Chương 2 hệ thống dung sai lắp ghép bề mặt trơn

Người ta có thể dùng trị số a để so sánh mức độchính xác của hai kích thước bất kì.Bảng 2.1: Công thức tính trị số dung sai tiêu chuẩn IT=a.i và trị số đơn vị dung sai , i 2.1.3 Khoảng k

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG DUNG SAI LẮP GHÉP BỀ MẶT TRƠN2.1 Hệ thống dung sai:

Trong chương 1 đã nêu sự cần thiết phải quy định dung saivà đưa thành tiêu chuẩn thống nhất của quốc gia hay quốctế Để đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế, Nhà nước ViệtNam đã ban hành hàng loạt các tiêu chuẩn kỹ thuật, trongđó có tiêu chuẩn dung sai lắp ghép bề mặt trơn, TCVN 2244-

99 Tiêu chuẩn được xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn quốc tếISO 286-1:1988 Để qui định trị số dung sai cho các kích thước vàđưa thành bảng tiêu chuẩn, trước hết cần qui định 3 vấn đềsau:

2.1.1 Công thức tính trị số dung sai:

Dung sai được tính theo công thức sau:

2.1.2 Cấp chính xác (cấp dung sai tiêu chuẩn):

Tiêu chuẩn qui định 20 cấp chính xác, kí hiệu là IT01, IT0, IT1,…, IT18 Các cấp chính xác từ IT1 ÷ IT18 được sử sụng phổ

biến hiện nay

Cấp IT1 ÷ IT4 sử dụng đối với các kích thước yêu cầuđộ chính xác rất cao của các chi tiết trong dụng cụ đo

Cấp IT5 ÷ IT6 sử dụng trong lĩnh vực cơ khí chính xác

Cấp IT7 ÷ IT8 sử dụng trong lĩnh vực cơ khí thông dụng

Cấp IT9 ÷ IT11 thường được sử dụng trong lĩnh vực cơ khícó kích thước lớn

Cấp IT12 ÷ IT16 thường được sử dụng đối vớ những kíchthước chi tiết yêu cầu gia công thô

Trị số dung sai ứng với từng cấp chính xác được tính theocông thức (2.1) và được chỉ dẫn cụ thể trong bảng 2.1 đốivới kích thước từ 1 ÷ 500 mm

Ví dụ: Ở cấp IT7 thì công thức tính là T = 16i, a tương ứngvới IT7 là 16, còn ở cấp IT8 thì T = 25i, trị số a tương ứng là

25 Như vậy, trị số a càng nhỏ thì cấp chính xác càng cao và

27

ngược lại Người ta có thể dùng trị số a để so sánh mức độchính xác của hai kích thước bất kì.

Bảng 2.1: Công thức tính trị số dung sai tiêu chuẩn

(IT=a.i) và trị số đơn vị dung sai , i

2.1.3 Khoảng kích thước danh nghĩa:

Trong cùng một cấp chính xác thì trị số dung sai chỉ phụthuộc vào i tức là phụ thuộc vào kích thước, công thức (2.2).Nếu qui định dung sai cho tất cả các kích thước thì số giá trịdung sai sẽ rất lớn, bảng giá trị dung sai tiêu chuẩn sẽ rấtphức tạp, sử dụng không thuận lợi Mặt khác theo quan hệ(2.1) thì dung sai của các kích thước liền kề nhau sai khác nhaukhông đáng kể Để đơn giản, thuận tiện cho người sử dụng,người ta phải phân khoảng kích thước danh nghĩa và mỗikhoảng chỉ qui định một trị số dung sai đặc trưng, tính theo trịsố trung bình của khoảng : D = ( D1 và D2 là 2 kích thướcthước biên của khoảng) Đối với kích thước từ 1 ÷ 500 mm,người ta có thể phân thành 13 đến 25 khoảng (bảng 2.2).Dovậy, trong công thức (2.1) thì đơn vị dung sai i được tính đối vớitừng khoảng kích thước danh nghĩa (bảng 2.1) Theo công thứcđó, trị số dung sai đã được tính và đưa thàng bảng tiêu chuẩn(bảng 2.3)

Ví dụ 2.1: Cho 2 kích thước trục và Hỏi kíchthước nào yêu cầu độ chính xác cao hơn

Giải : Để so sánh mức độ chính xác của 2 kích thước bất kỳ

ta phải dựa vào hệ số a: từ công thức (2.1) ta có a = T/i

+ Đối với kích thước thì :

T45 = - 0,075 – (-0,120) = 0,045 = 45 µm

Từ bảng 2.1 ứng với kích thước 30 ÷ 50 ta tra được :

i45 = 1,56 + Đối với kích thước thì :

Từ bảng 2.1 ứng với khoảng kích thước 120 ÷ 180mm ta trađược :

i125 = 23,81 + So sánh a45 =

a125 =

vậy a125 < a45 : kích thước trục yêu cầu độ chính xáccao hơn kích thước trục

Bảng 2.2: Khoảng kích thước danh nghĩa

Bảng 2.3: Trị số dung sai tiêu chuẩn

29

2.2 Hệ thống lắp ghép :

Để đáp ứng yêu cầu sử dụng các mối ghép, tiêuchuẩn quy định hàng loạt các kiểu lắp theo 2 hệ thống : hệthống lỗ cơ bản và hệ thống trục cơ bản

2.2.1 Hệ thống lỗ cơ bản :

Là hệ thống các kiểu lắp ghép mà vị trí của miền dungsai lỗ là cố định còn muốn các kiểu lắp có đặc tính khácnhau (lỏng, chặt, trung gian ) ta thay đổi vị trí miền dung sai trục

so với kích thước danh nghĩa (hình 2.1)

Hình 2.1: Sơ đồ biểu diễn hệthống lỗ cơ bản

Sai lệch cơ bản của lỗ cơ bản được ký hiệu là H và ứng vớicác sai lệch giới hạn sau: H

TD là trị số dung sai kích thước lỗ cơ bản, được xác địnhtùy theo cấp chính xác và kích thước danh nghĩa

2.2.2 Hệ thống trục cơ bản:

Là hệ thống các kiểu lắp mà vị trí của miền dung saitrục là cố định, còn muốn có đuợc các kiểu lắp có đặc tínhkhác nhau, ta thay đổi vị trí miền dung sai lỗ so với kích thướcdanh nghĩa ( hình 2.2)

Hình 2.2: Sơ đồ biểu diễn hệ thống trục cố định

Sai lệch cơ bản của trục cơ bản được kí hiệu là h ứng vớicác sai lệch giới hạn sau:

h

Td : trị số dung sai kích thước trục cơ bản, được xác địnhtùy thuộc vào cấp chính xác và kích thước danh nghĩa

2.2.3 Sai lệch cơ bản (SLCB):

Là sai lệch xác định vị trí của miền dung sai so với kíchthước danh nghĩa Nếu miền dung sai nằm phía trên kích thướcdanh nghĩa thì SLCB là sai lệch dưới (ei hoặc EI), còn nếu miền

dung sai nằm phía dướikích thước danh nghĩathì SLCB là sai lệchtrên (es, ES), hình 2.3

31

Hình 2.3: Sơ đồ biểu diễn sai lệch cơ bản.

Hình 2.4: Vị trí các miền dung sai của trục và lỗ

- Để có hàng loạt kiểu lắp thì phải qui định một dãy miềndung sai trục và một dãy miền dung sai lỗ có vị trí khác nhau,tức là có SLCB khác nhau Xuất phát từ yêu cầu thực tếtrên chuẩn đã qui định một dãy SLCB của truc kí hiệu bằngchữ thường : a,b,c,…,z,za,zb,zc và một dãy SLCB của lỗ bằngchữ in hoa A,B,C,…,Z,ZA,ZB,ZC

- Dãy các SLCB đó được biểu thị trên hình 2.4 Trị số củacác SLCB cho trong bảng 2.4 và 2.5

- Từ hình 2.4 ta nhận thấy: muốn hình thành một kiểu lắptrong hệ thống lỗ cơ bản, ta phối hợp miền dung sai lỗ có

SLCB là H với miền dung sai bất kì nào của trục có SLCB là f tađược kiểu lắp H/f Cũng tương tự, khi phối hợp miền dung saitrục với SLCB là h với bất kì miền dung sai nào của lỗ ta đượckiểu lắp trong hệ trục cơ bản, như E/h, F/h…

2.2.4 Kí hiệu miền dung sai của kích thước và lắp ghép:

Lắp ghép bao giờ cũng được tạo thành bởi sự phối hợpcủa hai miền dung sai kích thước lỗ và trục Cùng kích thướcdanh nghĩa thì độ lớn của miền dung sai phụ thuộc cấp chínhxác yêu cầu (xem bảng 2.3), còn vị trí của miền dung sai thìphụ thuộc vào đặc tính yêu cầu của lắp ghép và được biểuthị bằng trị số SLCB

Như vậy, miền dung sai kích thước được kí hiệu như sau:

Ví dụ: H7: miền dung sai kích thước lỗ cơ bản:

- Sai lệch cơ bản : H

- Cấp chính xác : 7E8: miền dung sai kích thước trục cơ bản:

- Sai lệch cơ bản : e

- Cấp chính xác : 8Miền dung sai của lắp ghépthì kí hiệu dưới dạng phân số,tử số là miền dung sai kích thước lỗ, còn mẫu số làmiền dung sai kích thước trục, ví dụ:

hoặc H7/f7:

- Miền dung sai lỗ cơ bản : H7

- Miền dung sai trục cơ bản: f7 hoặc F8/h7:

- Miền dung sai lỗ : F8

- Miền dung sai trục cơ bản: h7Từ trị số dung sai tiêu chuẩn và trị số các sai lệch cơbản ta xác định được trị số sai lệch giới hạn với mỗi miềndung sai tiêu chuẩn

Ví dụ 2.2: Chi tiết lỗ có đường kính danh nghĩa là dN = 46 mm,miền dung sai kích thước là K7 Tính các sai lệch giới hạn củakích thước

Giải: Ta có 46 K7

- Kích thước danh nghĩa dN = 46 mm

- Cấp chính xác IT7

- Sai lệch cơ bản K

- Từ bảng 2.3, dựa vào dN = 46mm, ứng với khoảng kíchthước danh nghĩa là 30 ÷ 50mm, cấp chính xác 7, nghĩa là cắpdung sai tiêu chuẩn IT7,ta tra được trị số dung sai T46 = 25µm

33

- Từ bảng 2.4, cũng dựa vào khoảng kích thước danh nghĩavà cấp dung sai tiêu chuẩn như trên ta có được trị số SLCB.

ES = -2 + với = 9

ES = -2 + 9 = +7 µm

- Tính sai lệch giới hạn dưới EI:

EI = ES – T + + - 25 = -18 µmVậy sai lệch giới hạn ứng với miền dung sai kích thướcđã cho là:

46 K7: - ES = +7µm

- EI = -18µm

Ví dụ 2.3: Cho chi tiết trục có đường k1nh danh nghĩa là dN = 105

mm, miền dung sai kích thước là g6 Tính các sai lệch giới hạncủa kích thước

Giải: tiến hành tương tự như ví dụ 2.2

- Từ bảng 2.3 với dN = 105mm, cấp chính xác IT6, tra được

T = 22 µm

- Từ bảng 2.4 tra được trị số SLCB: es = -12 µm

- Tính sai lệch giới hạn dưới:

ei = es – T = -12 – 22 = -34 µm

- Sai lệch giới hạn của kích thước đã cho là:

105 g6: - es = -12 µm

- ei = -34 µm

2.2.5 Lắp ghép tiêu chuẩn:

Tiêu chuẩn TCVN 2244 – 99 đã qui định một dãy kiểu lắp tronghệ thống lỗ cơ bản (bảng 2.6) và một dãy kiểu lắp ghép tronghệ thống trục cơ bản (bảng 2.7) Hệ thống các kiểu lắp tiêuchuẩn này đủ đáp ứng cho yêu cầu thực tế sản xuất

Các kiểu lắp tiêu chủanđược phân thành 3 nhóm:

1/ Nhóm lắp lỏng gồm có các kiểu lắp:

Bảng 2.4 b: Hệ thống trục, lắp ghép đối với các kích thước

danh nghĩa từ 1 đến 500mm TCVN 2245 - 99

Bảng 2.5: Trị số các sai lệch cơ bản của lỗ, µm

1_Đối với các bậc dung sai j s7 đến j s11 , nếu trị số dung IT trùng với cấp n là một số lẻ, nó có thể làm tròn tới số chẳn nhỏ hơn liền kề sao cho

là một số nguyên

2_Để xác định trị số SLCB: K, M, N đến (và bao gồm) IT8 và sai lệch P đến XC đến (và bao gồm) IT7 hãy dùng trị số  ở bên phải của bảng ví dụ: K7 trong khoảng 18÷30 mm, do đó ES= -2 + 8 =6 µm; S6 trong khoảng từ 18 ÷ 30 mm,  = 4µm, do đó ES=-35+4=-31µm.

Bảng 2.6: Hệ thống lỗ, lắp ghép đối với các kích thước danh

nghĩa từ 1 đến 500mm TCVN 2245_99

37

2/ Nhóm lắp trung gian:

+ Trong hệ lỗ cơ bản: , , ,

+ Trong hệ trục cơ bản: , , ,

Độ dôi tăng dần từ đến

3/ Nhóm lắp chặt:

+ Trong hệ lỗ cơ bản: , , .,

+ Trong hệ trục cơ bản: , , .,

Độ dôi tăng dần từ đến

Sai lệch giới hạn của kích thước ứng với miền dung saitiêu chuẩn đã được tính (xem ví dụ 2.2 , 2.3) và đưa thành bảngtiêu chuẩn TCVN 2245-49 Vì vậy, khi cần biết trị số sai lệchgiới hạn kích thước ứng với miền dung sai bất kỳ nào ta tratrong bảng 1 và 2, Phụ lục 1

2.2.6 Ghi ký hiệu sai lệch và lắp ghép trên bản vẽ:

Hình 2.5: Kí hiệu sai lệch trên bản vẽ

- Trên bản vẽ chi tiết, các sai lệch giới hạn được ghi ký hiệubằng chữ hoặc bằng số theo mm, bên cạnh kích thước danhnghĩa , hình 2.5

- Trên hình 2.5 ta ghi ký hiệu trên bản vẽ chi tiết trục:

+ ký hiệu bằng chữ:

+ ký hiệu bằng số:

39

+ cũng có thể ghi ký hiệu phối hợp, nhưng ký hiệubằng số được đặt trong dấu ngoặc, ví dụ ở hình 2.5a:

Trên hình 2.5b biểu thị ghi ký hiệu trên bản vẽ chi tiếtlỗ Tương tự như đối với chi tiết trục:

+ +

+ ghi ký hiệu phối hợp:

Trường hợp ghi ký hiệu bằng số, nếu trị số sai lệch giớihạn bằng nhau mà ngược dấu thì cho phép ghi dấu “±” trướcgiá trị sai lệch, ví dụ : 32±0,0125

- Ghi ký hiệu lắp ghép:

Trên bản vẽ lắp, ký hiệu lắp ghép được ghi dưới dạngphân bố sau kích thước danh nghĩa, ví dụ trên hình 2.5c ta ghi là:

Ví dụ 2.4: cho lắp ghép trục trơn có kích thước danh nghĩa là 68

mm Miền dung sai kích thước lỗ là H7, kích thước trục là n6

- Cặp sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép

- lắp ghép đã cho thuộc nhóm lắp ghép nào? Xác địnhđộ hở, độ dôi giới hạn của lắp ghép

Hình 2.6

Sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép biểu thị nhưhình 2.6 Nhìn sơ đồ, ta nhận thấy miền dung sai và lỗ nằm xenlẽ lẫn nhau ( phần từ +20 m đến +30 m) do vậy lắp ghép

thụôc nhóm lắp ghép trung gian

Độ hở và độ dôi giớn hạn của lắp ghép là:

Độ hở, độ dôi giới hạn của lắp ghép tiêu chuẩn chotrong các bảng 3,4 và 5 phụ lục 1

Ví dụ 2.5: Cho lắp ghép trục trơn có kích thước danh nghĩa là 35

mm, độ hở yêu cầu là Smax y.c= 50 m, Smin y.c = 9 m

- Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho lắp ghép

- Xác định sai lệch giới hạn kích thước lỗ và trục

Giải:

- Dựa vào bảng giá trị độ hở giới hạn cho lắp ghéplỏng, bảng 3 (phụ lục 1) tiến hành tra ra kiểu lắp như sau:

41

Dựa vào kích thước danh nghĩa dN = 35mm, xác định trêncột 1 khoảng kích thước 30÷50 mm, từ khoảng đó dóng theohàng ngang tìm cột có trị số độ hở là 50m và 9m (cột 8).Theo cột đó dóng lên phía trên ta sẽ được kiểu lắp:

Trong ví dụ này, theo bảng xác định được hai kiểu lắp là:

+ : lắp ghép trong hệ lỗ cơ bản, sử dụng ưutiên

+ : lắp ghép trong hệ trục cơ bản

Trước hết ta phải chọn kiểu lắp sử dụng ưu tiên (cóđóng khung) Trường hợp cả hai kiểu lắp đều là sử dụng ưutiên hoặc phông ưu tiên thì ta chọn kiểu lắp trong hệ lỗ cơbản Trong tường hợp vì lý do công nghệ và kết cấu khôngcho phép sử dụng kiểu lắp trong hệ lỗ cơ bản thì ta phải chọnkiểu lắp trong hệ trục cơ bản

Theo ví dụ này ta chọn kiểu lắp

Sai lệch giới hạn kích thước lỗ và trục trục tra theo bảng 1và 2 (phụ lục 1):

Ví dụ 2.6: cho lắp ghép trục trơn có kích thước danh nghĩa 68mm,độ dôi giới hạn yêu cầu là Nmax y.c= 51 m, Nmin y.c = 2 m

- Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho lắp ghép

- Xác định sai lệch giới hạn kích thước lỗ và trục

Giải:

- Dựa vào bảng giá trị độ dôi giới hạn của các kiểulắp chặt tiêu chuẩn, bảng 4 (phụ lục 1), ta tra được 2 kiểu lắptiêu chuẩn là:

Ví dụ 2.7: cho lắp ghép trục trơn có kích thước danh nghĩa 92

mm, độ hở và độ dôi yêu cầu là Nmax y.c= 25 m, Smax y.c = 32

- Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho lắp ghép

- Xác định sai lệch giới hạn kích thước lỗ, trục và biểudiễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép

Giải: - Dựa vào bảng giá trị độ dôi giới hạn của các kiểulắp trung gian tiêu chuẩn, bảng 5 (phụ lục 1) tra được hai kiểulắp tiêu chuẩn là và Cần chú ý: khi tra bảng thìđộ hở được coi là độ dôi có giá trị âm (để tránh nhầm

lẫn) Vậy Smax y.c = 32 m được coi là Nmin yc = -32m, và trabảng theo cặp giá trị:

Ở đây ta chọn kiểu lắp trong hệ lỗ cơ bản

- Sai lệch giới hạn kích thước lỗ và trục tra theo bảng 1và 2 (phụ lục 1):

Hình 2.7

2.4 Phạm vi áp dụng của các lắp ghép tiêu chuẩn:

Để quyết định kiểu lắp cho mối ghép, người ta thườngtiến hành theo hai phương pháp:

- Chọn kiểu lắp dựa theo kinh nghiệm, tức là thừa kếcác thiết kế, hoặc tham khảo các tài liệu kỹ thuật,sách tham khảo

- Trong trường hợp cần thiết, có thể chọn bằng phươngpháp tính toán chính xác (xem thêm trong [1])

2.4.1 Phạm vi ứng dụng của các kiểu lắp lỏng:

Các kiểu lắp lỏng tiêu chuẩn thường được sử dụng đốivới mối ghép mà hai chi tiết chuyển động tương đối với nhau

43

Nhưng tùy theo chức năng của mối ghép mà ta chọn kiểu lắpcó độ hở nhỏ, trung bình hoặc lớn

- Kiểu lắp , , : các kiểu lắp này có độ hở nhỏ,đặc biệt là độ hở nhỏ nhất bằng 0 (Smin = 0) Chúng đượcsử dụng đối với mội ghép động, nhưng chuyển động củachi tiết chậm và thường dọc theo trục để đảm bảo độchính xác định tâm cao hoặc khi cần tháo ra lắp vào luônnhư bánh răng thế lắp với trục trong máy công cụ, ly hợpvấu, ly hợp ma sát

- Khi có lắp thêm các chi tiết phụ (then hoặc chốt) thì cáclắp ghép này lại trở thành mối ghép cố định

- Kiểu lắp , : các kiểu lắp này có độ hở nhỏ,chúng được sử dụng đối với mối ghép động chính xác.Độ hở nhỏ của lắp ghép làm giảm sai lệch độ đồngtâm, thường sử dụng cho mối ghép mà chuyển độngtương đối là chuyển động tịnh tiến hoặc ổ quay chính xáctải trọng nhỏ Ví dụ ổ trục chính của các máy chính xác,trục thanh đo với bạc dẫn của đồng hồ sơ, bánh răng dịchchuyển trên trục

- Kiểu lắp , :có độ hở trung bình, độ hở đủ đảm bảotrục quay tự do trong ổ trượt có bôi trơn bằng mở hoặcdầu Ví dụ ổ trục trong các hộp truyền động, bánh rănghoặc bánh đai quay lồng không trên trục, con trượt trênrãnh trượt

- Kiểu lắp , : có độ hở tương đối lớn, đảm bảo trụcquay tự do với chế độ làm việc nặng, tải trọng lớn, tốcđộ lớn, nhiệt độ cao, ví dụ ổ lắp với tuabin của máyphát điện, cổ trục chính của trục khuỷu với ổ trong động

cơ ô tô

- Kiểu lắp , : các kiểu lắp có độ hở lớn, cho phépbồi thường sai số lớn về vị trí của bề mặt lắp ghép vàbiến dạng nhiệt, ví dụ trục máy cáp, máy nghiền bi lắpvới ổ trục, vòng găng lắp với rãnh pittông của máynén khí

2.4.2 Phạm vi ứng dụng của các kiểu lắp trung gian:

Người ta thường sử dụng các kiểu lắp trung gian đối vớicác mối ghép cố định nhưng chi tiết cần tháo lắp dễ dàngvà đảm bảo định tâm tốt Nhóm lắp ghép trung gian có thể