http://adf.ly/EylhE

LUCRARE DE SPECIALITATE

PENTRU OBŢINEREA CERTIFICATULUI DE COMPETENŢĂ PROFESIONALĂ

Nivel 3

Elev:

SPECIALITATEA: TEHNICIAN MECATRONIST

Indrumător:

SESIUNEA

TEMA:

AJUSTAJUL CU JOC APLICAT ÎN ECHIPAMENTELE PNEUMATICE

CUPRINS

1.ARGUMENT

2.PRECIZIA GEOMETRICĂ A PRODUSELOR FINITE

TOLERANŢE ŞI AJUSTAJE

3.JOCURI ŞI STRÂNGERI

4.AJUTAJE ŞI SISTEME DE AJUSTAJE

5. SISTEME DE TOLERANŢE ŞI AJUSTAJE ISO

6. INDICAŢII DE FOLOSIRE A AJUSTAJELOR

7. APLICAŢII ALE AJUSTAJELOR CU JOC ÎN PNEUMATICĂ

8.BIBLIOGRAFIE

1.ARGUMENT

Sistemul ISO de toleranţe şi ajustaje este cel mai modern, mai cuprinzător şi mai raţional sistem de toleranţe care, deşi complex, are o largă aplicabilitate practică, permiţând o selecţie corespunzătoare a ajustajelor. În plus, în acest sistem, pe baza legilor lui de calcul (toleranţele fundamentale şi aşezarea câmpurilor de toleranţă) se pot face extinderi pentru a acoperi anumite nevoi speciale.

Respectarea parametrilor geometrici (liniari şi unghiulari) ai pieselor şi produselor este o condiţie esenţială a calităţii acestora. Realizarea dimensiunilor ce definesc geometria piesei la valoarea lor nominală (teoretică) nu este posibilă deoarece intervin erorile de execuţie şi de măsurare.

Procedeele tehnologice de execuţie nu permit realizarea unei dimensiuni decât cu o precizie aproximativă faţă de dimensiunea nominală, prescrisă. De asemenea, metodele de măsurare nu permit măsurarea exactă din cauza erorilor de funcţionare specifice ale instrumentului de măsurat, a erorilor comise la manipularea sau la citirea indicaţiilor acestuia, precum şi din cauza reliefului suprafeţelor prelucrate, sau a altor cauze.

Pe de altă parte practica productivă a arătat că realizarea unei dimensiuni a unei piese riguros la valoarea nominală, nici nu este necesară deoarece o piesă poate funcţiona corespunzător, dacă dimensiunea sa nominală variază între anumite limite, corelate cu limitele cotelor pieselor cu care aceasta are legătură funcţională.

Ajustajul, caracterizează relaţia care există între două grupe de piese de aceeaşi dimensiune nominală, care urmează să se asambleze, privitor la valoarea jocului sau a strângerii, când piesele sunt asamblate.

Sistemul alezaj unitar este cel folosit preferenţial în România , în concordanţă şi cu standardele Europene şi internaţionale. El este acel sistem în care ajustajele cu joc, intermediare sau cu strângere se obţin doar prin varierea doar a dimensiunilor arborelui, deoarece alezajele sunt mult mai greu de prelucrat, respectiv dimensiunile interioare.

În sistemul alezaj unitar abaterea inferioară a alezajului este zero A_i= 0.

Există standarde specializate care reglementează riguros domeniile de utilizare a fiecărui tip de ajustaj în parte, în funcţie de destinaţia şi rolul funcţional îndeplinit de ansamblul respectiv.

În pneumatică, ajustajul cu joc este deosebit de utilizat deoarece foloseşte tuturor sistemelor tehnice , pompe, cilindri pneumatici, drosele , etc, unde toate elementele mobile sunt asamblate cu joc.

Ajustajul cu joc se utilizează atunci când piesele asamblate execută, una faţă de alta, în timpul funcţionării, mişcări de rotaţie sau/şi translaţie sau când piesele se montează sau se demontează des sau se înlocuiesc frecvent. Mărimea toleranţelor la dimensiuni (precizia dimensională) şi mărimea jocurilor în asamblare se stabilesc în funcţie de mărimea şi caracterul solicitărilor, de viteza relativă dintre elementele asamblării, de durata mişcărilor, lungimea asamblării, frecvenţa înlocuirilor, regimul de temperatură şi ungere, etc.

Cap. 2. PRECIZIA GEOMETRICĂ A PRODUSELOR FINITE

TOLERANŢE ŞI AJUSTAJE

Probleme generale ale preciziei geometrice

Obţinerea pieselor la dimensiuni riguros exacte este dificil sau chiar imposibil de realizat, din considerente preponderent tehnologice, dar şi din punct de vedere economic. În acelaşi timp, s-a constatat că rolul funcţional al pieselor poate fi asigurat şi dacă dimensiunile acestora sunt variabile între anumite limite.

Dimensiunea reprezintă un număr care exprimă, într-o anumită unitate de măsură, valoarea unei mărimi liniare sau unghiulare.

Dimensiunile pot determina fie mărimea unei piese sau suprafeţe (lungime, lăţime, diametru, etc.), fie poziţia relativă a două sau mai multe suprafeţe sau piese (distanţa între axele a două găuri executate într-o piesă, respectiv între axele a două roţi dinţate aflate în angrenare).

Se definesc în continuare principalele tipuri de dimensiuni, importante din punctul de vedere al prezentării noţiunilor legate de toleranţe şi control tehnic:

Dimensiuni constructive. Dimensiuni tehnologice

Dimensiunile constructive sunt cele înscrise pe desenele de execuţie ale pieselor şi se diferenţiază astfel:

• Dimensiuni funcţionale – sunt cele care definesc suprafeţele pieselor, astfel încât acestea să-şi îndeplinească rolul funcţional în cadrul ansamblului din care fac parte;

• Dimensiuni de montare – caracterizează suprafeţele pieselor care formează îmbinări;

• Dimensiuni libere – determină, din punct de vedere geometric, suprafeţele care nu formează îmbinări, necesitând, în consecinţă, o precizie scăzută de realizare;

• Dimensiuni auxiliare – rezultă din suma altor dimensiuni, având numai rol informativ; ca urmare, pe desene aceste dimensiuni sunt înscrise între paranteze.

Dimensiunile tehnologice sunt cele incluse în documentaţia tehnică, caracterizând mărimea şi poziţia relativă a suprafeţelor piesei pe parcursul fazelor intermediare ale procesului de prelucrare.

Din acest punct de vedere putem distinge:

a) – precizia macrogeometriei piesei care se referă la:

- precizia dimensională;

- precizia formei geometrice;

- precizia poziţiei diferitelor elemente geometrice;

- ondulaţii.

b) – precizia microgeometriei piesei care se referă la:

- rugozitatea suprafeţei.

Precizia dimensională

Prin precizia dimensională înţelegem realizarea dimensiunilor între anumite limite impuse de condiţia ca mărimea caracterizată de această dimensiune să corespundă scopului funcţional.

Dimensiuni, abateri, toleranţe

Pentru a înţelege mai bine esenţa şi modul de alegere al acestor limite este necesar să definim anumite noţiuni.

Dimensiunea – este una din caracteristicile liniare sau unghiulare care determină mărimea unui element al piesei: diametru, lungime, unghi, etc.

Dimensiunea nominală N – este valoarea luată ca bază pentru a caracteriza o anumită dimensiune, independent de abaterile permise de condiţiile tehnice (inerente imperfecţiunii de execuţie şi control). În raport cu dimensiunea nominală se definesc dimensiunile liniare.

Dimensiunea efectivă E – este dimensiunea a cărei valoare se realizează prin execuţie (valoarea ei se obţine prin măsurare).

Dimensiunile limită – sunt cele două dimensiuni prescrise între care poate varia dimensiunea efectivă şi anume: dimensiunea maximă (D_max, d_max, L_max) – este cea mai mare dintre cele două dimensiuni limită; şi dimensiunea minimă (D_min, d_min, L_min) – este cea mai mică dintre cele două dimensiuni limită.

În acest caz de ex. pentru o cotă D:

D_min≤ E_D≤ D_max.

Abaterea – este diferenţa algebrică dintre o dimensiune (efectivă, maximă, etc.) şi dimensiunea nominală corespunzătoare.

Abaterea efectivă A – este diferenţa algebrică dintre dimensiunea efectivă şi dimensiunea nominală corespunzătoare:

A=E-N (3.1)

Abaterile limită – sunt cele două abateri (superioară şi inferioară) obţinute ca diferenţe algebrice între dimensiunile limită şi dimensiunea nominală corespunzătoare.

Abaterea superioară (A_s, a_s) – este diferenţa algebrică dintre dimensiunea maximă şi dimensiunea nominală corespunzătoare, de exemplu:

A_s=D_max-N,

a_s=d_max-N; (3.2)

Abaterea inferioară (A_i, a_i)- este diferenţa algebrică dintre dimensiunea minimă şi dimensiunea nominală corespunzătoare, de exemplu:

A_i=D_min-N,

ai=d_min-N; (3.3)

De observat că, majusculele D, A, etc., se utilizează în cazul dimensiunilor suprafeţelor cuprinzătoare (de genul alezajelor); minusculele d, a, etc., se întrebuinţează pentru dimensiunile suprafeţelor cuprinse (de genul arbore). Conform prevederilor ISO termenul utilizat convenţional pentru determinarea oricărei dimensiuni exterioare unei piese, chiar dacă nu este cilindrică, este arbore; pentru determinarea oricărei dimensiuni interioare a unei piese, chiar dacă nu este cilindru – alezaj.

Linia zero, în reprezentări grafice este linia de referinţă faţă de care se măsoară abaterile; poziţia ei este determinată de dimensiunea nominală. Prin convenţie, în cazul în care linia zero este trasată orizontal, abaterile pozitive se situează deasupra ei, iar cele negative dedesubtul ei.

Toleranţa T – este diferenţa dintre dimensiunea maximă şi dimensiunea minimă, sau altfel spus, este valoarea dinainte stabilită a limitelor între care se admite oscilaţia unei mărimi.

De exemplu:

T_D=D_max-D_min; T_d=d_max-d_min

Valoarea toleranţei se poate deduce, de asemenea, considerând diferenţele algebrice:

T_D=A_s-A_i; T_d=a_s-a_i

De observat că întotdeauna toleranţa este mărime reală şi nenegativă: T≥0.

Exemplu:

Pentru cota 9,8⁰se obţine: N=9,8 mm; d_max=N+a_s=9,8+0=9,8 mm; d_min=N+a_i=9,8-0,1=9,7 mm; a_s=0; a_i=-0,1mm; T=d_max-d_min=0,1 mm sau T=a_s-a_i=0-(-0,1)=0,1 mm.

Cap. 3. JOCURI ŞI STRÂNGERI

La asamblarea a două piese în cazul în care una are o suprafaţă cuprinzătoare (numită alezaj) şi cealaltă o suprafaţă cuprinsă (numită arbore), intervin următoarele elemente:

- jocul J – este diferenţa dintre dimensiunile dinainte de asamblare ale alezajului şi arborelui, în cazul când această diferenţă este pozitivă. J=E_D-E_d, E_D>E_d;

Dmin > dmax

jmax=Dmax-dmin - parametrii ajustajului

jmin=Dmin-dmax

- jocul maxim J_max– este diferenţa dintre dimensiunea maximă a alezajului şi dimensiunea minimă a arborelui

J_max=D_max-d_min

- jocul minim J_min– este diferenţa dintre dimensiunea minimă a alezajului şi dimensiunea maximă a arborelui

J_min=D_min-d_max

- ajustaj intermediar când cele două câmpuri de toleranţă sunt suprapuse parţial sau total, caz în care rezultă atât ajustaje cu joc cât şi ajustaje cu

strângere

- strângerea S – este valoarea absolută a diferenţei dintre dimensiunile dinainte de asamblare ale alezajului şi arborelui în cazul în care această diferenţă este negativă

S=|E_D-E_d|, E_D<E_d

dmin > Dmax

Smax = dmax – Dmin

Smin = dmin - Dmax

- strângerea maximă S_max– este valoarea absolută a diferenţei (negative) dintre dimensiunea minimă a alezajului şi dimensiunea maximă a arborelui, înainte de asamblare

S_max=|D_min-d_max|

- strângerea minimă S_min– care este valoarea absolută a diferenţei (negative) dintre dimensiune maximă a alezajului şi dimensiunea minimă a arborelui, înainte de asamblare

S_min=|D_min-d_max| ;

Cap. 4. AJUSTAJE, SISTEME DE AJUSTAJE

În cazul fabricaţiei de serie sau masă, dimensiunile efective a două grupe de piese (de ex. alezaje şi arbori) vor fi diferite, a.î., pentru aceeaşi dimensiune nominală, la asamblare vor rezulta jocuri sau strângeri de diferite valori.

Ajustajul, caracterizează relaţia care există între două grupe de piese de aceeaşi dimensiune nominală, care urmează să se asambleze, privitor la valoarea jocului sau a strângerii, când piesele sunt asamblate.

Din punct de vedere al suprafeţelor ajustajului se deosebesc:

- ajustaje cilindrice (cu secţiune circulară), la care fiecare din suprafeţele care se ating sunt suprafeţe cilindrice;

- ajustaje plane, la care fiecare dintre suprafeţe sunt plane;

- ajustaje conice, la care fiecare dintre suprafeţe sunt conice.

Din punct de vedere al câmpului de toleranţă se deosebesc:

- ajustajul cu joc – ajustajul la care dimensiunea oricărui alezaj este mai mare decât dimensiunea oricărui arbore; câmpul de toleranţă al alezajului se află în întregime deasupra câmpului de toleranţă al arborelui

- ajustajul cu strângere – ajustajul la care, înainte de asamblare, dimensiunea oricărui alejaz este mai mică decât dimensiunea oricărui arbore; câmpul de toleranţă al alezajului se află în întregime sub câmpurile de toleranţă ale arborelui

- ajustajul intermediar (de trecere) – ajustajul la care pot rezulta atât asamblări cu joc, cât şi asamblări cu strângere; câmpul de toleranţă al alezajului se suprapune parţial sau complet pe câmpurile de toleranţă ale arborilor

Există situaţii în care condiţiile de funcţionare ale asamblării, de exemplu necesitatea unei centrări bune, simultan cu posibilitatea de montare şi demontare uşoară a pieselor, admit obţinerea atât a unui joc, cât şi a unei strângeri între elementele îmbinate, însă de valori relativ reduse. Aceste ajustaje, la care rezultă fie un joc, fie o strângere, în urma asamblării aleatorii a arborilor cu alezajele, se numesc ajustaje intermediare sau de trecere şi, din punct de vedere practic, sunt caracterizate de faptul că, în urma prelucrării, se pot obţine atât alezaje cu dimensiunea efectivă mai mare decât a unora dintre arbori, cât şi alezaje cu dimensiunea efectivă mai mică .

Reprezentarea grafică simplificată a unui ajustaj intermediar, prezentată în Fig.1.11, permite constatarea legată de suprapunerea, care poate fi parţială sau totală, a câmpurilor de toleranţă ale alezajului şi arborelui în acest caz. abateri [μm] Dmax Ei (Ai) = 0 - N = Dmin dmin dmax es (as) Es(As) TA ei(ai) Ta 0 Smax Jmax

- Toleranţa ajustajului (T_a) este diferenţa dintre jocurile respectiv strângerile maxime şi minime; ea este egală cu suma toleranţelor alezajului şi arborelui:

T_J=J_max-J_min=T_D+T_d, (joc)

T_S=S_max-S_min=T_D+T_d(strângere)

Sistemul de ajustaje este format dintr-o serie de ajustaje cu diferite jocuri şi strângeri întocmite în mod raţional. Se deosebesc:

- sistemul alezaj unitar, la care diferitele feluri de asamblări se obţin asociind arbori cu un alezaj unic (alezaj unitar) acest sistem are o serie de avantaje economice, aşa că se va folosi întotdeauna când este posibil; în sistemul ISO, alezajul unitar este alezajul cu abaterea inferioară nulă;

- sistemul arbore unitar, la care diferitele tipuri de asamblări se obţin asociind diverse alezaje cu un arbore unic (arbore unitar) în sistemul ISO arborele unitar este arborele cu abaterea superioară nulă.

Sisteme de toleranţe şi ajustaje naţionale şi internaţionale

În scopul asigurării interschimbabilităţii diferitelor piese, subansamble şi ansambluri la nivelul unei ţări, a fost necesar să se elaboreze şi să se oficializeze un sistem de toleranţe şi ajustaje naţional, adică o grupare de câmpuri de toleranţă cu poziţii bine stabilite, întocmite pe baza unor consideraţii teoretice şi practice şi clasificate în mod raţional.

Au existat şi există mai multe sisteme de toleranţe şi ajustaje naţionale, standardizate, ca de exemplu: DIN în Germania, VSM în Elveţia, STAS în România, etc. Aceste sisteme naţionale deşi se bazează pe aceleaşi principii, prezintă totuşi deosebiri care împiedică interschimbabilitatea pieselor pe plan internaţional, ceea ce produce dificultăţi în schimbul produselor industriale între ţări.

Din decembrie 1962 s-a elaborat sistemul ISO. Sub această formă, sistemul de toleranţe şi ajustaje ISO a fost adoptat şi standardizat din anul 1969 şi în România, înlocuind „Sistemul de toleranţe şi ajustaje STAS“.

Cap. 5 .SISTEMUL DE TOLERANŢE ŞI AJUSTAJE ISO

Sistemul de toleranţe şi ajustaje ISO cuprinde:

- un sistem de toleranţe având 18 toleranţe fundamentale;

- un sistem de ajustaje pentru dimensiuni peste 1până la 3150 mm;

- un sistem de dimensiuni limită pentru calibrele destinate verificării pieselor.

Sistemul de toleranţe şi ajustaje ISO se referă la dimensiunile pieselor care formează ajustaje cilindrice sau plane. Dimensiunile pot fi de exemplu: diametre, lungimi, lăţimi, înălţimi.

Sistemul ISO este în primul rând un sistem de toleranţe în care câmpurile de toleranţă sunt stabilite univoc după mărime, după poziţia acestora faţă de linia de zero.

În sistemul de ajustaje ISO, aceste câmpuri de toleranţă se folosesc pentru formarea de ajustaje. În acest sistem există posibilitatea de liberă alegere în împerecherea câmpurilor de toleranţă ale arborilor şi alezajelor, ceea ce prezintă un mare avantaj.

În sistemul de toleranţe şi ajustaje ISO, pentru mărimea toleranţelor s-a adoptat noţiunea de treaptă de precizie sau precizie (denumită înainte în standardele noastre calitate). Treptele de precizie ISO se referă numai la piesa propriu zisă (alezaj sau arbore) nu şi la ajustaj, ele indicând precizia cu care piesa trebuie prelucrată.

S-au considerat ca bază 18 trepte de precizie, simbolizate prin cifrele: 01; 0; 1; 2; … ; 15; 16. Treapta 01 este cea mai precisă iar treapta 16 este cea mai puţin precisă. Cele 18 trepte de precizie de bază se pot extinde după anumite reguli stabilite.

Pentru simplificare, dimensiunile până la 500 mm s-au grupat în 13 intervale de dimensiuni nominale

La folosirea sistemului de toleranţe ISO se utilizează diferite simboluri în modul următor:

a) – poziţia câmpului de toleranţă faţă de linia zero, care este funcţie de intervalul de dimensiuni nominale, se simbolizează printr-una sau două litere şi anume cu majuscule pentru alezaje şi minuscule pentru arbori:

- pentru alezaje (dimensiuni interioare): A, B, C, CD, D, E, EF, F, FG, G, H, J, J_s, K, M, N, P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC;

- pentru arbori (dimensiuni interioare): a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h, j, j_s, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc;

Observaţie: literele majuscule I, L, O, Q, W şi minusculele i, l, c, q, w nu se folosesc, pentru a evita confuziile.

b) – câmpul de toleranţă care este funcţie de intervalul de dimensiuni nominale, se stabileşte univoc prin poziţia şi mărimea sa faţă de linia zero; el se notează prin simboluri formate din litera corespunzătoare poziţiei sale faţă de linia zero şi numărul care reprezintă treapta de precizie, de exemplu H7, m6.

c) - dimensiunea tolerată este definită prin valoarea sa nominală, urmată de simbolul câmpului de toleranţă definit la pct. b), de exemplu45 g7.

d) – ajustajul este indicat prin dimensiunea nominală comună celor două piese ale ajustajului, urmată de simbolurile câmpului de toleranţă corespunzătoare fiecărei piese, începând cu simbolul alezajului (dimensiunii interioare), scrise sub formă de fracţie, de exemplu: 25 H6/m6.

Aşezarea câmpurilor de toleranţă faţă de linia zero se determină prin mărirea toleranţei fundamentale (tabelul 3.1) şi prin una din abateri (abaterea limită cea mai apropiată de zero) numită abatere fundamentală (luată din tabelele 3.2 şi 3.3). Cealaltă abatere se calculează cu ajutorul formulelor:

a_s= a_i+ T_dsau a_i= a_s- T_d(3.17)

A_s= A_i+ T_Dsau A_i= A_s- T_d.

Cap.6. INDICAŢII DE FOLOSIRE A AJUSTAJELOR

Domenii de aplicare a familiilor de simboluri

În cele ce urmează sunt arătate cu titlu informativ, principalele domenii de aplicare ale celor 18 trepte de precizie ale sistemului ISO.

Preciziile 01; 0; 1; 2; 3 şi 4 fiind de foarte mare fineţe, se utilizează în mecanica fină, la execuţia aparatelor de măsurat, a calibrelor. În prezent, în atelierele dotate obişnuit nu pot fi atinse sau se pot obţine numai unele dintre aceste precizii cu mari dificultăţi.

Preciziile 5…11 sunt cele care se folosesc în mod curent la piese care formează ajustaje în construcţiile de maşini. Treptele de precizie 5…7 se mai folosesc uneori la construcţia de calibre mai puţin precise, la prelucrarea la rece a metalelor ca tragerea, ambutisarea, laminarea la rece, etc.

Preciziile 12…16 (şi eventual următoarele) se aplică pentru toleranţele procedeelor de lucru mai puţin precise cum sunt laminarea, presarea, forjarea, turnarea, la prelucrarea maselor plastice, la formarea de ajustaje cu piese executate cu toleranţe şi cu jocuri mari şi foarte mari, etc.

În tabelul de mai jos se regăsesc recomandările pentru folosirea tipurilor de ajustaje în asamblările mecanice.

In scopul asigurarii interschimbabilitatii diferitelor piese, subansamble indiferent de cine si unde au fost executate, a fost necesar sa se oficializeze un sistem de tolerante si ajustaje întocmit pe baza unor considerente teoretice si practice.

Sistemul de ajustaje ISO (organizatia internationala de standardizare) a institutionalizat mai multe standarde:

SR EN 20284 – 1 : 1997 Sist ISO de tolerante si ajustaje

SR EN 20284 – 2 : 1997 Baze de tolerante abateri si ajustaje

SR ISO 1829 : 1997 Sectie de campuri de tolerante pentru uz general

STAS 8000/5-90

STAS 8000/6-90 Sistem de tolerante si ajustaje pt dimensiuni liniare.

Cap. 7. APLICAŢII ALE AJUSTAJULUI CU JOC ÎN PNEUMATICĂ

În figura de mai jos se pot vedea zonele în care s-a utilizat ajustajul cu joc:

- intre piston şi cămaşa cilindrului

- între tija şi capul cilindrului

Toate zonele au fost apoi etanşate cu sisteme de etanşare corespunzătoare.

În figura de mai jos se prezintă un cilindru cu simplă acţiune sau cilindri cu simplu efect se utilizează acolo unde doar pe cursa de avans (sau cea de retragere) este necesară dezvoltarea forţei motoare: dispozitive de prindere şi fixare, împingerea pieselor, opritoare, ştanţe, etc. Astfel, doar o cameră a cilindrului este alimentată cu aer comprimat, revenirea în poziţia iniţială realizându-se sub acţiunea resortului.

Între elementele aflate în mişcare realtivă se află un ajustaj cu joc.