Tolérance et ajustement en génie mécanique

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-02 13:54

La métrologie est la science des mesures, des moyens et des méthodes pour assurer leur unité, ainsi que des moyens d'atteindre la précision requise. Son objet est la sélection d'informations quantitatives sur les paramètres d'objets avec une fiabilité et une précision données. Le cadre réglementaire de la métrologie est celui des normes. Dans cet article, nous examinerons le système de tolérances et d'atterrissages, qui est une sous-section de cette science.

Le concept d'interchangeabilité des pièces

Dans les usines modernes, les tracteurs, voitures, machines-outils et autres machines ne sont pas produits par unités ou par dizaines, mais par centaines, voire par milliers. Avec de tels volumes de production, il est très important que chaque pièce ou assemblage fabriqué s'adapte exactement à sa place lors de l'assemblage sans ajustements de serrurier supplémentaires. Après tout, de telles opérations sont assez laborieuses, coûteuses et prennent beaucoup de temps, ce qui n'est pas acceptable dans une production de masse. Il est également important que les pièces entrant dans l'assemblage puissent être remplacées.à d'autres fins communes avec eux, sans aucun dommage au fonctionnement de l'ensemble de l'unité finie. Une telle interchangeabilité des pièces, des assemblages et des mécanismes est appelée unification. C'est un point très important en ingénierie mécanique, il permet d'économiser non seulement le coût de conception et de fabrication des pièces, mais aussi le temps de production, en plus, il simplifie la réparation du produit du fait de son fonctionnement. L'interchangeabilité est la propriété des composants et des mécanismes de prendre leur place dans les produits sans sélection préalable et d'assurer leurs fonctions principales conformément aux spécifications.

Pièces d'accouplement

Deux parties, fixes ou reliées de manière mobile l'une à l'autre, sont appelées accouplement. Et la valeur par laquelle cette articulation est réalisée est généralement appelée la taille d'accouplement. Un exemple est le diamètre du trou dans la poulie et le diamètre de l'arbre correspondant. La valeur par laquelle la connexion ne se produit pas est généralement appelée la taille libre. Par exemple, le diamètre extérieur de la poulie. Pour assurer l'interchangeabilité, les cotes d'accouplement des pièces doivent toujours être précises. Cependant, un tel traitement est très compliqué et souvent peu pratique. Par conséquent, en technologie, une méthode est utilisée pour obtenir des pièces interchangeables lorsque l'on travaille avec la précision dite approximative. Cela réside dans le fait que pour différentes conditions de fonctionnement, les nœuds et les pièces définissent les écarts admissibles de leurs tailles, sous lesquels le fonctionnement impeccable de ces pièces dans l'unité est possible. De tels décalages, calculés pour une variété de conditions de fonctionnement, sont construits dans unun certain schéma, son nom est "un système unifié de tolérances et d'atterrissages".

Le concept de tolérances. Caractéristiques quantitatives

Les données calculées de la pièce fournies sur le dessin, à partir desquelles les écarts sont comptés, sont communément appelées la taille nominale. Habituellement, cette valeur est exprimée en millimètres entiers. La taille de la pièce, qui est réellement obtenue lors du traitement, est appelée la taille réelle. Les valeurs entre lesquelles ce paramètre fluctue sont généralement appelées la limite. Parmi ceux-ci, le paramètre maximum est la plus grande limite de taille et le paramètre minimum est le plus petit. Les écarts sont la différence entre la valeur nominale et la valeur limite d'une pièce. Dans les dessins, ce paramètre est généralement indiqué sous forme numérique à une taille nominale (la valeur supérieure est indiquée ci-dessus et la valeur inférieure ci-dessous).

Exemple d'entrée

Si le dessin montre la valeur 40^{+0, 15}_{-0, 1, cela signifie que la taille nominale du partie est de 40 mm, la plus grande limite est de + 0,15, la plus petite est de -0, 1. La différence entre la valeur limite nominale et maximale est appelée l'écart supérieur, et entre le minimum - l'inférieur. À partir de là, les valeurs réelles sont facilement déterminées. De cet exemple, il ressort que la plus grande valeur limite sera égale à 40+0, 15=40,15 mm, et la plus petite: 40-0, 1=39,9 mm. La différence entre les tailles limites les plus petites et les plus grandes s'appelle la tolérance. Calculé comme suit: 40, 15-39, 9=0,25 mm.}

Écarts et étanchéité

Considéronsun exemple spécifique où les tolérances et les ajustements sont essentiels. Supposons que nous ayons besoin d'une pièce avec un trou 40^{+0, 1} à monter sur un arbre de dimensions 40^{-0, 1} _{-0, 2}. On peut voir à partir de la condition que le diamètre de toutes les options sera inférieur au trou, ce qui signifie qu'avec une telle connexion, un espace se produira nécessairement. Un tel atterrissage est généralement appelé mobile, car l'arbre tournera librement dans le trou. Si la taille de la pièce est de 40^{+0, 2}_{+0, 15, alors dans toutes les conditions, elle sera supérieure au diamètre du trou. Dans ce cas, l'arbre doit être enfoncé et il y aura une interférence dans la connexion.}

Conclusions

Sur la base des exemples ci-dessus, les conclusions suivantes peuvent être tirées:

• Gap est la différence entre les dimensions réelles de l'arbre et du trou, lorsque ce dernier est supérieur au premier. Avec cette connexion, les pièces ont une rotation libre.
• La précharge est généralement appelée la différence entre les dimensions réelles du trou et de l'arbre, lorsque cette dernière est supérieure à la première. Avec cette connexion, les pièces sont enfoncées.

Ajustements et classes de précision

Les atterrissages sont généralement divisés en fixe (chaud, presse, presse facile, sourd, serré, dense, tendu) et mobile (glissement, course, mouvement, course facile, course large). En génie mécanique et en instrumentation, certaines règles régissent les tolérances et les atterrissages. GOST prévoit certaines classes de précision dans la fabrication d'assemblages en utilisant des écarts dimensionnels spécifiés. De la pratiqueOn sait que les détails des machines routières et agricoles sans nuire à leur fonctionnement peuvent être fabriqués avec moins de précision que pour les tours, les instruments de mesure et les automobiles. À cet égard, les tolérances et les ajustements en génie mécanique ont dix classes de précision différentes. Les plus précis d'entre eux sont les cinq premiers: 1, 2, 2a, 3, 3a; les deux suivants se réfèrent à une précision moyenne: 4 et 5; et les trois derniers à rude: 7, 8 et 9.

Afin de savoir dans quelle classe de précision la pièce doit être fabriquée, sur le dessin, à côté de la lettre indiquant l'ajustement, mettez un chiffre indiquant ce paramètre. Par exemple, le marquage C4 signifie que le type est coulissant, classe 4; X3 - type courant, classe 3e. Pour tous les débarquements de deuxième classe, une désignation numérique n'est pas mise, car c'est la plus courante. Vous pouvez obtenir des informations détaillées sur ce paramètre dans l'ouvrage de référence en deux volumes "Tolerances and Fits" (Myagkov V. D., édition 1982).

Système d'arbre et de trou

La tolérance et les ajustements sont généralement considérés comme deux systèmes: les trous et les arbres. Le premier d'entre eux se caractérise par le fait que tous les types avec le même degré de précision et de classe se réfèrent au même diamètre nominal. Les trous ont des valeurs constantes d'écarts limites. Une variété d'atterrissages dans un tel système est obtenue en modifiant la déviation maximale de l'arbre.

Le second d'entre eux se caractérise par le fait que tous les types avec le même degré de précision et de classe se réfèrent au même diamètre nominal. L'arbre a des valeurs limites constantesdéviations. Une variété d'atterrissages est effectuée à la suite de la modification des valeurs des déviations maximales des trous. Dans les dessins du système de trous, il est d'usage de désigner la lettre A et l'arbre - la lettre B. Près de la lettre, le signe de la classe de précision est placé.

Exemples de symboles

Si "30A3" est indiqué sur le dessin, cela signifie que la pièce en question doit être usinée avec un système de trous de la troisième classe de précision, si "30A" est indiqué, cela signifie utiliser le même système, mais la deuxième classe. Si la tolérance et l'ajustement sont effectués selon le principe de l'arbre, le type requis est indiqué à la taille nominale. Par exemple, une pièce portant la désignation "30B3" correspond au traitement du système d'arbres de la troisième classe de précision.

Dans son livre, M. A. Paley ("Tolérances et ajustements") explique qu'en génie mécanique, le principe d'un trou est utilisé plus souvent que celui d'un arbre. Cela est dû au fait qu'il nécessite moins d'équipement et d'outils. Par exemple, pour traiter un trou d'un diamètre nominal donné selon ce système, un seul alésoir est nécessaire pour tous les paliers de cette classe, et un bouchon de limite est nécessaire pour modifier le diamètre. Avec un système d'arbre, un alésoir séparé et un bouchon séparé sont nécessaires pour garantir que chacun s'adapte dans la même classe.

Tolérances et ajustements: tableau des écarts

Pour déterminer et sélectionner les classes de précision, il est d'usage d'utiliser une documentation de référence spéciale. Ainsi, les tolérances et les ajustements (un tableau avec un exemple est donné dans cet article) sont, en règle générale, de très petites valeurs. Pourafin de ne pas écrire de zéros supplémentaires, dans la littérature ils sont désignés en microns (millièmes de millimètre). Un micron correspond à 0,001 mm. Habituellement, les diamètres nominaux sont indiqués dans la première colonne d'un tel tableau et les écarts du trou sont indiqués dans la seconde. Le reste des graphiques donne différentes tailles d'atterrissages avec leurs écarts correspondants. Le signe plus à côté d'une telle valeur indique qu'elle doit être ajoutée à la taille nominale, le signe moins indique qu'elle doit être soustraite.

Fils

La tolérance et les ajustements des connexions filetées doivent tenir compte du fait que les filetages ne sont accouplés que sur les côtés du profilé, seuls les types étanches à la vapeur peuvent faire exception. Par conséquent, le paramètre principal qui détermine la nature des écarts est le diamètre moyen. La tolérance et les ajustements pour les diamètres extérieur et intérieur sont définis de manière à éliminer complètement la possibilité de pincement le long des creux et des sommets du filetage. Les erreurs de réduction de la dimension extérieure et d'augmentation de la dimension intérieure n'affecteront pas le processus de maquillage. Cependant, des écarts de pas de filetage et d'angle de profil entraîneront un blocage de la fixation.

Tolérances de filetage d'écart

Les ajustements avec tolérance et jeu sont les plus courants. Dans de telles connexions, la valeur nominale du diamètre moyen est égale à la plus grande valeur moyenne du filetage de l'écrou. Les écarts sont généralement comptés à partir de la ligne de profil perpendiculaire à l'axe du filetage. Ceci est déterminé par GOST 16093-81. Les tolérances pour le diamètre de filetage des écrous et des boulons sont attribuées en fonction du degré de précision spécifié (indiqué par un chiffre). Acceptéla prochaine série de valeurs pour ce paramètre: q1=4, 6, 8; d2=4, 6, 7, 8; D1=4, 6, 7, 8; D2=4, 5, 6, 7. Aucune tolérance n'est définie pour eux. Le placement des champs de diamètre de filetage par rapport à la valeur nominale du profil permet de déterminer les principaux écarts: les supérieurs pour les valeurs externes des boulons et les inférieurs pour les valeurs internes des écrous. Ces paramètres dépendent directement de la précision et de l'étape de connexion.

Tolérances, ajustements et mesures techniques

Pour la production et le traitement de pièces et de mécanismes avec des paramètres spécifiés, le tourneur doit utiliser une variété d'outils de mesure. Habituellement, pour les mesures approximatives et la vérification des dimensions des produits, des règles, des étriers et des jauges intérieures sont utilisés. Pour des mesures plus précises - pieds à coulisse, micromètres, jauges, etc. Tout le monde sait ce qu'est une règle, nous ne nous y attarderons donc pas.

Le pied à coulisse est un outil simple pour mesurer les dimensions extérieures des pièces. Il se compose d'une paire de pieds galbés pivotants fixés sur le même axe. Il existe également un étrier à ressort, il est réglé à la taille requise avec une vis et un écrou. Un tel outil est un peu plus pratique qu'un simple, car il conserve la valeur spécifiée.

Le pied à coulisse est conçu pour prendre des mesures internes. Il existe un type régulier et à ressort. Le dispositif de cet outil est similaire à un pied à coulisse. La précision de l'instrument est de 0,25 mm.

Un pied à coulisse est un appareil plus précis. Ils peuvent mesurer les surfaces externes et internes.pièces traitées. Le tourneur, lorsqu'il travaille sur un tour, utilise un pied à coulisse pour mesurer la profondeur d'une rainure ou d'un rebord. Cet outil de mesure se compose d'un manche avec graduations et mors et d'un bâti avec une seconde paire de mors. À l'aide d'une vis, le cadre est fixé sur la tige dans la position requise. La précision de mesure est de 0,02 mm.

Jauge de profondeur - cet appareil est conçu pour mesurer la profondeur des rainures et des contre-dépouilles. De plus, l'outil vous permet de déterminer la position correcte des rebords sur la longueur de l'arbre. Le dispositif de cet appareil est similaire à un pied à coulisse.

Les micromètres sont utilisés pour déterminer avec précision le diamètre, l'épaisseur et la longueur de la pièce. Ils donnent des lectures avec une précision de 0,01 mm. L'objet mesuré est situé entre la vis micrométrique et le talon fixe, le réglage s'effectue en faisant tourner le tambour.

Les jauges intérieures sont utilisées pour des mesures précises des surfaces internes. Il existe des dispositifs fixes et coulissants. Ces outils sont des tiges à billes de mesure. La distance entre eux correspond au diamètre du trou à déterminer. Les limites de mesure pour la jauge intérieure sont de 54 à 63 mm, avec une tête supplémentaire, des diamètres jusqu'à 1500 mm peuvent être déterminés.