6. TOLERANŢELE ŞI AJUSTAJELE ÎMBINĂRILOR CU PANĂ PARALELĂ

6.1.Toleranţele şi ajustajele îmbinărilor cu pene paralele.

La orice îmbinare cu pană participă trei elemente: arborele, până şi butucul. Pe suprafeţele cu care acestea vin în contact, două câte două, formează ajustaje. Ajustajul dintre arbore şi butuc, pe suprafaţa cilindrică de diametru d, se stabileşte din condiţii de funcţionare pentru a asigura coaxialitatea şi pentru a permite montarea celor două piese. Ajustajele formate de pană şi canalul din butuc, respectiv pană şi canalul din arbore, se stabilesc pe baza rolului funcţional (de transmitere a momentului de torsiune prin forţe de compresiune) şi ţinând cont de posibilităţile de montare şi demontare a ansamblului Ansamblul îmbinării şi toleranţele componentelor sunt prezentate în figura. 6.1.

Fig. 6.1. Toleranţele asamblărilor cu pană.

Sunt admise numai trei tipuri de ajustaje pentru îmbinările cu pană: liber, normal şi presat (sau blocat). Caracterele de ajustaj pentru dimensiunea "b" sunt prezentate în tabelul 6.1.

Ajustaje admise pentru lăţimea "b". Tabelul 6. 1.

Tipul ajustajului

Pană Canalul din arbore

Canalul din butuc

Liber h 9 H 9 D 10Normal h 9 N 9 Js 9Presat h 9 P 9 P 9

1

1

În STAS 1004-81 sunt stabilite dimensiunile nominale şi toleranţele componentelor îmbinărilor cu pene paralele obişnuite, de uz general, destinate în principal pentru îmbinări la capete de arbore cu suprafeţele cilindrice sau conice, având diametrul de la 6 la 500 mm. şi lăţimi ale penei de la 2 la 100 mm. aşa cum sunt prezentate în tabelul 6.2.

Alegerea tipului de ajustaj are la bază analiza comparativă a celor trei variante admise de STAS 1004-81 prin prisma condiţiile concrete de funcţionare şi ordinea de montaj. Eforturile de compresiune vor determina deformaţii ale penei şi canalelor la lăţimea "b". Dacă solicitările sunt mari(ca la schimbarea sensului de rotaţie) deformaţiile pot trece în domeniul plastic ceea ce înseamnă creşterea jocurilor . La următoarele inversări (şocuri) spaţiul de accelerarea fiind mai mare creste viteza cu care se ciocnesc şi deci şi jocurile se vor mari în cascada. Fenomenul se "ambalează " ducând la distrugerea pieselor. Ordinea de montare este introducerea penei în arbore pe direcţie radiala urmată de deplasarea butucului pe direcţia longitudinală peste arbore şi pana. Prin mişcări de rotaţie se potriveşte coincidenţa dintre pană şi canalul din butuc.

Toleranţele lăţimii penelor şi canalelor de pană fac parte din Sistemul ISO (sistemul arbore unitar) şi au fost determinate ca şi toleranţele pieselor cilindrice netede.

Cele trei ajustaje sunt interdependente prin condiţiile de montaj şi funcţionare. Alegerea ajustajelor trebuie sa răspundă cumulativ tuturor condiţiilor ce asigura poziţia relativă a componentelor ( coaxialitatea butuc arbore) , transmiterea momentelor şi durabilitatea ansamblului.

Fig. 6.2. Desene de execuţie a - pana; b - arbore; c – butuc

Problemă rezolvată

Problema nr. 7. Să se proiecteze montajul unei roţi de schimb pe un cap de arbore 27 utilizând pană A 8 x 7 x 20.

Etapa 1. Alegerea ajustajului dintre arbore şi butuc.Asigurarea angrenării corecte impune coaxialitatea între arbore şi butuc, deci alegerea unui

ajustaj cu strângere. Roţile de schimb necesită montarea şi demontarea frecventă. O asamblare cu strângere ar necesita utilizarea dispozitivelor (prese) de montare şi demontare, iar în timp capătul de arbore s-ar uza (deteriora) şi nu ar mai păstra tipul de asamblare. Din aceste considerente se deduce că singurul ajustaj ce se poate alege este cu joc minim zero (H7/h6). Preciziile relativ ridicate se aleg pentru a limita jocul maxim la valori cât mai mici. În cazul considerat jocul maxim este suma celor două toleranţe:

jmax = TD + Td = 21 + 13 = 34 µmÎn cazul în care jocul maxim este inacceptabil se va recurge la soluţia constructivă cu arbore şi

alezaj conic.Etapa 2. Alegerea tipului ajustajului pentru îmbinarea cu pană paralelăAnalizând cele trei soluţii admise, prezentate în tabelul 6.1 şi ţinând seama de condiţiile

concrete de funcţionare şi montaj se constată următoarele:

2

- ajustajul liber asigură o montare comodă a butucului (D10/h9), pana nu rămâne fixată în arbore (H9/h9 - ajustaj cu joc) la montare şi demontare, iar jocul total maxim este inacceptabil pentru un montaj cu inversare de sens;

- ajustajul presat pune probleme la montarea şi demontarea butucului (P9/h9 - ajustaj de trecere cu jmax = 21 µm şi smax = 51 µm), deşi pana ar rămâne fixată în canalul din arbore;

- ajustajul normal, cu N9 pentru canalul din arbore asigură reţinerea penei (jmax = smax = 36 µm), iar canalul din butuc (Js9/h9) cu jmax = 54 µm şi smax = 18 µm asigură condiţii bune de montaj şi valori acceptabile pentru jocul maxim la inversarea sensului.

Din considerentele exprimate mai sus se alege ajustajul normal.În cazuri mai deosebite se impune verificarea la strivire prin şoc a penei. Jocul efectiv total

este spaţiul de accelerare la inversarea sensului. Este obligatoriu ca energia cinetică în momentul impactului să poată fi preluată prin deformarea elastică a elementelor. Dacă deformaţia ajunge în domeniul plastic jocurile se vor mări în cascadă şi distrugerea pieselor este inevitabilă. Conform principiului lui Galilei pătratul vitezei(energia cinetică) este proporţional cu acceleraţia şi cu spaţiul,respectiv jocul de accelerare.

Etapa 3. Întocmirea desenelor de execuţieSe vor desena piesele componente şi se vor înscrie dimensiunile cu toleranţele lor aşa cum se

prezintă în figura 6.2.

3