Legnagyobb anyagterjedelem feltétele

Átírás

1 Legnagyobb anyagterjedelem feltétele 1. Legnagyobb anyagterjedelem feltétele A legnagyobb anyagterjedelem feltétele (szabványban ilyen néven szerepel) vagy más néven a legnagyobb anyagterjedelem elve illesztett alkatrészeknél válik fontossá. Általánosan elmondható, hogy az alkatrészek között a legkisebb a játék, ha a csap jellegű felületek a legnagyobb méretre készültek el, a lyuk jellegű felületek meg a legkisebbre, továbbá az alak- és helyzeteltérések a legnagyobbak. Tulajdonképpen ez a legnagyobb anyagterjedelem határmérete, ahol a legnehezebb összeszerelni az alkatrészeket. Egy egyszerű tengely-agy kapcsolatnál ez azt jelenti, hogy a tengely a tűrésmező felső határára, a furat pedig a tűrésmező alsó határára készült el. Ez az állapot azért fontos, mert a tervező mérnöknek ezt a határhelyzetet mindenképpen figyelembe kell venni a tűrések kialakításánál. Vagyis abból kell kiindulni, hogy például ebben a helyzetben is összeszerelhetőek maradjanak az alkatrészek. Az 1. ábrán láthatjuk ezt az állapotot, amikor a lemezek furatai minimális, a csapok maximális méretre készültek el, illetőleg a furatok pozíció hibái maximálisak a legkedvezőtlenebb irányba. 1.ábra. Legnagyobb anyagterjedelem feltételének teljesülése 4 alkatrész összeszerelésénél Az ábrából látható, hogy a megengedett pozícióhiba és a hengeres felületek méretei között összefüggés van. Hiszen ha a csapok tűrésmezejének felső határértékét 0,1 mm megnöveljük, akkor a furatok megengedett pozíció hibáját csökkenteni kell 0,05 mm-rel. A tervezés során a tervezőnek figyelembe kell vennie a furatok elkészítésének technológiáját, majd a csapok elkészítésének lehetőségeit, ebből meghatározza a választott névleges mérethez való tűrésmezőket. Majd az illesztés funkciójából adódóan meghatározza a lehetséges pozíció hiba nagyságát (a legrosszabb állapotban, vagyis amikor a legnagyobb anyagterjedelem feltétele teljesül). Ebben az állapotban előír a tervező mérnök egy viszonylag szigorú pozíciótűrést, aminek következtében az alkatrész gyártása viszonylag drágává válik. Azonban tudjuk, hogy a legrosszabb eshetőség csak a legritkább esetekben áll fenn, vagyis az esetek nagy többségében a nagyobb pozíció hibával elkészült furatok is megfelelőek lennének. Ezért használják a legnagyobb anyagterjedelem feltételét M a függő tűrések között. Egyszerűen fogalmazva a legnagyobb anyagterjedelem feltételét, mint függő tűrést azért alkalmazzuk, hogy az összeszerelhetőség mellett, a lehető legkönnyebb gyárthatóság legyen, vagyis jó és olcsó alkatrészeket tervezzünk. Alkalmazása esetén a valós geometriai mérettől fog függeni az adott felületelemre vonatkozó megengedhető pozícióhiba (2. ábra). Andó Mérnöki Iroda 1 matyi.misi.eu

2 a, b, 2. ábra. Megengedet pozícióhiba furat (a) és csap (b) esetén A 2. a) ábrán látható rajzi jelek alapján a számítás a következő: a tűrésként megadott pozícióhiba (T) növelhető a furat méretétől függően (T ): T T' 0,2 ( D valós Dmin ), vagyis ha a furat 15,1 mm készült el, akkor a megengedett pozícióhiba: 0,2 (15,1 14,8) 0, 5. A 2. b) ábrán látható rajzi jelek alapján a számítás a következő: a tűrésként megadott pozícióhiba (T) növelhető a csap méretétől függően (T ): T T' 0,2 ( Dmax Dvalós), vagyis ha a csap 15 mm készült el, akkor a megengedett pozícióhiba: 0,2 (15,2 15) 0, Vizsgált elemre vonatkozó előírás Ezeket az alapszámításokat alkalmazzuk összeszerelések esetén is, mint például a 3. ábra alkatrészei esetén. 3. ábra. Csap és furatos lemezalkatrész rajza. A rajból látszik, hogy a furatok távolsága 30 mm, amihez nem rendelhető tűrés (keretezés miatt), így a furatok pozícióját csak a pozíciótűrés korlátozza, mely azonban függ a furatok valós méretétől. A 4. ábrán látható az az állapot, amikor a legnagyobb anyagterjedelem feltétele teljesül. 4. ábra. Szerelés a legnagyobb anyagterjedelem feltétele mellett Andó Mérnöki Iroda 2 matyi.misi.eu

3 Látható, hogy ebben az esetben a 0,3 mm pozíció hiba (Ø0,6 sugár irányban 0,3 mm) esetén a csapunk éppen behelyezhető a furatokba. Tételezzük fel, hogy a furat átmérők a maximumra készülnek el, de minden más méret és pozíció ugyanaz marad (5. ábra). 5. ábra. Szerelés maximális furatátmérőkkel Az ábrán rögtön látható, hogy ebben az esetben a csapok könnyen behelyezhetőek a furatba, úgy, hogy mellettük hézag van. Ez azt jelenti, hogy ilyen átmérőjű furatok esetén az alkatrészek akkor is szerelhetőek maradnak, hogyha a pozíció hibák nagyobbak lennének. Maximális pozícióhiba kiszámítható a lyukakra alkalmazandó képlettel, ami ebben az esetben a következő: 0,6 (10,5 10) 1, 1mm, vagyis sugár irányban 0,55 mm (6. ábra). 6. ábra. Szerelés maximális furatátmérőkkel és maximális pozícióhibával Ebben az esetben a két furatra egymástól független megengedhető pozíció hiba a 7. ábra szerint alakul. 7. ábra. A furat megengedet pozícióhibája Andó Mérnöki Iroda 3 matyi.misi.eu

4 Az adott alak- és helyzettűrés mellett (nem csak pozíció tűrés) szerepel a M jel, akkor a megengedett pozíciótűrés változik a felület méretétől függően. Ha a mérettűrést szigorítjuk, akkor a minimális pozíció hiba növelhető. Konkrétan, ha úgy dönt a gyártó cég, hogy a furatot 10,2 és 10,5 mm között tekinti jónak, akkor ez azzal is jár, hogy az ehhez tartozó legkisebb pozíciótűrés Ø0,8 mm lesz. Vagyis a 7. ábrán lévő tartományt nem teljes szélességben, hanem gyártói szokásának megfelelően korlátozza. Tehát a gyártó technológiai szigorításokkal képes arra, hogy a tervezői előírások betartása mellett, a számára megfelelő méret- és alaktűrés párosítást válassza ki ha ez szükséges. 3. Vizsgált elemre és báziselemre vonatkozó előírás A függő tűrések megadása nem csak az adott felületre vonatkozhat, hanem a bázisfelületre is. A számítás tovább bonyolódik, ha a legnagyobb anyagterjedelem feltételét egyszerre használjuk az adott felületre és a bázisra is. A 8. ábrán egy lépcsős tengely látható, melynek felületei illesztettek és az egytengelyűségtűrése is meg van adva úgy, hogy a névleges méretű etalonba mindenképpen behelyezhető legyen. 8. ábra. Lépcső tengely és ellenőrző etalonja A lépcső tengelyt függő tűrés alkalmazása nélkül drágán lehet legyártani. A függő tűréseknek köszönhetően azonban az egytengelyűségtűrés növelhető az elkészült átmérőktől függően. A számítás ebben az esetben a következő: T T' 0,02 ( Dvalós Dmin ) ( dvalós dmin ), behelyettesítve: 0,02 (19,98 19,94) (10 9,98) 0, 08mm. Vagyis az eredeti egytengelyűségtűrés az átmérőktől függően akár négyszeresére is változhat. A 9. ábrán láthatjuk a két szélső állapotot a tűréseknek megfelelően. 9. ábra. Lépcső tengely szélső állapotai Andó Mérnöki Iroda 4 matyi.misi.eu

5 A függő tűrések megfelelő alkalmazása nem csak a gyártást, hanem az ellenőrzést is jelentősen megkönnyíti, ugyanis az alkatrészek ellenőrizhetővé válnak egy idomszer által funkciójuknak megfelelően (vagy összeszerelhető az ellendarabbal, vagy nem). 4. Furatcsoportra vonatkozó előírás Mindennapos esemény, hogy egy elektromos készülékünket csatlakoztatjuk, ami egy tipikus szerelési folyamat. Az elektronika terjedésével (járművekben, számítógépekben ) egyre több többpólusú csatlakozót használnak. Adott típus esetén elvárjuk, hogy ezek a csatlakozók egymással összekapcsolhatóak legyenek. A 10. ábra egy sematikus csatlakozó tűrésmegadását mutatja be. 10. ábra. Kapcsoló tűrései szerelhetőség szempontjából A rajzon lévő jelölések pontos jelentése: - Az A és B bázisok a zseb szimmetriasíkjai. - Keretezett 25-ös méret azt jelenti, hogy a furatok elméleti pozícióik a szimmetria síkoktól 12.5 mm-re vannak; a 25-ös méretnek nincsen tűrése. - A rajzon lévő 3 pozíciótűrés egymástól független, de az alkatrésznek mindegyiknek meg kell felelnie. - A megadott pozíciótűrések a négy furatra külön-külön vonatkoznak - A tűréskeretekben lévő C bázisok azt jelentik, hogy a pozíciótűrést elsődlegesen a C bázissal jelölt felületre merőlegesen kell értelmezni. - A felső tűréskeret első sorában lévő megadás a furatok B bázistól mért helyzetére vonatkozik (rajzon függőleges irány). A megengedett pozícióhiba függ a furat méretétől és a zseb B bázissal bárhuzamos két felület távolságától (Y). Például ha a furatok Ø10,06 mm és a zseb ilyen irányú mérete 44,08 lett, akkor a furat pozíció hibája: 0,1 ( Dmax Dvalós) ( Ymax Yvalós ) azaz 0,1 (10,1 10,06) (44,2 44,08) 0,26 mm. - Az alsó tűréskeret lévő megadás a furatok A bázistól mért helyzetére vonatkozik (rajzon vízszintes irány). A megengedett pozícióhiba függ a furat méretétől és a zseb A bázissal bárhuzamos két felület távolságától (X). Például ha a furatok továbbra is Ø10,06 mm és a zseb pedig ebben az irányba 44,04 lett, akkor a furat pozíció hibája: Andó Mérnöki Iroda 5 matyi.misi.eu

6 0,1 ( Dmax Dvalós ) ( X max Xvalós) azaz 0,1 (10,1 10,06) (44,2 44,04) 0,3 mm. - A felső tűréskeret második sorában lévő megadás a furatok egymáshoz képesti helyzetét határozza meg. A furatok távolsága (vagyis a 25 mm) a furatok átmérőjétől függően változhat (furatok továbbra is Ø10,06 mm): 0,05 ( Dmax Dvalós) azaz 0,05 (10,1 10,06) 0,09 mm. Miért van szükség 3 pozíció tűrésre ebbe az esetben? Az viszonylag egyértelmű, hogy vízszintes és függőleges irányba külön kell megadni a tűréseket, hiszen a zseb X és Y méretétől függően változhatnak a furatok helyzetei. De a zseb Y (függőleges) mérettől teljesen független a furatok vízszintes elhelyezkedése, szintén a zseb X (vízszintes) mérettől független a furatok függőleges helyzete. Ha egy sorba (például átmérőjeles pozíciótűréssel) írnánk az A és B bázist, akkor a két bázisból adódó pozíció hiba többletet kétszer adnánk hozzá a növelt pozícióhibához, ami hibás alkatrészeket eredményezne. A harmadik pozíciótűrés azért kell megadni, hogy a furatokat egymáshoz képesti helyzetét adott keretek között tartsuk. Hiszen ha a zseb nagyobb is, azaz a csatlakozó könnyebben bele megy, de az ellendarabban lévő tüskék egymáshoz képesti pozíciói csak kisebb mértékben térhetnek el (11. ábra). 11. ábra. Elméleti pozíció, egymáshoz képesti pozícióhiba és bázisfelülethez képesti összesített pozícióhibák. Utolsó módosítás: Budapest, Készítette: Andó Mátyás Andó Mérnöki Iroda 6 matyi.misi.eu