KURZUS: Gépszerkesztés és modellezés

MODUL: V. modul: Tűrések, illesztések

13. lecke: Mérettűrések

| Cél: mérettűrések megadásának és számításának megismerése.
Követelmény: A tananyag elsajátítása akkor tekinthető sikeresnek, ha Ön:
tudja definiálni a tűrésmező fogalmát; fel tudja sorolni, hogy milyen tényezők határozzák meg a tűrésnagyságot; tudja, hogy milyen összefüggés van az IT fokozat és a tűrésnagyság között; tudja, hogy hol helyezkedik el a H tűrésmező; ismeri a mérettűrések megadására vonatkozó szabályokat; tudja, hogy a csapok méretének ellenőrzésére milyen eszközt használnak; ki tudja számolni a tűrésezett méretek határméreteit; meg tudja adni műszaki rajzokon a tűrésezett méreteket.
Kulcsszó: mérettűrés.
A kész munkadarabok többé-kevésbé eltérnek a rajzon ábrázolt munkadaraboktól.
Ezek az eltérések nehézséget okozhatnak a szerelés, a működés és a karbantartás folyamán. Ezért az eltérések megengedhető mértékét elő kell írni. A megengedhető eltéréseket nevezzük tűréseknek.
13.1. A tűrésmező
Az azonos gépbeállítással készült alkatrészek tényleges (méréssel megállapított) méretei szóródást mutatnak, vagyis a névleges méret (a tervezéskor megadott geometriai méret) és a tényleges méret nem egyezik meg. A továbbiakban a méret észlelt és valóságos nagyságát, amelyek alig térnek el egymástól, tényleges méretnek fogjuk nevezni. A teljes intervallum, amelyben adott számú alkatrész tényleges méretei elhelyezkednek, a méretszóródás (szórásmező). A megmunkálásnál ennek a szórásmezőnek a csökkentésére kell törekedni.
Sok azonos méretű alkatrész méretének ellenőrzésekor az tapasztalható, hogy a tényleges méretek nagy része megközelíti a szórásmező középértékét (13.1. ábra). Minél nagyobb a méretnek a középvonaltól való eltérése, annál kisebb a gyakorisága.
Méretek szórásmezője
13.1. ábra
A teljes szórásmezőbe tartozó értékek nem minden esetben építhetők be a szerkezetbe. A körülmények megfelelő mérlegelésével ki lehet jelölni azt a két határt, amelyen belül a tényleges méretértékek még megfelelnek, vagyis az alsó határméret (AH) és a felső határméret (FH). Ez a két határméret határozza meg a megengedett méretszóródást, a tűrésmezőt, amit egyszerűen tűrésnek is nevezünk (13.2. ábra).
Megengedett szórásmező (tűrés)
13.2. ábra
A magyar szóhasználat a tűrés fogalmában nem csak a méretszóródás nagyságát, hanem a tűréshatárok elhelyezkedését is érti. A 13.2. ábrán a névleges méretet és a szórásmező középértékét azonosnak vettük, ez az alapméret, amelyre az eltérést vonatkoztatjuk. Az alsó határméret és az alapméret közötti különbség az alsó határeltérés (AE). A felső határméret és az alapméret közötti különbség a felső határeltérés (FE). A szabványos tűrésmegadásnál az alapméret mindig azonos a névleges mérettel.
A tűrésmező elhelyezkedése a névleges mérethez viszonyítva sokféle lehet. A három alaptípus a 13.3. ábrán látható. A névleges méretnek (alapméretnek) megfelelő vonalat alapvonalnak is nevezik. A 13.3. ábrán és a későbbi ábrákon a tűréshatárokat erős torzítással ábrázoljuk, és a tűrésmezőt vonalkázzuk (szokás feketíteni is). Ezek az ábrák nem géprajzi, hanem magyarázó ábrák. Az ábrázolás azt jelenti, hogy az alkatrész elkészülése után minden olyan méret, amely az alsó és a felső határméret között van, megfelelő. Nagyon lényeges annak a megértése, hogy a tűrés előírása méretlehetőségeket jelent a megvalósulás előtt. Az elkészült alkatrésznek nincs tűrése, hanem mérete van, és ennek kell a megadott méretlehetőségeken (tehát tűréshatárokon) belül lennie.
A tűrésmező elhelyezkedése a névleges mérethez viszonyítva
13.3. ábra
A méret lehet kívülről vagy belülről mérhető. Alaktól függetlenül a tűrések és illesztések tárgyalásakor a külső méretet, mint csapot, a belső méretet, mint lyukat fogjuk említeni. (Itt jegyezzük meg, hogy a felső határeltérés jelölésére lyuk esetén ES, csap esetén pedig es, míg az alsó határeltérés jelölésére lyuk esetén EI, csap esetén pedig ei jel szolgál.) (13.4. ábra).
Tűrésmező fogalmai
13.4. ábra
Az eddigiekből látható, hogy egy méret tűrésére két adat jellemző:
a tűrésmező nagysága (T=FH-AH), a tűrésmező elhelyezkedése az alapvonalhoz viszonyítva (az alapeltérés, mely a tűrésmező alapvonalhoz viszonyított helyzetét határozza meg).
13.2. A tűrés nagysága
Esetenként szabadon választott tűrések szerinti gyártás és mérés is lehetséges, de nem lenne gazdaságos. Ezért kívánatosnak látszott a megfelelőnek bizonyult tűrések rendszerbe foglalása. Ez lehetővé tette a tűrések egységes és rövid előírását, gyors és szabatos mérését, továbbá a cserélhetőséget az alkatrészgyártás, a szerelés, és a karbantartás folyamán.
Az így kidolgozott rendszer, a tűrések és illesztések ISO-rendszere.
A tűrésnagyságot két tényező határozza meg:
a névleges méret és a tűrésfokozat.
A névleges méretek ún. átmérőcsoportokba vannak sorolva - a szabványos tűrések számának csökkentése céljából - vagyis bizonyos mérethatárok között azonos a tűrés. Nagyobb mérethez - ugyanolyan tűrésfokozat esetén - nagyobb tűrés tartozik.
A névleges méret a tűrés nagyságát a tűréstényezőn keresztül határozza meg. Az 1-500mm-ig terjedő névleges méretekre a tűréstényező:
i=0,45 D 3 +0,001 D
Ha a D értékét mm-ben helyettesítjük be, az i értéke μm -ben adódik.
A tűréstényezőt egy-egy átmérőcsoportban a tartományhatárok mértani középarányosára kell kiszámítani, és ez az érték - mint azt már előbb említettük - az egész tartományra érvényes.
A tűrésfokozat olyan tűréscsoportot jelent, amely minden névleges mérethez azonos pontossági szintet rendel.
Az ISO rendszer valamennyi mérettartomány számára 20 fokozatot rendszeresít. A fokozatokat a következő számok jelölik:
01, 0, 1, 2, ... 18.
A tűrésnagyság - a tűrésfokozatnak megfelelően - 01-18-ig növekszik. Az azonos minőségekhez tartozó tűrésnagyságok sorozata tűrés-alapsorozatot alkot, amelynek jele az IT betűjelből és a tűrésfokozatot jelentő számjegyből áll.
A tűrésnagyság (T) a tűrésegység (i) értékének és a minőségi tényezőnek (q) a sorozata.
T=q i .
A q tényező, ha a tűrésfokozatot jelentő szám n,
q n = ( 10 5 ) n−1
Ez az összefüggés IT5 - IT18 fokozat és 1-500 mm névleges méretek között igaz. Az IT5-nél alacsonyabb fokozatokat az általános gépépítésben nem használják, ezért az ezekhez tartozó összefüggéseket nem ismertetjük. Az 500-3150 mm közé eső tűrésnagyságokat hasonló módon, de más képletekkel számítják, ezekkel itt szintén nem foglalkozunk.
Az IT szabványos tűrésnagyságok számértékeit a 3150 mm-ig terjedő névleges méretekre a 13.1. táblázat , az IT01 és IT0 tűrésfokozatok értékeit az 1-500 mm-ig terjedő méretekre a 13.2. táblázat tartalmazza.
Tűrésfokozatok és tűrésnagyságok
13.1. táblázat
IT01 és IT0 tűrésfokozatok és tűrésnagyságok
13.2. táblázat
12.3. A tűrésmező elhelyezkedése
A tűrésnagyság egymagában még nem határozza meg a tűrést. Lényeges még a tűrésmező elhelyezkedése az alapvonalhoz (névleges mérethez) viszonyítva. A tűrésmező elhelyezkedésére jellemző az alapeltérés, amely a tűrésmező alapvonalhoz közelebb eső határvonala és az alapvonal között mérhető távolság. Nagysága tapasztalati képletek segítségével számítható. Az alapeltérés előjeles szám, attól függően, hogy a névleges méret felett (+) vagy alatt (-) helyezkedik el a számításba veendő határméret.
A névleges méretek függvényében megállapított alapeltéréseket betűk jelölik, mégpedig a csapokhoz tartozókat kisbetűk, a lyukakhoz tartozókat pedig nagybetűk.
A 28 fajta alapeltérést a következő betűkkel jelölik:
csapnál: a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h, js, j, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc; lyuknál: A, B, C, CD, D, E, EF, F, FG, G, H, JS, J, K, M, N, P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC
A 13.5. ábra a csapok, a 13.6. ábra a lyukak alapeltéréseit szemlélteti.
Csapok alapeltérései
13.5. ábra
Lyukak alapeltérései
13.6. ábra
Az a...g jelű alapeltérésnek megfelelő csapok mérete a névleges méretnél csak kisebb lehet, az A...G jelű lyukaké pedig csak nagyobb. Jellegzetes a nulla alapeltérésű h, illetve H tűrés. A h alulról, a H pedig felülről érinti az alapvonalat.
A j és J jelű csapok, ill. lyukak az alapvonalhoz képest közel szimmetrikusak, a js és JS jelűek pedig szimmetrikusak (az "s" index utal a szimmetriára). Ajánlott az utóbbi használata.
A k jelű csapok és a K, M, N jelű lyukak alapeltérése egyes minőségek esetén nulla.
A p...zc jelű alapeltéréseknek megfelelő csapok mérete a névleges méretnél csak nagyobb, a P...ZC jelű lyukaké pedig csak kisebb lehet.
Az alapeltérésekkel kapcsolatban jegyezzük meg:
a csapok különböző alapeltérései - a js, j és k jelű alapeltérés kivételével - ugyanarra az átmérőcsoportra vonatkozóan azonos értékűek; a lyukak alapeltéréseire ugyanez elmondható A...H-ig minden minőségre, P...ZC-ig az IT8, ill. annál durvább minőségre. (Itt a lyuk alapeltérésének abszolút értéke megegyezik az ugyanolyan jelű csap alapeltérésének abszolút értékével.)
Összefoglalva az eddigieket megállapíthatjuk, hogy egy tűrésezett méretet három adat határoz meg:
a névleges méret, a tűrésmező alapeltérése (a tűrésmező elhelyezkedésére jellemző), a tűrés minősége (a tűrésmező szélességére jellemző).
Pl. egy 40 mm névleges átmérőjű, g-vel jelzett alapeltérésű IT6 tűrésfokozatnak megfelelő csapot a következőképpen lehet jelölni:
∅ 40 g6
A tűréshatárokat kétféleképpen lehet meghatározni:
Az alapeltérés betűjele és a minőségjel ismeretében a vonatkozó táblázatból a szokásos tűrésekre közvetlenül, mindkét határérték kiolvasható. A táblázatokban így meg nem található kevésbé gyakori tűrések az alapeltérésből és a tűrés alapsorozatból határozhatók meg. Pl. 25 D7, alapeltérés: +65 μm ; IT7=21 μm , vagyis az alsó határeltérés +65 μm , a felső határeltérés +86 μm .
13.4. A tűrésezetlen méretek pontossága
Gazdasági szempontból csak azokat a méreteket tűrésezik, amelyek szóródása bizonyos határokon túl a munkadarab működőképességét, a szerelhetőségét vagy cserélhetőségét károsan befolyásolják, továbbá ha a gyárthatóság feltétlen megköveteli. Egyéb esetekben a méretet nem látják el tűréssel, tehát tűrésezetlen méret keletkezik. (A tűrésezetlen méretek megadásával részletesen az MSZ ISO 2768 szabvány foglalkozik.)
A tűrésezetlen méretek határeltéréseit pontossági osztályokkal adhatjuk meg. A szabvány négy pontossági osztályt határoz meg: finom (f), közepes (m), durva (c) és nagyon durva (v).
A tűrésezetlen méretek alkalmazásakor a fokozat betűjelét a szabványszámhoz kötőjellel kapcsolva kell feltüntetni a szövegmezőben vagy a szövegmező mellett. Pl.: MSZ ISO 2768-f.
A tűrésezetlen méretek tűrései a zárójelben feltüntetett kiegészítő méretekre, a négyzetben feltüntetett, elméletileg pontos méretekre, valamint a tűrésszabványokban előírt hossz- és szögméretekre nem vonatkoznak.
Az öntvényekre alkalmazható előírásokat az ISO 8062 tartalmazza.
A pontossági osztály megválasztásakor figyelembe kell venni a gyártó megmunkálási pontosságát. Ha egyes méretekre szigorúbb tűrésre van szükség, vagy megengedhető nagyobb tűrés előírása, mint amit e szabvány előír, akkor ezeket a tűréseket az adott névleges méretre egyedileg kell feltünteni.
A fémből forgácsolással vagy lemezből hidegalakítással készült alkatrészek tűrésezetlen hosszméreteinek, illetve a géppel összeszerelt alkatrészek tűrésezetlen hosszméreteinek tűréseit a 13.3. táblázat tartalmazza. Ezek a tűrések alkalmazhatók nemfémes anyagokra is.
Az éltompításokra (lekerekítési sugár, élletörésszélesség) megadott határeltéréseket a 13.4. táblázat, a szögméretekre vonatkozó határeltéréseket a 13.5. táblázat tartalmazza. A szögegységekben megadott tűrések csak az egyenesek vagy a felületelemek irányára vonatkoznak, de nem vonatkoznak ezek alakeltéréseire.
A tűrésezetlen hosszméretek határeltérései
13.3. táblázat
Az éltompítások határeltérései
13.4. táblázat
A szögméretek határeltérései
13.5. táblázat
13.5. A felületi érdesség és a tűrés összefüggése
A működés szempontjából szükséges tűrésnagyság és a megmunkált felület átlagos érdessége nem választható meg egymástól függetlenül. Bár egzakt összefüggés nem adható meg a két tényező között, a gyakorlat számára jó tájékoztatást ad a következő összefüggés:
R a =k T n
ahol: Ra: átlagos érdesség μm -ben T: a tűrésnagyság μm -ben k: a fokozattól függő állandó n: állandó
A gyakorlati működési követelményekhez való alkalmazkodást az átlagos érdesség és tűrésnagyság összefüggésének három fokozata: finom, közepes és durva teszi lehetővé. Ezekhez gyakorlati tapasztalatok alapján a következő állandók tartoznak:
| k=0,02 finom fokozat esetén
| k=0,04 közepes fokozat esetén
| k=0,08 durva fokozat esetén
| n=0,8 mindhárom fokozatra
Az összefüggést a 13.7. ábra szemlélteti (közepes fokozatra).
Tűrés és felületi érdesség összefüggése
13.7. ábra
A 13.6. táblázat a tűrésfokozatok és a névleges méret függvényében adja meg az átlagos érdesség nagyságát.
A felületi érdesség és a tűrés összefüggése
13.6. táblázat
13.6. A mérettűrések megadása
A mérettűrést a következőképpen lehet megadni:
a) A megengedett határeltérések számszerű értékével történő megadásnál a névleges méret után kell feltüntetni a tűrés határértékeit a méretszámnál egy betűnagysággal kisebb nagyságú számokkal a 13.8. ábra szerint. A megadott értékek mindig mm-t jelentenek. A határeltéréseket előjelükkel kell feltüntetni. A felső határeltérést a méretszám közepe fölé, az alsó határeltérést pedig a méretszám közepe alá kell írni.
Mérettűrések megadása
13.8. ábra
Ha az eltérés az alapvonalhoz képest mindkét irányban azonos, akkor csak egyszer kell ± előjellel leírni (13.9. ábra). A 0 méreteltérést is ki kell írni előjel nélkül (139. ábra).
Mérettűrések megadása
13.9. ábra
A szögek határeltéréseit fokban, percben és másodpercben kell megadni. A fok és a perc csak egész szám lehet (13.10. ábra).
Szögek tűréseinek megadása
13.10. ábra
A 13.11. ábrán kúp tűrésmegadása látható (MSZ ISO 3040). A kúpot meghatározó elméletileg pontos méreteket be kell keretezni.
Kúp tűrésmegadása
13.11. ábra
Az egy irányban határolt méretet vagy csak a felső, vagy csak az alsó határméretével kell előírni. Felső határméret esetén a névleges méret után írt max jellel, alsó határméret esetén min jellel (13.12. ábra).
Egy irányban határolt méret megadása
13.12. ábra
b) A szabványos ISO-tűrést az alapeltérésre és tűrésnagyságra utaló betűből és számból álló jellel kell megadni. A jelet a névleges méret után kell írni (egy számjegy nagyságú hely kihagyható) és a méretszámmal megegyező nagyságban (13.13. ábra).
Szabványos ISO tűrés megadása
13.13. ábra
Az azonos névleges méretű, de különböző tűrésű felületeket folytonos vékony vonallal kell elválasztani egymástól, és a névleges méretet a megfelelő tűréssel együtt, külön-külön meg kell adni mindegyik szakaszra. A szabványos tűrésekkel megadott méretek számszerű eltéréseit a szövegmező mellett vagy felett táblázatban kell megadni (13.14. ábra), vagy a 145. ábra szerint, a szabványos tűrésjel után zárójelben megadott értékkel (pl.: 30 H7 ( +0,021 0 ) (ritkábban alkalmazott megoldás, számítógéppel történő rajzolás esetén nehézkes, technikailag nem korrekt megadási mód).
A szabványos tűrésekkel megadott méretek számszerű eltéréseinek megadása
13.14. ábra
13.7. A mérettűrések mérése
A gyártott darab tűrésének ellenőrzésére sokféle mérési lehetőség létezik (mikrométer, mérőóra stb.). Ezeknek a kezelése gyakorlatot igényel, és amellett lassú. Ezért - különösen a tömeggyártásban - elterjedt az a módszer, amelynél a méretet egy idomszerrel hasonlítják össze. Ez a mérési mód a tényleges méretet nem jelzi, csak azt, hogy a méret a tűrésen belül van-e, vagy nincs. Az idomszeren fel kell tüntetni a névleges méretet, a szabványos tűrés jelét és a két határméretet. A selejt oldalt piros színnel jelzik.
Villás idomszer csapok mérésére
13.15. ábra
Csapok mérésére a villás idomszert használják (13.15. ábra). Az idomszer jó oldala a csap felső határméretére készül, a selejt oldala pedig a az alsó határméretre. (Az idomszer méreteinek a tűrése kb. a mérendő méret tűrésének 1/10-e.) A jó oldalnak ( "megy oldal") rá kell mennie a csapra, hogy a csap felső határméretén belül legyen, a selejt oldalnak ("nem-megy oldal") nem szabad rámennie a csapra, mert így van a csap az alsó határméret felett. Ha a selejt oldal rámegy a csapra, a csap mérete kisebb az alsó határméretnél, a csap selejt. (Ha a "megy oldal" nem megy rá csapra, a méret nagyobb, mint a felső határméret, a csap javítható selejt.)
Furatok ellenőrzésére a 13.16. ábrán látható dugós idomszer való. A jó oldal az alsó határméretre, a selejt oldal a felső határméretre készül. Az alsó határméretű oldalnak bele kell férni a furatba, ez a jó oldal ("megy oldal") a felső határméretnek pedig nem szabad belemenni, ez a selejt oldal ("nem-megy oldal").
Dugós idomszer furatok mérésére
13.16. ábra

| Önellenőrző kérdések
1. Mit jelent a tűrés?
| A két határméret közötti távolságot jelenti.
| A méret észlelt és valóságos nagyságát, amelyek alig térnek el egymástól.
| Azt a teljes intervallumot, amelyben adott számú alkatrész tényleges méretei elhelyezkednek.
2. Az elkészült alkatrésznek vagy a tervezett alkatrésznek van tűrése?
| Az elkészült alkatrésznek.
| A tervezett alkatrésznek.
3. Milyen tényezők határozzák meg a tűrésnagyságot?
| A k fokozattól függő állandó.
| Gazdasági szempontok.
| A névleges méret és a tűrésfokozat.
4. Milyen összefüggés van az IT fokozat és a tűrésnagyság között?
| Egyenes arányosság.
| Fordított arányosság.
5. Hol helyezkedik el a H tűrésmező?
| Az alapvonal felett.
| Az alapvonal alatt.
| Az alapvonalon és felette terül el.
| Az alapvonalon és alatta terül el.
6. Hol kell feltűntetni a szabványos tűrésekkel megadott méretek számszerű eltéréseit?
| A fejlécben kell feltűntetni.
| A fejléc mellett kell feltűntetni táblázatos formában.
| Külön tervlapon kell bemutatni.
7. Csapok méretének ellenőrzésére milyen eszközt használnak?
| Tolómérőt.
| Dugós idomszert.
| Villás idomszert.
| Lézeres távolságmérőt.