ΑΝΟΧΕΣ - ΣΥΝΑΡΜΟΓΕΣ ΑΝΟΧΕΣ. Παρά την τελειοποίηση των µέσων κατεργασίας και των οργάνων µετρήσεως και ελέγχου, η κατασκευή ενός εξαρτήµατος µε απόλυτη ακρίβεια είναι αδύνατον να επιτευχθεί, γιατί, απλούστατα, και αυτά τα µέσα κατεργασίας και τα όργανα ελέγχου δεν είναι δυνατόν να κατασκευαστούν χωρίς σφάλµα. ΣΥΝΑΡΜΟΓΕΣ. Συναρµογή είναι η λειτουργική συνεργασία (σύνδεση, συνένωση) δύο κοµµατιών (τρήµατος και άξονα). π.χ. Ενός τριβέα κυλίσεως και µιας ατράκτου (άξονα) ή και µιας έδρασης ενός κιβώτιου σχέσεων. Ενός στροφαλοφόρου και των κουζινέτων βάσεως ή και των διωστήρων. Ενός σφηνοδρόµου και µιας σφήνας. Ενός πρισµατοδηγού και του εξαρτήµατος ολίσθησης (π.χ. εργαλειοφορείο). Μιας ατράκτου µεταφοράς ισχύος και µιας τροχαλίας ή ενός οδοντωτού τροχού ( γραναζιού) κ.λ.π.. ΑΝΟΧΕΣ. 1) ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΗ ΙΑΣΤΑΣΗ ονοµάζουµε την διάσταση ενός εξαρτήµατος που αναγράφεται στο σχέδιο του εξαρτήµατος, αυτή δεν µπορεί να πραγµατοποιηθεί µε απόλυτη ακρίβεια. 2) ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΙΑΣΤΑΣΗ ονοµάζουµε την πραγµατοποιούµενη διάσταση κατά την κατασκευή του εξαρτήµατος. Η διαφορά µεταξύ ονοµαστικής και πραγµατικής διαστάσεως ονοµάζεται, ΑΠΟΚΛΙΣΗ ή ΣΦΑΛΜΑ. Η απόκλιση (σφάλµα) από την ονοµαστική διάσταση, µέσα σε επιτρεπτά, σαφή και τυποποιηµένα όρια, ονοµάζεται ΑΝΟΧΗ της κατασκευής. Παράδειγµα. Άξονας (Α) Αρσενικό Ø60 + 0-30 Κατασκευαστικό σχέδιο. Θηλυκό Το σύµβολο της διαµέτρου Ø είναι απαραίτητο µόνο όταν υπάρχει διάµετρος. Άρα οι οριακές τιµές του άξονα (Α) και του τρήµατος (Β) θα είναι αντιστοίχως : Αµ = 60 + 0,000 = 60,000 mm µέγιστο Άξονα Αε = 60 0,030 = 59,970 mm ελάχιστο Άξονα Τρήµα (οπή) (Β) Ø 60 +15-8 53
Βµ = 60 + 0,015 = 60,015 mm µέγιστο Τρήµατος Βε = 60 0,008 = 60,992 mm ελάχιστο Τρήµατος Άρα τα δύο τεµάχια, άξονας και τρήµα, όταν ελεγχθούν µετά την κατασκευή τους, µε ελεγκτήρα, θα πρέπει για είναι παραδεκτά. Ο µεν άξονας να έχει διαστάσεις από Ø59,970 έως Ø60,000. Το δε τρήµα από Ø59,992 έως Ø60,015. Αυτό, δηλαδή το µέγεθος της απόκλισης, ονοµάζεται ΠΕ ΙΟ ανοχής άξονα ή τρήµατος αντιστοίχως (Τ Α & Τ Β ). ΠΕ ΙΟ ΑΝΟΧΩΝ Άξονα : Τ Α = Α µ Α ε = 60 59,970 = 0,030 mm ή 30µm ή 3 εκατοστά του mm. Τρήµατος : Τ Β = Β µ Β ε = 60,015 59,992 = 0,023 mm ή 23 µm. * Το πλάτος του πεδίου ανοχής ΤΑ ή ΤΒ χαρακτηρίζεται σαν ΠΟΙΟΤΗΤΑ. * Η δε θέση της ποιότητας ως προς την ονοµαστική διάσταση σαν ΚΑΤΗ- ΓΟΡΙΑ. (βλέπε πίνακες ανοχών, στο πάνω µέρος, για ονοµαστική διάσταση 60 mm, για άξονα και τρήµα αντιστοίχως) Για το σύστηµα τυποποιήσεως I. S. O. (International Organization of Standardization - ιεθνής οργανισµός τυποποιήσεως) έχουµε: 16 ποιότητες που χαρακτηρίζονται µε αριθµούς από το 1 έως 16 και 21 κατηγορίες µε σύµβολα A, B, C, D κ.τ.λ. για τα τρήµατα (οπές) και µε a, b, c, d κ.τ.λ. για τους άξονες. Παράδειγµα : Συµβολισµός διαστάσεων, µε ανοχές, κατά I. S. O. Για άξονα και τρήµα. Άξονας Τρήµα 6 ----------------------- Ποιότητα ανοχής. ------------------------------- 7 j ------------------------ Κατηγορία ανοχής. ----------------------------- Η 60 ------------------------ Ονοµαστική διάσταση. ----------------------- 60 Ø ------------------------ Σύµβολο διαµέτρου. -------------------------- Ø ή σχεδιαστικά (ΓΕΝΙΚΟ ΣΧΕ ΙΟ). Ø60 Ø60 H 7 j 6 54
ΣΥΝΑΡΜΟΓΕΣ. Η διαφορά των διαστάσεων τρήµατος (Β) και άξονα (Α) λέγεται ΧΑΡΗ (Χ). ελάχιστη χάρη : χε = Βε Αµ µέγιστη χάρη : χµ = Βµ - Αε Τρήµα Τ Β Ελάχιστη χάρη Μέγιστη χάρη Τ Α Άξονας Τρήµα Πεδίο ανοχής της συναρµογής (Τ) ονοµάζουµε το άθροισµα του πεδίου ανοχής του άξονα (Τ Α ) και το πεδίο ανοχής του τρήµατος (Τ Β ). Τ = Τ Α + Τ Β Κατηγορίες συναρµογής Οι κατηγορίες συναρµογής καθορίζονται από τον βαθµό ελευθερίας ή συσφίξεως. Ελεύθερη Συναρµογή. Συναρµογή Ολισθήσεως. Συναρµογή Αµφίβολης Συσφίξεως. Συναρµογή Συσφίξεως. χµ=βµ Αε = + χε = Βε Αµ = + χµ=βµ Αε = + χε =Βε Αµ= 0 χ µ = Βµ Αε = + χ ε = Βε Αµ = - χ µ = Βµ Αε = - χ ε = Βε Αµ = - Για πρακτικούς και οικονοµικούς λόγους έχει καθοριστεί, για µία συναρµογή άξονα και τρήµατος (οπής), το ένα από τα δύο, άξονας ή τρήµα, να έχει πάντα κατηγορία h ή H αντιστοίχως. Στην πρώτη περίπτωση έχουµε συναρµογή βασικού άξονα και Στην δεύτερη περίπτωση έχουµε συναρµογή βασικής οπής (τρήµατος). Σύστηµα βασικού άξονα. Ο άξονας έχει πάντοτε την κατηγορία h. Οι οπές, ανάλογα µε την απαιτούµενη συναρµογή, χαρακτηρίζονται µε το αντίστοιχο κεφαλαίο γράµµα της κατηγορίας. Η µε- 55
γαλύτερη διάσταση του άξονα είναι ίση µε την ονοµαστική, δηλαδή η µέγιστη απόκλιση είναι Α µ = 0 και η ελάχιστη Α ε = Τ Α (πεδίο ανοχής άξονα) Εδώ έχουµε: Κατηγορία Α µέχρι Η : Ελεύθερη συναρµογή. Κατηγορία J µέχρι N : Συναρµογή αµφίβολης συσφίγξεως. Κατηγορία P µέχρι J : Σφιχτή συναρµογή Σύστηµα βασικής οπής. Η οπή (τρήµα) έχει πάντοτε την κατηγορία Η. Οι άξονες, ανάλογα µε την απαιτού- µενη συναρµογή, χαρακτηρίζονται µε το αντίστοιχο µικρό (πεζό) γράµµα της κατηγορίας και κατασκευάζονται µεγαλύτεροι ή µικρότεροι από την οπή. Η µικρότερη διάσταση της οπής είναι ίση µε την ονοµαστική, δηλαδή η ελάχιστη απόκλιση είναι Β ε = 0 και η µέγιστη Β µ = Τ Β (πεδίο ανοχής τρήµατος) Εδώ έχουµε: Κατηγορία a µέχρι h : Ελεύθερη συναρµογή. Κατηγορία j µέχρι n : Συναρµογή αµφίβολης συσφίγξεως. Κατηγορία p µέχρι z : Σφιχτή συναρµογή 56
Από τους πίνακες 3.16 και 3.17 που ακολουθούν µπορούµε να βρούµε τις τιµές των ανοχών για µια ορισµένη ονοµαστική διάσταση, ανάλογα µε την ποιότητα και την κατηγορία της ανοχής που έχουµε εκλέξει. Για άξονα Ø40 g6 η ανοχή είναι : µm πίνακας 3.16-9 - 25 + 25 Για τρήµα Ø40 Η7 η ανοχή είναι: µm πίνακας 3.17 Κατά το DIN. 7157 έχουµε δύο σειρές συναρµογών. Η σειρά 1 καλύπτει τις περισσότερες περιπτώσεις των κατασκευών και θα πρέπει να την προτιµάµε. Η8 Η7 Η7 Η7 Η8 Η7 F8 H8 F8 E9 D10 C11 Σειρά 1. ------- ----- ----- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----- ----- x8 ή u8 r6 n6 h6 h9 f7 h6 f7 h9 h9 h9 h9 0 Αν δεν µας εξυπηρετεί η σειρά 1, τότε µπορούµε να µια συναρµογή από τις παρακάτω. H7 h7 h7 h11 g7 h7 h8 h8 d10 c11 Σειρά 1 & 2. ---- ---- ---- ------ ---- ---- ---- --- ----- ------ s6 k6 j6 h9 h6 g6 e8 d9 h11 h11 Τέλος για οπές µε µεγάλη ανοχή εκλέγουµε συναρµογές από την σειρά 2. H11 H11 H11 A11 H11 Σειρά 2. ------- -------- ------- ----- ----- h11 d9 c11 h11 a11 Στους τριβείς κυλίσεως (ρουλµάν) η εκλογή της ανοχής του άξονα και της οπής του κιβωτίου εξαρτώνται από το είδος και την κατεύθυνση του φορτίου, το είδος της φορτίσεως (σηµειακή, περιφερειακή), το είδος του τριβέα κ.λ.π. Εδώ οι ανοχές ορίζονται από το DIN. 5425. Τα εργοστάσια κατασκευής τριβέων προδιαγράφουν τις απαιτούµενες ανοχές για κάθε περίπτωση. Παραδείγµατα συναρµογών. Η κατεργασία των εξαρτηµάτων µε ανοχή αυξάνει το κόστος κατασκευής του µηχανήµατος. Για το λόγο αυτό θα πρέπει να µπαίνει ανοχή µόνο εκεί που είναι οπωσδήποτε απαραίτητη και να εκλέγεται η µεγαλύτερη που επιτρέπεται. Παρακάτω δίνονται µερικά παραδείγµατα για την τοποθέτηση των ανοχών και στη συνέχεια πίνακες ανοχών κατά το DIN 7157 και 7160. 57
Ελεύθερη συναρµογή Σύστηµα βασικής οπής. H11 - c11 H11 - d11 H11 - h11 H8 - d8 H8 - f8 H8 - h8 Σύστηµα βασικού άξονα. C11 - h11 D11 - h11 H11 - h11 D8 - h8 F8 - h8 D9 - h8 ΠΙΝΑΚΑΣ Ι ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΕΣ ΣΥΝΑΡΜΟΓΕΣ Παραδείγµατα Συναρµογή µε µεγάλη χάρη και µεγάλη ανοχή. Συναρµογή µε ελάχιστη χάρη και µεγάλη ανοχή για εύκολα συντιθέµενα στοιχεία µηχανών. Συναρµογή µε πλούσια χάρη π.χ. έδρανα αγροτικών µηχανών, τριβείς σε µακριούς άξονες. Συναρµογή µε αρκετή χάρη π.χ. έδρανα για φυγοκεντρικές και οδοντωτές αντλίες, κύριο έδρανο στροφαλοφόρων ατράκτων, άτρακτοι τριπλής δράσεως. Συναρµογή ολισθήσεως. Ολίσθηση χωρίς δύναµη π.χ. Οδοντωτοί τροχοί, συµπλέκτες, δακτύλιοι µετακινούµενοι πάνω σε ατράκτους ή άξονες. Συναρµογή αµφίβολης συσφίξεως. (Απαραίτητη η πρόσθετη ασφάλιση για την µεταφορά της ροπής στρέψεως.) Σφιχτή συναρ- µογή H7 - e8 H7 - f7 H7 - g6 H7 - h6 H7 - j6 H7 - k6 H7 - m6 E8 - h6 F7 - h6 G7 - h6 H7 - h6 J7 - h6 K7 - h6 M7 - h6 Αρκετά ελεύθερη συναρµογή, αρκετή χάρη π.χ. για πολλαπλές εργαζόµενες ατράκτους εργαλειοµηχανών. Αρκετή χάρη : π.χ. έδρανο στροφαλοφόρου και διωστήρα, κύριο έδρανο εργαλειοµηχανών. Μετάθεση χωρίς σηµαντική χάρη. π.χ. για οδοντωτούς τροχούς, δακτυλίδια ατράκτων και συµπλέκτες µετακινούµενους πάνω σε ατράκτους και άξονες. Συναρµογή ολισθήσεως, µόλις δυνατή µετακίνηση µε το χέρι µετά από λίπανση π.χ. για εξωτερικά δακτυλίδια τριβέων κυλίσεως δακτυλίδια θέσεως, τριβείς. Συναρµογή ωθήσεως, προσάρµοση µε το χέρι ή ξύλινο σφυρί για εύκολα εφαρµοζόµενες τροχαλίες, οδοντωτούς τροχούς, τριβείς και εσωτερικά δακτυλίδια τριβέων κυλίσεως. Συναρµογή κρατήσεως, προσάρµοση µε σφυρί χειρός (d= 8..50mm) π.χ. εσωτερικά δακτυλίδια τριβέων κυλίσεως τροχαλίας, συµπλέκτες. Συναρµογή συγκρατήσεως, προσάρµοση µε σφυρί χειρός αλλά δύσκολη (d= 55..120mm). H7 - n6 K7 - h6 Συναρµογή σταθερής συσφίγξεως. Προσαρµογή µόνο µε πρέσα. H7 - h7 H7 - u7 H7 - s6 H7 - r6 S7 - h6 U7 - h6 S7 - h6 R7 - h6 ΠΕΡΙΣΤΡΕΦΟΜΕΝΟΣ ΑΞΟΝΑΣ ΜΕ- ΣΑ ΣΕ ΤΡΗΜΑ ΣΤΑΘΕΡΟ. ΠΕΡΙΣΤΡΕΦΟΜΕΝΟ ΤΡΗΜΑ ΣΕ Α- ΞΟΝΑ ΣΤΑΘΕΡΟ. Σφιχτή συναρµογή. Κατάλληλη για τη µεταφορά µεγάλων αξονικών και περιφερειακών δυνάµεων. Συναρµογή µε πρέσα ή θερµική διαφορά. 1. Για µεγάλη δύναµη συσφίγξεως ανά cm 2. Για µέση δύναµη συσφίγξεως ανά cm ΣΥΝΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΕΩΣ ΡΟΥΛΜΑΝ. Ο εσωτερικός δακτύλιος πάει σφιχτά πάνω στον άξονα, ενώ ο εξωτερικός δακτύλιος έχει την δυνατότητα να µετακινείται πλευρικά. Ο εξωτερικός δακτύλιος πάει σφιχτά πάνω στο τρήµα. Συναρµογή H7-j5 E7-κ5 H7-m5 Ή H6-j5 J6-κ5 J6-m5 Συναρµογή P7-h6 Για κωνικά και κυλινδρικά ρουλµάν µε µεγάλο φορτίο. N7-h6 Για σφαιρικά και κυλινδρικά ρουλ- µάν µε µικρά φορτία. 58
ΣΧΕ ΙΑΣΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ Το σύµβολο της διαµέτρου Ø είναι απαραίτητο µόνο όταν υπάρχει διάµετρος. Άξονας Τρήµα Ø60 Η 7 j 6 για το ΓΕΝΙΚΟ ΣΧΕ ΙΟ (ΣΥΝΑΡΜΟΓΗ), Ø60 + 0-30 Ø60 +15-8 για το ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΟ ΣΧΕ ΙΟ 59
ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ - ΕΛΕΓΚΤΗΡΕΣ Για τον έλεγχο των εξαρτηµάτων που κατασκευάζουµε, δηλαδή για την εξακρίβωση αν οι διαστάσεις των βρίσκονται µέσα στο πεδίο ανοχής χρησιµοποιούµε όργανα µετρήσεως. α) Μεταβλητού µήκους (παχύµετρα, µικρόµετρα κλπ.), β) Σταθερού µήκους, που ονοµάζονται ΕΛΕΓΚΤΗΡΕΣ µέγιστου - ελάχιστου ή οριακοί ελεγκτήρες (Σχήµα 1.α. & 1.β.). Κατά τον έλεγχο µε ελεγκτήρες ορίου αποφεύγονται τα ΣΦΑΛΜΑΤΑ και πετυχαίνουµε οικονοµία χρόνου. Είναι τα ποιο εύχρηστα µέσα ελέγχου διαστάσεων των τεµαχίων που κατασκευάζονται σε σειρά. Για να εξακριβώσουµε αν η διάσταση που ελέγχουµε βρίσκεται µέσα στο πεδίο ανοχής, δηλαδή µεταξύ των επιτρεπτών ορίων µεγίστου - ελαχίστου χρειαζόµαστε δύο σταθερά µήκη µε τις αυτές διαστάσεις από τα οποία το ένα θα χαρακτηρίζεται από τον όρο "ΠΕΡΝΑΕΙ" (GO) και το άλλο από τον όρο " ΕΝ ΠΕΡΝΑΕΙ " (NO GO). Τους ελεγκτήρες τους διακρίνουµε: 1. Σε ελεγκτήρες για άξονες (Σχήµα 1.α.) 2. Σε ελεγκτήρες για τρήµατα (Σχήµα 1.β.) 3. Σε διπλούς ή µονούς. Πάνω σε κάθε ελεγκτήρα αναγράφεται: Α) Η ονοµαστική διάσταση που ελέγχει σε mm Β) Η κατηγορία συναρµογής Γ) Η ποιότητα συναρµογής ) Οι οριακές τιµές της ανοχής σε µικρά (µm) Ε) Ενδεχοµένως οι λέξεις "ΠΕΡΝΑΕΙ" (GO) και " ΕΝ ΠΕΡΝΑΕΙ " (NO GO). Πιο κάτω δείχνουµε διάφορους τύπους ελεγκτήρων: ιπλός Μονοί ιπλός Σχήµα 1.α. Ελεγκτήρες για άξονες 60
Μονοί. ιπλός. ιπλός. Σχήµα 1.β. Ελεγκτήρες για τρήµατα 61
ΑΣΚΗΣΗ ΣΥΝΑΡΜΟΓΗΣ Να κατασκευαστεί άξονας µε διάµετρο 30 mm στον οποίο θα προσαρµοστεί τροχαλία, για την µεταφορά ισχύος µε ιµάντα και µε δυνατότητα εναλλαγής τροχαλιών για διάφορες στροφές. Να εκλεγούν ή να υπολογιστούν για άξονα και τρήµα: ΣΥΣΤΗΜΑ ΒΑΣΙΚΟΥ ΑΞΟΝΑ ή ΒΑΣΙΚΟΥ ΤΡΗΜΑΤΟΣ 1. Η ποιότητα, η κατηγορία της ανοχής. 2. Τα µέγιστα και τα ελάχιστα της ανοχής. 3. Τα πλάτη του πεδίου ανοχής. 4. Το πλάτος του πεδίου ανοχής της συναρµογής. 5. Η µέγιστη και η ελάχιστη χάρη της συναρµογής. 6. Το είδος της συναρµογής. 7. Να σχεδιαστεί η συναρµογή. 8. Να σχεδιαστεί άξονας και τρήµα (κατασκευαστικό σχέδιο). Από τον πίνακα I (Συνιστώµενες συναρµογές), για τη συγκεκριµένη περίπτωση, τροχαλία & άξονας, επειδή θέλουµε εναλλαγή τροχαλιών δηλαδή ευκολία στη σύνδεση (συναρµογή), και επειδή µεταφέρουµε ισχύ, πρόκειται για συναρµογή ωθήσεως, και για σύστηµα βασικού άξονα. 1. Η ποιότητα και κατηγορία της ανοχής 7 ------------------------- ποιότητα ανοχής ------------------------------ 6 J ------------------------- κατηγορία ανοχής ---------------------------- h 30 ------------------------- ονοµαστική διάσταση ------------------------ 30 Ø ------------------------- σύµβολο διαµέτρου --------------------------- Ø 2. Τα µέγιστα και τα ελάχιστα, Άξονα (Α) + 0 Ø 30 h6 ή Ø 30 από πίνακες ανοχών - 16 Αµ = 30 + 0,000 = 30,000 mm Αε = 30 0,016 = 29,984 mm Τρήµατος (Β) Ø 30 J7 ή Ø 30 + 14 από πίνακες ανοχών - 11 Βµ = 30 + 0,014 = 30,014 mm Βε = 30 0,011 = 39,989 mm 62
3. Πλάτος του πεδίου ανοχής, ΤΟΥ ΑΞΟΝΑ ΤΑ = Αµ Αε = 30,000 29,984 = 0,016 mm ή 16 µm ΤΟΥ ΤΡΉΜΑΤΟΣ ΤΒ = Βµ Βε = 30,014 39,989 = 0,025 mm ή 25 µm 4. Το πλάτος του πεδίου ανοχής της συναρµογής Τ = ΤΑ + ΤΒ = 16 + 25 = 41 µm ή 0,041 mm 5. Μέγιστη και ελάχιστη χάρη της συναρµογής χµ = Βµ Αε = 30,021 29,996 = 0,025 mm ή 25 µm χε = Βε Αµ = 30,000 30,009 = - 0,009 mm ή 9 µm άρα µε χε = - και χµ = + έχουµε συναρµογή αµφίβολης συσφίξεως. 63
64
65