KURZUS: Műszaki ábrázolás 2.

MODUL: I. modul: Felületi érdesség, tűrések

2. lecke: Tűrések és illesztések

| Aktivitás: Olvassa el a 2. lecke anyagát! A tanulás során a következőkre figyeljen:
Mit jelent a méretszóródás, alsó határméret, felső határméret, alsó eltérés, felső eltérés, névleges méret (alapméret), alapeltérés, tűrésfokozat és tűrés fogalma. Mely adatok szükségesek a tűrés megadásához. Hogyan jelöljük és hol helyezkednek el az alapvonalhoz képest a csapok alapeltérései. Hogyan jelöljük és hol helyezkednek el az alapvonalhoz képest a lyukak alapeltérései. Milyen, a tűrésezetlen méretek határeltéréseire vonatkozó pontossági osztályokat használunk Hogyan adunk meg tűrésezett méreteket műszaki rajzokon.
Követelmények: A lecke tananyagának elsajátítása akkor tekinthető sikeresnek, ha Ön képes lesz:
Definíciókat hozzárendelni a megfelelő, tűrésekkel kapcsolatos kifejezésekhez. Ábra alapján meghatározni egy tűrésezett méret jellemző értékeit. Adott tűrésről eldönteni, hogy az csapra, vagy lyukra vonatkozik. Rajzban tűrésezetlen mérethez pontossági osztályt rendelni. Tűrésezett méretek jellemzőit táblázatból kikeresni. Tűrésezett méreteket megadni és megfelelően elhelyezni rajzokon.
Kulcsszavak: tűrés, mérettűrés, névleges méret, alapvonal, felső eltérés, alsó eltérés, felső határméret, alsó határméret, tűrésfokozat, tűrésezetlen méret, a mérettűrés megadása, a tűrésmező elhelyezkedése, a tűrésmező szélessége.
A kész munkadarabok többé-kevésbé eltérnek a rajzon ábrázolt munkadaraboktól. Az eltérés háromféle lehet:
méreteltérés alakeltérés helyzeteltérés
Ezek az eltérések nehézséget okozhatnak a szerelés, a működés és a karbantartás folyamán. Ezért az eltérések megengedhető mértékét elő kell írni. A megengedett eltéréseket nevezzük tűréseknek.
2.1. A mérettűrések
2.1.1. 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 (2.1. ábra). Minél nagyobb a méretnek a középértéktől való eltérése, annál kisebb a gyakorisága.
2.1. 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 határméretet (AH) és a felső határméretet (FH). Ez a két határméret határozza meg a megengedett méretszóródást, a tűrésmezőt, amit egyszerűen tűrésnek is nevezünk (2.2. ábra).
2.2. ábra
A magyar szóhasználat a tűrés fogalmában nem csak a méretszóródás nagyságát, hanem a tűréshatárok elhelyezkedését is érti. A 2.2. 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 2.3. ábrán látható. A névleges méretnek (alapméretnek) megfelelő vonalat alapvonalnak is nevezik. A 2.3. 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.
2.3. 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 es, míg az alsó határeltérés jelölésére lyuk esetén EI, csap esetén pedig ei jel is szolgál.) (2.4. ábra).
2.4. ábra
Az eddigiekből látható, hogy egy méret tűrésére két adat jellemző:
a tűrésmező nagysága (T=FH-AH), a tűrésmező elhelyezkedése az alapvonalhoz viszonyítva.
2.1.2. A tűrés (tűrésmező) 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, amelyben 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 1-500 mm-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 (m-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 tűrésfokozatot 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 tűréstényező (i) értékének és a minőségi tényezőnek (q) a szorzata.
T=i q .
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 képlettel számítják, ezekkel itt szintén nem foglalkozunk.
Az IT szabványos tűrésnagyságok számértékeit a 3150 mm-ig terjedő névleges méretekre a 2.1. táblázat tartalmazza.
Tűrésfokozatok és tűrésnagyságok
2.1. táblázat
2.1.3. 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 tűrésmező kiindulásául szolgáló határméret.
A névleges méretek függvényében megállapított alapeltéréseket betűk jelölik, mégpedig a csapokhoz tartozókat kisbetűk, a lyukakhoz tartozókat pedig nagybetűk.
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 2.5. ábra a csapok, a 2.6. ábra a lyukak alapeltéréseit szemlélteti. A tűrésnagyságok egy meghatározott méretre és azonos tűrésminőségre vonatkoznak.
2.5. ábra
2.6. 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 .
2.1.4. 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. (Általában mondható, hogy amikor a munkadarab másik munkadarabhoz illeszkedik.) Egyéb esetekben a méretet nem látják el tűréssel, tehát tűrésezetlen méret keletkezik. (A tűrésezetlen méretek megadásával a vonatkozó szabvány részletesen 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. Ha ilyen hivatkozás nincs a rajzon, akkor a közepes fokozat előírásai érvényesek.
Az alkatrészek tűrésezetlen hosszméreteinek tűréseit a 2.2 táblázat tartalmazza.
A tűrésezetlen hosszméretek határeltérései
2.2. táblázat
2.1.5. 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 2.7. 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.
2.7. ábra
Ha az eltérés az alapvonalhoz képest mindkét irányban azonos, akkor csak egyszer kell ± előjellel leírni (2.8. ábra). A 0 méreteltérést is ki kell írni előjel nélkül (2.9. ábra).
2.8. ábra
2.9. ábra
A szögek határeltéréseit fokban, percben és másodpercben kell megadni. A fok és a perc csak egész szám lehet (2.10. ábra).
2.10. 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 (2.11. ábra).
2.11. 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 a méretszámmal megegyező nagyságban (2.12. ábra).
2.12. 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 (2.13. ábra), vagy a 2.14. ábra szerint, a szabványos tűrésjel után zárójelben megadott értékkel.
2.13. ábra
2.14. ábra
A következő rész (2.1.6-2.1.7.) tájékoztató jellegű, ezért nem tartoznak hozzá követelmények és ellenőrző kérdések.
2.1.6. 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 tűrésfokozattól 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 2.15. ábra szemlélteti (közepes fokozatra).
2.15. ábra
A 2.3. táblázat a tűrésfokozatok és a névleges méret függvényében adja meg az átlagos érdesség nagyságát (a szokásos tűrésfokozat-tartományon belül).
A felületi érdesség és a tűrés összefüggése
2.3. táblázat
2.1.7. 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.
2.16. ábra
Csapok mérésére a villás idomszert használják (2.16. 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 2.17. 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").
2.17. ábra
2.2. Gyakorló feladat
Mint említettük a tűrésértékek táblázatokban is rendelkezésünkre állnak.
Lássunk most példát egy ilyen táblázatra:
A fenti táblázat terjedelmi korlátok miatt a tűréseknek csak egy kiválasztott körét mutatja be. A mérettartomány határára eső méretek esetén abból a sorból kell kiválasztani az eltéréseket, amelyikben a keresett méret a felső érték. Például: 30 mm-es névleges méret esetén a 18-30 mérettartomány sorából kell kikeresni az eltéréseket. A táblázatban szereplő két adat közül a felső érték a felső határeltérés (FE), az alsó érték az alsó határeltérés (AE).
Nézzünk most konkrét példát a táblázat használatára!
Az alábbi ábrán egy tengelyvég mérettűréseit adtuk meg. Határozzuk meg a névleges méreteket, a határméreteket és a tűrésnagyságot (a tűrésmező szélességét)!
Az ∅ 32h6 méret esetén a táblázat 30-50 mm névleges méret rovatában és a h6 oszlopában FE=0 és AE=-16 értékeket találunk. Ez 0 és -0,016 mm határeltérésnek felel meg. Azaz, a méret 32 mm-től 0 és -0,016 mm-rel térhet el.
Ez alapján az ∅ 32h6 esetén: A (névleges méret) N=32 mm A (felső határméret) FH = 32 + 0 = 32 mm Az (alsó határméret) AH = 32 - 0,016 = 31,984 mm A (tűrésnagyság) T = FH - AH = 32 - 31,984 = 0,016 mm A 32js6 esetén: Táblázatból: FE= +0,008, AE= -0,008 mm N=32 mm FH = 32 + 0,008 = 32,008 mm AH = 32 - 0,008 = 31,992 mm T = 32,008 - 31,992 = 0,016 mm Az ∅ 42p6 esetén: Táblázatból: FE= +0,042 AE= +0,026 mm N = 42 mm FH = 42 + 0,042 = 42,042 mm AH = 42 + 0,026 = 42,026 mm T = 42,042 - 42,026 = 0,016 mm
Lássunk most példát lyuk jellegű méret tűrésére! (A számítások ugyanúgy történnek, mint csap esetén.)
Példa: 10H7 Táblázatból: FE = +0,015 AE = 0 N = 10 mm FH = 10 + 0,015 = 10,015 mm AH = 10 + 0 = 10 mm T = 10,015 - 10 = 0,015 mm

| Önellenőrző kérdések és feladatok
1. Olvassa el az alábbi definíciókat és válassza ki a lenti felsorolásból a nekik megfelelő kifejezést! 1: méretszóródás 2: alsó határméret 3: felső határméret 4: alsó eltérés 5: felső eltérés 6: névleges méret (alapméret) 7: alapeltérés 8: tűrésfokozat 9: tűrés A megengedett eltérést jelent egy adott mérettől, alaktól vagy helyzettől, beleértve a tűréshatárok elhelyezkedését is. Az a tűrésmező alapvonalhoz közelebb eső határvonala és az alapvonal között mérhető távolság. Azt a megengedett méretszóródást amelyet az és határoz meg, tűrésnek nevezzük.
2. Válassza ki az alábbi felsorolásból azokat az adatokat, amelyek egy tűrésezett méretet meghatároznak!
| a tűrés minősége (a tűrésmező szélessége),
| a méretszóródás,
| a felületi érdesség,
| a névleges méret,
| a pontossági osztály,
| a tűrésmező alapeltérése (a tűrésmező elhelyezkedése),
| a megmunkálás módja.
3. A következő táblázat segítségével határozza meg az alábbi tűrésezett méretek kért jellemzőit! A fenti táblázat terjedelmi korlátok miatt a tűréseknek csak egy kiválasztott körét mutatja be. ∅30 H7 Névleges méret: mm Felső eltérés: mm Alsó eltérés: Felső határméret: mm Alsó határméret: mm Tűrés: mm 40 p6 Névleges méret: mm Felső eltérés: mm Alsó eltérés: mm Felső határméret: mm Alsó határméret: mm Tűrés: mm ∅15 f7 Névleges méret: mm Felső eltérés: mm Alsó eltérés: mm Felső határméret: mm Alsó határméret: mm Tűrés: mm
4. Az alábbi ábrákon a tűrésmező 3 elhelyezkedési lehetőségét látja. Az ábrák alatt felsoroltunk néhány tűrésezett méretet. Párosítsa úgy ezeket a méreteket az ábrákkal, hogy nem nézi meg a tűrések számszerű értékeit! a) 20 f7 b) 20 H7 c) 20 m6 d) 20 p6 e) 20 js6 f) 20 E6 g) 20 h7