie a suprafeei simbolizate

Perpendiculara pe planul de poiecie a suprafeei simbolizare

Xncruciata, nclinat fa de planul de proiecie a suprafeei simbolizate

Mn mai multe direcii oarecare

CAproximativ circulara i concentrica fa de cercul suprafeei simbolizate

RAproximativ radiala fa de centrul suprafeei simbolizate

- ndepartare obligatorie de material

- meninerea suprafeei respective n stadiul de la operaia precedent

- valoarea maxim a rugozitii Ra [m]

- valoarea clasei de rugozitate

- valoarea maxima a rugozitii Rz [m]

- valoarea limetelor admise a rugozitii R

- lungimea de baz diferit de cea STAS

-date tehnologice suplimentare

- indicarea orientrii neregularitailor

- indicarea adaosului de prelucrare3. 1. 4. 4. Influiena rugozitii asupra calitaii functionale a suprafeelor

Diferiii parametrii ai rugozitaii influenteaz, uneori n mod decisiv, calitatea functional a suprafeelor respective.

n ceia ce privete fenomenul frecrii i al uzurii este necesar ca suprafaa prelucrat s aib rugozitatea optim impus de condiiile de funcionare. Cercetrile efectuate au artat c rugozitile iniiale ale suprafeelor care lucreaz n condiii date se schimba i tind ctre cea optim (care poate fi mai mic sau mai mare dect rugozitatea initial). Influena rugozitii asupra frecrii i uzurii se manifest nu numai prin parametrii Ra , Rz ci i prin pas, raza de racordare, orientare. De exemplu n mecanica fin, coeficientul de frecare la deplasarea unor mecanisme este influenat de orientarea neregularitilor, fiind indicat ca acestea s fie orientate n lungul direciei de deplasare. n schimb, o suprafa cu asperitaile perpendiculare pe direcia de deplasare va reine mai bine lubrifiantul. Cercetrile experimentale au artat c n ceea ce privete rezistena la uzur, orientarea la 45 a neregularitailor fa de direcia de deplasare a suprafeelor produce uzura cea mai mic, iar orientarea acestora pe direcia de deplasare produce uzura maxim.(fig.3.21.) [2], [6]

Fig. 3. 21. Uzura unei piese, n funcie de orientarea neregularitailor (reprezentat prin direcia hasurilor)

Datorit uzurii microasperitailor, rugozitatea influeneaza i asupra meninerii caracterului imbinrilor, respective asupra mrimii efective a jocurilor sau strngerilor ce rezult n urma unei asamblri. [2], [8] ntre jocurile, respective strngerile efective ce rezult n urma unei asamblri i jocurile respective strngerile teoretice, determinate pe baza diferenei dimensiunilor efective ale alezajului i arborelui nainte de asamblare exist relaiile(3.23):

Je = Jc + 1,2 (Rz D + Rz d) ; Jc = D d = A a

So = Sc 1,2 (Rz D + Rz d) ; Sc = d D = a A

Aceasta, deoarece rugozitile celor doua suprafee conjugate se tocesc n primele minute de funcionare (la ajustajele cu joc) sau n timpul presrii (la ajustajele cu strngere), n proporie de 60% din marimea lor.

Orientarea rugozitii influeneaz i asupra rezistenei la oboseal a pieselor aceasta este mai mic dac solicitarea se face transversal pe direcia rizurilor dect dac aceasta se face n lungul lor. Influena rugozitaii asupra rezistenei la oboseala se manifest att prin efectul de concentratori de tensiuni ct i prin distrugerea n straturile superficiale ale materialului a integritii graunilor cristalini. Pe fundul rizurilor de prelucrare, la piesele din otel se dezvolt tensiuni de 1,5 2 ori mai mari dect tensiunile medii ce acioneaz asupra stratului superficial . [2], [6]

Deasemenea, practica a dovedit c o suprafa prelucrat mai neted rezist mai bine la coroziune, viteza de coroziune variind, intr-o oarecare masur, cu netezimea de suprafa. [2], [6]

Desigur rugozitatea influeneaz i asupra altor proprietai funcionale ale suprafeelor: etaneitatea mbinrilor rigiditatea de contact, stabilitatea la vibraii.

Observaie: influena rugozitii asupra proprieteilor funcionale ale suprafeelor se manifest att prin parametrii privind amplitudinea, (Ra, Rz, Rmax) ct i prin ceilali parametrii: orientare, pas, procentaj portant, raza de racordare, e.t.c

3. 1. 4. 5. Legatura dintre rugozitate, tolerane dimensionale i rolul funcional al pieselorValorile rugozitii suprafeelor trebuie corelate cu valorile toleranelor dimensionale i cu rolul funcional al pieselor. Exist mai multe grupe de relaii care dau legtura dintre rugozitate i tolerana dimensional, dintre care(3.24 27):

Rz = (0,10 0,15) TD , d ; D , d > 50 mm

Rz = (0,15 0.20) TD , d ; 18 D , d 50 mm(3.24)Rz = (0,20 0,25) TD , d ; D , d < 18 mm

(3.25)

n care:

Rz - rugozitatea [m]

N dimensiunea nominal a asamblrii [mm]

TD , d tolerana dimensiunii alezajului, respectiv arborelui [m]

A = 45; n = 0,93; m = 0,13;

K = 0,475 (piese n micare relativ); k = 0,57 (restul)]

Rz = (0,05 0,07) TD , d ; (ajustaje cu joc)

Rz = (0,08 0,10) TD , d ; (ajustaje intermediare)(3.26)

Rz = (0,10 0,12) TD , d ; (ajustaje cu strngere)

Rz 0,25 TD , d ; (pentru preciziile 5 10 ISO)

Rz 0,125 TD , d; (pentru preciziile 11 16 ISO) (3.27)

Problema nu se pune asemntor i n cazul cnd rugozitatea este condiia obligatorie care asigura un anumit rol funcional piesei. De exemplu, n cazul oglinzilor metalice, este necesar o rugozitate minim, pentru a asigur un coeficient mare de reflexie, condiie care trebuie asigurat ndependen de marimea oglinzii.3. 2. PRECIZIA DE ORIENTARE, DE BTAIE I DE POZIIE A SUPRAFEELOR

3. 2. 1. Generalitai. Clasificare. Noiuni i definiii

Din puncut de vedere funcional orientarea, btaia i poziia suprafeelor, profilurilor, planelor sau axelor de simetrie este extrem de important, ea determinnd mpreun cu dimensiunile i forma suprafeelor, calitatea i precizia pieselor i organelor de maini luate separat, ct i a mainilor i aparatelor n ansamblu. [1- 6], [8 11], [13]

Conform STAS 7385 / 1 85 precizia de orientare, de btaie i de poziie se referla elemente asociate (precizia poziiei unui element oarecare se indic n raport cu un alt element denumit baz de rezerin) i se prescrie prin tolerane de orientare, de bataie i de poziie (care mpreun cu toleranele de form constituie toleranele geometrice).

Conform STAS toleranele de orientare cuprind tolerana la paralelism, tolerana la perpendicularitate i tolerana la nclinare; toleranele de batie includ tolerana btii circulare (radiale sau frontale) i tolerana btii totale (radiale sau frontale) iar toleranele de poziie cuprind tolerana la poziia nominal, tolerana la concentricitate i la coaxilailtate i tolerana la simetrie.

Pentru concizia (comoditatea) exprimrii. n cele ce urmeaz vom cuprinde abaterile respectiv toleranele de orientare de poziie sau de btaie sub denumirea generic (general) de abateri de poziie respectiv tolerane de poziie.

DEFINIII:

Poziia nominal reprezint poziia suprafeei, profilului, axei sau planului de simetrie, determinat prin cote nominale liniare i / sau ungiulare, fa de baza de referin sau far de o alt suprafa, profil, axa sau plan de simetrie.

Baza de referin reprezint suprafaa, linia sau punctul fa de care se determin poziia nominal a suprafeei sau elementului considerat.

Abaterea de poziie reprezint abaterea de la o poziie nominal a unei suprafee, ax, profil sau plan de simetrie fa de baza de referin sau abaterea de la poziia nominal reciproc a unor suparefee, ax, profile sau plane de simetrie. Ea este dat de distana maxim dintre poziia efectiv i cea nominal msurat n limitele de referin (3.28):

AP = E N

n care:

AP abaterea efectiv de poziie

E cota ce determin poziia efectiv

N cota ce determin poziia nominal

Abaterea limit de poziie reprezint valoarea maxim admis (pozitiv sau negativ ) "APmax" a abaterii de poziie.

Toleran de poziie reprezint intervalul sau zona determinat de abaterile limit de poziie "TP". Tolerana de poziie poate fi egal cu zero (fig.3.22.a) sau cu dublul acesteia, dac abaterea infereioar de poziie este egal i de semn contrar cu cea superioar(fig.3.22.b)

Fig.3.22. Abateri i tolerane de poziie

n prima categorie intr abaterile de la paralelism " APl" ,de la nclinare "APi" de la perpendicularitate "APd" , btaia radial "ABr" i btaia frontal "ABp".

n cea de a doua categorie intr abaterile de la coaxialitate i concentricitate "APc", de la simetrie "APs" i de la poziia nominal "APp".

3. 2. 2. Abateri de orientare

1) ABATEREA DE LA PARARELISM " APl" (STAS 7391 / 3 - 74)

a) Abaterea de la parelism a dou drepte n plan este diferena dintre distanta maxim i cea minim dintre cele dou drepte adiacente msurate n limitele lungimii de referin. (fig.3.23.)

APl = A B (3.29)

Fig.3.23. Abaterea de la pararelism APlb) Dac cele doua drepte au o poziie oarecare n spaiu (sunt ncruciate), abaterea de poziie se descompune n dou plane reciproc perpendiculare, rezultnd dou componente "" si "".c) Abaterea de la paralelism dintre o dreapt i un plan reprezint diferena dintre distana maxim i cea minim dintre dreapta adiacent i planul adiacent, msurat n limitele lungimii de referin, n planul perpendicular pe planul adiacent i care conine dreapta adiacent.d) Abaterea de la paralelism a dou plane reprezint diferena dintre distana maxim i cea minim dintre cele dou plane adiacente, masurat n limitele suprafeei de referin.

e) Abaterea de la paralelism dintre un plan i o suprafa de rotaie reprezint diferena dinre distana maxim i cea minim dintre axa suprafeei adiacente de rotaie i planul adiacent, n limitele lungimii de referin. (fig. 3.24. a)

f) Abaterea de la paralelism a dou suprafee de rotaie se poate determina n plan sau n spaiu, analog ca abaterea de la paralelism a dou drepte, n plan sau n spatiu, ntre axele suprafeelor adiacente considerate.(fig. 3.24.b)

Fig. 3.24 Cazuri de abatere de la pararelism

Observaie: Pentru determinarea corect a acestor abateri este necesar materializarea corect a planelor adiacente precum i a suprafeelor i axelor suprafeelor adiacente. Numai aa se poate face o distincie net ntre marimea abaterilor de form i a abaterilor de poziie.

Tolerana la paralelism (TPl) este egal cu valoarea maxim admis a abaterii de la paralelism.

2)ABATEREA DE LA NCLINARE "APi" (STAS 7391 / 3 - 74)

Abaterea de la nclinare este egal cu diferena dintre unghiul format ntre dreptele sau suprafeele adiacente respective i unghiul nominal, msurat liniar, n limitele lungimii de referin.(fig.3.25.)

Tolerana la nclinare este egal cu valoarea maxim admis a abaterii de la nclinare.

(3.31) Fig. 3.25. Abaterea de la nclinare APi 1) ABATEREA DE LA PERPENDICULARITATE "APd" (STAS 7391 / 3 - 74)

Abaterea de la perpendicularitate reprezint un caz particular al abaterii de la nclinare, cnd unghiul nominal este de 90.

Deosebim abaterea de la perpendicularitate a dou drepte, a dou suprafete de rotaie, sau a unei suprafee de roataie fa de o dreapt, a unei drepte sau suprafee de roataie fa de un plan, a dou plane, e.t.c. (fig.3.26.)

Fig 3. 25. Abaterea de la perpendicularitate APd3. 2.3. Abateri de btaie

3. 2. 3. 1. Abaterea btaii circulare

1)BTAIA RADIAL "ABr" ( STAS 7391 / 5 -74)

Btaia radial reprezint diferena dintre distana maxim i cea minim, de la suprafaa efectiv (real) la axa ei efectiv de rotaie, msurat n limitele lungimii de referin.(fig.3.27.).

(3.33)

Fig.3.27. Btaia radial ABr

ABr = amax - amin(3.34)

Se observ c btaia radial se pune n evidena numai n funcionarea produsului, putnd fi determinat de o alt abatere de poziie (abaterea de la coaxialitate) sau/i de o abatere de form (abaterea dela cilindricitate) a suprafeei exterioare.

2)BTAIA FRONTAL "ABf" (STAS 7391 / 5 - 74)

Btaia frontal este egal cu diferena dintre distana maxim i cea minim de la suprafaa real (efectiv),la un plan perpendicular pe axa de rotaie de referin, msurat n limitele lungimii de referin sau la un diametru dat. (fig. 3.28.)

(3.35)

(3.35)

Fig. 3.28. Bataia frontala ABf

ABf = amax - amin(3.36)Ca i btaia radial, btaia frontal poate fi determinat de o alt abatere de poziie (abaterea de la perpendicularitate), sau de o abatere de form (abaterea de la planitate).

3. 2. 3. 2. Abaterea btaii totale

1) BTAIA TOTALA RADIAL se deosebete de btaia radial prin aceea c la determinare se combin miscarea de rotaie a piesei n jurul axei de referin cu o micare axial relativ ntre piese i mijlocul de msurare.

2) BTAIA TOTAL FRONTAL - se deosebete de btaia frontal prin aceea c la determinare micarea de rotaie a piesei n jurul axei de referin se combin cu o micare relativ radial ntre piese i mijlocul de msurare.

3 2. 4. Abateri de poziie

1) ABATEREA DE LA COAXIALITATE I CONCENTRICITATE (STAS 7391 / 5 74)

a)ABATEREA DE LA COAXIALITATE "APc"

(3.37)

(3.37)

Fig.3.29. Abaterea de la coaxialitate APc Abaterea de la coaxialitate reprezint distana maxim dintre axa suprafeei adiacente i axa dat ca baz de referin, msurat n limitele lungimii de referin. (fig.3.29.)

Abaterea de la coaxialitate poate avea urmtoarele aspecte particulare: excentricitatea (dezaxarea) (fig.3.30.b), necoaxialitatea ncruciat (fig.3.30.c).

Fig.3.30. Aspecte ale abaterii de la coaxialitate

b)ABATEREA DE LA CONCENTRICITATE " APc "

Fig. 3.31. Abaterea de la concentricitate APcAbaterea de la concentricitate reprezint distana dintre centrul cercului adiacent al suprafeei considerate i baza de referin. Neconcentricitatea este cazul particular al abaterii de la coaxialitate cnd lungimea de referint este zero. (fig.3.31.).

2) ABATEREA DE LA SIMETRIE "APs" (stas 7391 / 5 - 74)

Abaterea de la simetrie reprezint distana maxim dintre planele sau axele de simetrie ale suprafeelor adiacente considerate, msurate n limitele lingimii de referin sau ntr-un plan dat.(fig.3.32.)

APs

(3.39)(3.39)

Fig.3,32. Abaterea de la simetrie APs3) ABATEREA DE LA POZIIA NOMINAL "APp " (stas 7391 / 6 - 75)

Abaterea de la poziia nominal reprezint distana maxim dintre axa suprafeei adiacente, dreapta adiacent sau planul adiacent i poziia nominal a acrstora, msurat n limitele lungimii de referin. (fig.3.33.)

Poziia nominal se determin fa de una sau mai multe baze de referin: drepte, axe, suprafee.

B1 , B2 baze de referin

N1 , N2 valori nominale

E1 , E2 valori efective

Fig.3.33. Abaterea de la poziia nominal APp

(3.43. 2. 5. nscrierea toleranelor de orientare, de btaie i de poziie pe desene

Toleranele de poziie sunt ncadrate n 12 clase de precizie, notate cu cifre romane de la I la XII n ordinea descrescatoare a preciziei. Conform STAS 7385 / 1 85 simbolurile pentru toleranele de orientare, btaie i poziie sunt cele din tabelul 3.7:

Tabelul 3.7

Tipul toleraneiDenumirea toleraneiSimbolul

literalgrafic

Tolerane de orientareTolerana la paralelismTPl

Tolerana la nclinareTPi

Tolerana la perpendicularitateTPd

Tolerane de btaieTolerana btaii circulareradialeTBr; TBf

frontale

Tolerana btaii totaleradialeTBr; TBf

frontale

Tolerane de poziieTolerana la concentricitate si coaxialitateTPc

Tolerana la simetrieTPs

Toleranala poziia nominalTPp

Pe desenele de execuie ale pieselor, datele cu privire la toleranele de poziie se nscriu ntr-un cadru dreptunghiular mparit n dou sau trei csue (sau patru).n prima csu din stnga se trece simbolul grafic al toleranei de poziie, n a doua valoarea toleranei, iar n a treia (eventual) litera sau literele de identificare a bazei de referin. Cadrul cu tolerana de poziie. Se leag de suprafaa la care se refer printr-o linie terminat cu o sgeat. Dac este posibil, cadrul se leag cu o linie i cu baza de referin, aceasta nemaiavnd litera de identificare. [1], [8-11], [13]

Exemple de criere pe desene a toleranelor de poziie (fig.3.34.):

Fig. 3.34. Exemple de nscriere pe desen a toleranelor de poziie:

a) la concentricitatea suprafeei exterioare fa de cea interioar (este un cerc concentric cu 0,02 mm); b) la coaxialitate a alezajului din stnga (este un cerc cu 0,1 mm concentric fa de alejajul din dreapta); c) la paralelism a suprafeei superioare fa de suprafaa inferioar (este de 0,02 mm pe o lungime de 100mm); d) la perpendicularitate a suprafeei frontale fa de axa piesei; e) la unghiul de nclinare a axei gurii (este de 0,04 mm pe toat lungimea gurii); f) la simetrie (este de 0,05 mm dispus simetric fa de axa gurii A); g) btaia radial maxim admis (0,02 mm pe toat lungimea suprafeei date); h) la poziia axei gurilor (este un cilindru cu 0,1 mm, coaxial cu poziia nominal).

4. PRINCIPIUL MAXIMULUI DE MATERIAL

4.1. CONSIDERAII GENERALE Principiul maximului de material se refer la modelele de prescriere a preciziei geometrice a pieselor prin tolerane dependente. [2], [8], [11]

Se consider un element al unei piese la maximumde material dac dimensiunea lui coincide cu cea minim, la piesele de tip alezaj, respectiv cu cea maxim, la piesele de tip arbore.n proiectarea unei asamblri puteam considera de la nceput n calcul, cazul extrem, cnd piesele ce intervin n asamblare sunt la dimensiuni corespunztoare maximului de material, n acest, mod chiar la maximum de material, piesele conjugate pot fi introduse unele n altele. Dac se consider cealalt extrem, cnd alezajul a fost executat la un diametru maxim, iar arborele la un diametru minim (la minimum de material) se observ c asamblarea este posibil chiar i n prezena unor abateri de form (la rectilinitate) cu condiia respectrii condiiei:

;

(4.1)

Exemplu unui ajustaj cu jmin = 0 (fig.4.1.)

Fig.4.1. Psibilitatea existenei unor abateri de form,

atunci cnd piesele sunt la maximum de material:

a,b) maximum de material; c,d) minimum de material

Putem spune c a avut loc un transfer de toleran de la diametrul alezajului (arborelui) la abaterea de form a alejajului (arborelui). Acolo unde transferul este permis, fapt hotrt de proiectat, spunem c avem de-a face cu o toleran dependent, notat cu M. Acest simbol arat c tolerana de form a fost aleas pentru cazul extrem n care elementele ce intrevin au fost executate la maximum de matreial. Dac dimensiunile reale ale pieselor conjugate se ndeparteaz de condiia de maximum, atunci se admite o depaire a toleranei de form i/sau poziie, fr a periclita posibilitatea asamblrii.

n general principiul maximului de material se aplic la toleranele de poziie, la anumite tolerane de form i la toleranele dimensionale care stabilesc poziia elementelor (distana dintre axe) dar nu la distana dintre axele angrenajelor sau a unor elemente asemntoare.[2], [11]

4.2 EXEMPLE DE UTILIZARE A PRINCIPIULUI MAXIMULUI DE MATERIAL

1) Tabelul 4.1Dimensiunea realaTFr

16,000,03

15,990,04

15,980,05

Fig.4.2. Cotarea dup principiul maximului

de material (exemplul 1) n fig. 4.2. se d un arbore cu tolerana permis la rectilinitate de 0,03. simbolulu M arat c se poate aplica principil maximului de material, adic tolerana de form poate crete n funcie de diametrul real conform tabelului 4.1. n practic, verificarea acestor arbori se face msurndu-le diametrul i fcnd o verificare funcional cu un calibru cilindric cu diametrul interior di = 16,00 + 0,03 = 16,03.

n fig.4.3. tolerana permis la rectilinitate este zero.

Dimensiunea realaTFr

16,00

15,99

15,980,00

0,01

0,02

Fig.4.3. Cotarea dup principiul maximului de material (exempul 2)

Pentru cazul