Co je to Fit in Engineering?
Z hlediska strojírenství je uložení spojením dvou zapadajících součástí zařízení nebo konstrukce. Tato vazba vychází z této korelace. Obvykle se dává do kontrastu s funkčností a trvanlivostí sestavy. Fit je klíčový, protože všechny součásti, jako jsou hřídele a dutinky, pružiny a válce nebo matice a šrouby, musí mít dokonalou koordinaci, i když mají kolem sebe ladně klouzat nebo pevně držet.
Shody lze rozdělit do dvou tříd. Jsou založeny na tom, zda je vzájemné ovlivňování nebo vůle mezi součástmi překážkou nebo zdrojem přitažlivosti. Vezměme si například „těsné uložení“. Má význam, pokud díly zůstávají dobře spojené a na jednom místě, například u lisované ložiskové sestavy. Alternativně může „volné uložení“ umožňovat volný pohyb dílů, jako je tomu u ložiska nesoucího hřídel, které se může otáčet.
Uložení dílů určuje, jak fungují, například jak se posouvají, kutálejí nebo zamykají. V důsledku toho se úkoly návrhu uložení neomezují pouze na dobrý návrh, ale také na konstrukci závěsů, které by do nich zapadaly, a tím zaručovaly dlouhodobé použití. Konstruktéři používají různé způsoby montáže dílů. To zlepšuje mechaniku a funkčnost konstrukce použitím správného uložení.
Základy pasování: Systémy otvorů a hřídelí
Strojírenství vyžaduje přesné kování. Umožňují, aby sestava fungovala a vydržela. Dva systémy, které se obvykle používají pro standardizaci těchto armatur, jsou systémy na bázi otvorů a hřídelí. Každý systém tedy vytváří strukturu pro dosažení různých stupňů volného nebo těsného uložení s využitím příslušných tolerancí.
Systém otvorové základny
Jedná se o nejčastěji používanou techniku v oblasti technických úprav. Průměr otvoru je v použitém systému stejný a jednotný, což je základ všech velikostí. Poté se upraví rozměry hřídele, aby bylo zajištěno její požadované uložení. Může se jednat o snadné uložení kvůli vůli nebo o těsnější montáž s interferenčním uložením. Standardní rozměr otvoru se použije pro jeho nejmenší velikost s minimální odchylkou rovnou nule. Tento způsob se upřednostňuje, protože otvory lze vždy vyvrtat na správnou velikost pomocí standardních vrtáků a výstružníků.
Systém základny hřídele
Na rozdíl od systému se základnou pro díry, který stanovuje průměr hřídele, systém se základnou pro hřídele zachovává průměr díry jako základní rozměr. Změnou velikosti otvoru se hřídel správně přizpůsobí otvoru. Tento systém je ideální tam, kde hřídel nelze vyrobit po jeho prvotní výrobě, například u předhotových hřídelí nebo u hřídelí, které vyžadují přesné vyvážení pro vysoké provozní otáčky. Zde je základním rozměrem rozměr hřídele, přičemž horní odchylka je +/- 0. Tato metoda je sice vzácná, ale je velmi důležitá v aplikacích, kde je třeba provést polotovar nebo předimenzování materiálu.
Jak pojmenovat různé typy uložení ve strojírenství？
Ve strojírenství je přesné pojmenování různých typů uložení klíčové pro výběr vhodného uložení při montáži výrobku. Pojmenovací konvence jsou standardizovány Mezinárodní organizací pro normalizaci (ISO) prostřednictvím systému alfanumerických kódů. Tento systém nejen identifikuje typ uložení, ale také sděluje jeho toleranční úrovně.
Kód je rozdělen na abecední a číselnou část. Abecední část rozlišuje, zda se specifikace týká otvoru nebo hřídele. Velká písmena označují otvory, zatímco malá písmena se používají pro hřídele. Například kód „H7/h6“ vyjadřuje:
„H7“ je rozsah tolerance pro otvor.
„h6“ je rozsah tolerance hřídele.
Toto standardní kódování umožňuje konstruktérům snadno najít největší a nejmenší velikost otvoru i hřídele. Pomáhá při přesné montáži a zajišťuje, že díly do sebe zapadají.
Typy uložení
Ve strojírenství označuje termín lícování to, jak blízko je tolerance mezi dvěma lícujícími součástmi. Tento vztah může určit, jak dobře a snadno budou díly k sobě pasovat. Výběr správného lícování je důležitý, protože ovlivňuje, jak dobře věci fungují a jak dlouho vydrží. Ve strojírenství existují tři typy lícování: lícování s vůlí, lícování s přesahem a přechodové lícování. Tyto kategorie mají různé účely, které se volí v závislosti na tom, jaké mechanické požadavky je třeba splnit v daném aplikačním prostředí.
Volné místo se hodí
V případě vůle je mezi dvěma spojovanými díly vždy mezera; to znamená, že průměr otvoru je větší než průměr odpovídajícího hřídele. Hlavním cílem tohoto typu uložení je zajistit snadnou montáž a demontáž a zároveň umožnit pohyb mezi součástmi.
Typy:
- Volný běžecký střih: Používá se tam, kde přesnost není kritická a kde je možné určité znečištění. Minimální vůle pro průměr 25 mm je 0,11 mm. Maximální je 0,37 mm. Typická použití zahrnují prašná nebo zkorodovaná místa a ohybové závěsy.
- Zdarma Running Fit: Je určen pro použití při teplotních změnách a vysokých rychlostech. Pro průměr 25 mm poskytuje vůle od 0,065 mm do 0,169 mm. Je běžná u hřídelí s kluznými ložisky a malou rotací.
- Blízká běžecká montáž: Poskytuje malé vůle pro střední přesnost. Jsou určeny pro střední rychlosti/tlaky. Uložení H8/f7 poskytuje minimální vůli 0,020 mm. Maximální vůle je 0,074 mm. Je určena pro posuvné tyče v obráběcích strojích a vřetenech.
- Posuvné uložení: Udržuje malé vůle, pokud je potřeba přesný vzájemný pohyb posuvných dílů. Uložení H7/g6 pro 25mm hřídel má vůle od 0,007 mm do 0,041 mm. To je ideální pro vedení hřídelí, posuvných převodů, kluzných ventilů, automobilových dílů a spojkových kotoučů v obráběcích strojích.
- Lokální volný prostor Fit: Dává velmi malé vůle. Po přesném umístění dílů nedochází k žádnému významnému pohybu mezi nimi. Uložení H7/h6 pro průměr 25 mm nabízí minimální vůli 0,000 mm a maximální 0,034 mm. Tato uložení se obvykle používají ve válečkových vedeních a k přesnému vedení hřídelí.
Přechod Fit
Přechodové uložení může mít vůli nebo přesah na základě individuálních tolerancí konkrétních dílů. Díky této vlastnosti je možné jej přizpůsobit scénářům, které vyžadují určitou přesnost pohybu. Zohledňují také tolerance.
Typy:
- Podobné vybavení: Navíc je hozen dohromady a sestaven gumovým kladivem bez velké síly. Tato konstrukce by mohla dobře fungovat pro takové součásti, které vyžadují přesnost z hlediska vyrovnání, ale nejsou v dosahu vysokého zatížení. Pro velikost 25 mm H7/k6 je hodnota mezery maximálně 0,019 mm a přesah maximálně 0,015 mm. Lze ji použít pro náboje, ozubená kola, řemenice a ložiskové stavby.
- Pevné uložení: Toto uchycení nabízí přesné seřízení s minimální vůlí a vyžaduje malou sílu při montáži. Hodí se pro trvalé nastavení, ale umožňuje snadnější demontáž. Pro zmíněný průměr 25 mm umožňuje třída H7/n6 vůli 0,006 mm a rozdíl 0,028 mm. Toto tvarové uložení se často používá u kuželových pouzder, zátek, spojek a nástrčných ložisek.
Interference Fit
Přesahující uložení (známé také jako lisované uložení nebo třecí uložení) vyžaduje, aby hřídel byla větší než otvor. To umožňuje použít při montáži sílu nebo speciální úpravy, jako je zahřívání nebo chlazení. Toto spojení se využívá v případě, že je zapotřebí vysoce pevný těsný spoj pro přenos energie nebo může snést smykové zatížení.
Typy:
- Stiskněte tlačítko Fit: Pro zařízení, jako je náboj a koule, je perfektní nepovrchová úprava. Možné přesahy jsou minimální, pouhých 0,001 mm pro průměr 25 mm. Patří mezi nejtenčí destičky běžně používané pro sedlové mřížky na hřídelích a nábojích.
- Driving Fit: Vyžaduje zvýšení počtu nastavených montážních sil, které se použijí pro pozitivní záběr převodů a hřídelí. To by se mělo uplatnit na všechny maximální a nulové minimální průsečíky od 0,014 mm do 0,048 mm. Tento typ nástroje lze použít pro trvalou montáž hřídele a ozubeného kola.
- Vynucená montáž: Při použití pokročilé montážní techniky je nutné použít montáž s vysokým rušivým vlivem, takže se nejpravděpodobnější cestou stává trvalý montážní proces. Spojovací linie neposkytuje významnou smykovou plochu. Takže průměry otvorů u uložení 25 H7/u6 mají minimální přesah 0,027 mm a maximální 0,061 mm. Jsou vhodné pro mechanické použití, jako je nasazování kol na železniční nápravy nebo těžká ozubená kola. Tyto díly musí odolávat dynamickým a axiálním silám.
Jak dosáhnout rozměrových tolerancí pro lícování?
Tolerance je zásadní. Umožňují zohlednit faktor pružných změn velikosti a tvaru. Přesto může sestava držet, i když díly nemají přesně stejnou velikost. Vytvoření tolerančních mezí umožňuje konstruktérům zohlednit malé nepřesnosti. Ty jsou ve výrobě běžné. Limity zajišťují vysokou kvalitu výrobku tím, že usměrňují montáž.
Přesné obrábění CNC
Přesné obrábění CNC (Computer Numerical Control) je základní metodou pro dosažení neuvěřitelné odchylky, která je velmi důležitá pro zvýšení produktivity nebo rozšíření podnikání v průmyslovém odvětví. Pomocí těchto řídicích systémů lze na CNC strojích dosáhnout přídavné zóny +/- 0,001 mm. Zajišťují, že díly jsou správné a že výroba odpovídá specifikacím. Obráběči mohou vybírat nejlepší nástroje a upínače. To jim umožňuje vyrábět díly, které se hodí do složitých sestav. Sestavy jsou hlavními částmi systému. Díky nim systém funguje.
Broušení
Broušení je výchozí metodou výroby dílů. To platí zejména pro nejvyšší přesnost, až +/- 0,25 mikrometru. Tato přesnost má význam zejména v takových případech, kdy konečný výrobek vyžaduje toleranční uložení rozhraní. I malá odchylka tolerance vede ke značným chybám. Broušení umožňuje výrobcům nastavit vyšší standard, než je obvyklé. Umožňuje jim také získat potřebnou kvalitu seřízení, shodu a spolehlivost.
Vystružování
Vyhlazení může způsobit velmi těsné póry. Jsou klíčovou součástí mnoha strojírenských projektů. Pozoruhodný je proces EDM. Dokáže přesně odebrat právě tolik materiálu, kolik je potřeba. To je důležité pro dosažení těsných tolerancí u mechanických armatur. Přesné vystružování je životně důležité. Umožňuje, aby otvory pasovaly. Tím se minimalizuje napětí a nesouosost v konečné sestavě.
Dodržování norem GD&T
Výrobci musí dodržovat normy GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing), protože tyto normy popisují maximální odchylky, které může mít díl od skutečné geometrie. Tito lidé mají na starosti výrobu. Řídí se tím, jak každá záležitost zůstává v rámci specifikací návrhu.
Použití fitů ve strojírenství
Požadavky na aplikaci
Každé technické uložení je určeno pro konkrétní úkol a použití. Z toho vyplývá, že je třeba vyjasnit cíl. Vezměte si otázku, jak má vzor fungovat, zda je to kvůli jemným nebo silným účelům. Rozlišujte role různých částí z hlediska výrobku, který má být kompletní s tím, že samotné zařízení je funkční.
Úvahy o rozpočtu
U strojírensky vyráběných uložení mohou být obrovské rozdíly v nákladech, zejména pokud se jedná o složité případy vyžadující přesnost. Volné tolerance mají tendenci vést k vyšším nákladům. Mimochodem, dobrým způsobem, jak začít, je provést vyhodnocení rozpočtu. Efektivní vyvážení nákladů a funkce ve výrobě je zásadní pro udržení rozměrových tolerancí v rámci rozpočtu.
Porozumění toleranci
Klíčovou myšlenkou při výběru vhodného inženýra je pojem netolerance (rychlost). Rozhodněte se, v jaké míře by měla být flexibilita nebo tuhost, aby odpovídala požadavkům vaší stavby. Určete, zda je vyžadováno plné natočení segmentu, nebo zda nemusí být držen pevně. Výroba výrobků s malými rozdíly může snížit přesnost měření. To je zásadní při montáži komponent, abyste zajistili, že budou splňovat normy a nepřekročí toleranční hodnoty.
Závěr
Ve světě strojírenství je přesnost nejdůležitější. Každý typ, od vůlí až po přesahující uložení, slouží k zajištění optimálního výkonu a dlouhé životnosti mechanických sestav. Pochopením tolerance, nákladů a potřeb mohou konstruktéři vytvářet řešení. Tato řešení splňují vysoké standardy kvality a funkčnosti.
Spolupracujte s námi a zlepšete své inženýrské schopnosti. Vaše sestavy se tak dostanou na novou úroveň přesnosti a spolehlivosti. Pojďme spolupracovat na konstrukčních řešeních, která překonají očekávání a nastaví nové standardy v oboru.
ČASTO KLADENÉ DOTAZY:
Co je to LMC a MMC?
MMC je termín, který se používá při rozhovoru o toleranci montáže. LMC se týká otvorů v pouzdrech. Jde o otvory v blízkosti okrajů a o tloušťku trubek.
Co je to příspěvek?
Tolerance ve strojírenství je plánovaný rozdíl mezi rozměry otvoru a jmenovitým průměrem hřídele. Vypočítá se jako LLH – HLS, kde LLH je dolní mez otvoru a HLS je horní mez hřídele. Pro určení uložení s ohledem na vůli a viklání se použije vzorec. Kladné znaménko pro vůli a záporné znaménko pro vlepení se považují za dobrou shodu.
Proč se systém základny otvorů používá častěji než systém základny hřídele？
Nastavení základny otvoru je ve srovnání s nastavením základny hřídele nejvhodnější, protože eliminuje komplikace spojené s výrobou. Obráběcí dílny, které používají jeden nástroj, který lze nastavit tak, aby vytvářel standardizované otvory pro různé velikosti hřídelí, budou celkově vyrábět výrobky rychleji a s nižšími náklady.
Jak vypočítáme toleranci technické shody?
Technická uložení jsou určena a znázorněna rozměrovými výkresy podle norem ISO a ASME, které definují podrobné rozměry a tolerance pro různá uložení a jim odpovídající velikosti otvorů a hřídelí.
Co jsou stupně tolerance?
Stupně tolerance ve strojírenství označují úrovně přesnosti součástí v 18 stupních:
- IT01 až IT4: Používá se ve vysoce přesných přístrojích, jako jsou měřidla.
- IT5 až IT7: Použití v přesném strojírenství.
- IT8 až IT11: Zaměstnáni ve všeobecném strojírenství.
- IT12 až IT14: Používá se při zpracování kovů.
- IT15 a IT16: Používá se pro obecné řezání a odlévání.
