Bài giảng Dung sai và kỹ thuật số đo - Chương 4: Dung sai kích thước và lắp ghép của các mối ghép thông dụng

Chương 4. Dung sai kích thước và lắp ghép của các mối ghép thông dụngI. Dung sai ren hệ mét1. Các thông số cơ bảnTrong mối ghép ren gồm 2 chi tiết. - Chi tiết bao có ren trong là đai ốc. - Chi tiết bị bao có ren ngoài là bu lông. - Yêu cầu các chi tiết lắp ghép phải đảm bảo tính đổi lẫn do vậy cần phải quy định sai số của các yếu tố tạo thành ren. Các sai số cho phép đó của mối ghép ren gọi là dung sai ren (với ren hệ mét ta có dung sai ren hệ mét).- Bề mặt ren là bề mặt xoắn vít, độ chính xác tạo hình của nó chủ yếu do 3 thông số kích thước cơ bản quyết định : đường kính d2 (D2), bước ren p và góc prôfind: Đường kính ngoài của ren ngoài (đường kính đỉnh ren bu lông )D: đường kính ngoài của ren trong (đường kính chân ren đai ốc )d2 : Đường kính trung bình của ren ngoàiD2: Đường kính trung bình của ren trongd1 : Đường kính trong của ren ngoàiD1: Đường kính trong của ren trongP : Bước renα : Góc prôfin ren ( ren hệ mét = 60 ¨và ren hệ Anh là 55 ¨)Khi có sai số bước ren, dù cho đường kính trung bình của bu lông và đai ốc bằng nhau thì vẫn không lắp vào được. Muốn lắp được thì hoặc giảm đường kính trung bình của bu lông hoặc tăng đường kính trung bình của đai ốc 1 lượng là fp.2. Ảnh hưởng sai số các yếu tố đến tính lắp lẫn của rena. Ảnh hưởng của sai số bước ren ∆PSai số bước ren là hiệu giữa bước thực và bước danh nghĩa. Gồm có sai số tích lũy, sai số chu kỳ và sai số cục bộ. Tỷ lệ giữa các thành phần đó tùy thuộc vào công nghệ chế tạo ren, độ chính xác của máy và dụng cụ cắt ren.- là lượng bồi thường đường kính của sai số bước ren- Đối với ren hệ mét α = 600- Đối với ren hệ Anh α = 550b. Ảnh hưởng của sai số góc prôfin ren Sai số góc profin là hiệu giữa giá trị thực và danh nghĩa của nửa góc profin ren (sai số gồm sai số của góc α và sai số vị trí góc α so với đường tâm ren).Sai số góc profin ren được xác định như sau: Cũng tương tự như ảnh hưởng sai số bước ren, khi xuất hiện sai số góc profin ren thì bu lông và đai ốc cũng không thể vặn vào nhau được. Để chúng vặn vào nhau được thì hoặc là ta phải giảm đường kính trung bình của ren bu lông hoặc tăng đường kính trung bình của ren đai ốc 1 lượng là fα tương ứng:với fα – µm; H1 –mm; – phút góc - Đối với ren hệ mét H1 = 0,54P thì - Đối với ren hệ anh c. Sai số của bản thân đường kính trung bìnhSai số của bước và góc prôfin ren có thể coi như sai số của đường kính trung bình.Vì vậy khi qui định dung sai cho đường kính trung bình ta phải tính thêm lượng bồi thường cho sai số bước và sai số góc prôfin ren là : fp + f . Đường kính trung bình có tính thêm lượng bồi thường cho sai số bước và góc prôfin ren gọi là đường kính trung bình biểu kiến d’2. Như vậy để đảm bảo tính đổi lẫn của ren, tiêu chuẩn chỉ qui định dung sai cho d2, d và D2 tùy theo cấp chính xác chế tạo ren.Ngoài sai số bước và góc prôfin ren, còn có sai số của đường kính trung bình fd2 (D2 ). Nó là hiệu số giữa đường kính trung bình thực và đường kính trung bình danh nghĩa. Sai số fd2 được tính tương tựnhư sai số đường kính của chi tiết trụ trơn.d’2 = d2 + fp + fD2’= D2- (fp+f )Dạng renĐường kính của renCấp chính xácRen ngoàid4; 6; 8d23; 4; 5; 6; 7; 8; 9Ren trongD24; 5; 6; 7; 8D14; 5; 6; 7; 8Dạng renĐường kính của renSai lệch cơ bảnRen ngoàidd; e; f; g; hd2d; e; f; g; hRen trongD2G; HD1G; H3. Cấp chính xác chế tạo ren4. Lắp ghép ren hệ métLắp ghép trên cũng có đặc tính như lắp ghép trụ trơn. Nó bao gồm: lắp ghép có độ hở, lắp ghép có độ dôi và lắp ghép trung gian.a. Lắp ghép có độ hởĐối với ren kẹp chặt và ren truyền động thì sử dụng chủ yếu lắp ghép có độ hở. Sai lệch cơ bản của các kích thước d, d2, D2, D1 được quy định theo TCVN 1917 – 93 và được chỉ dẫn trong bảng sauDạng renĐường kính của renSai lệch cơ bảnRen ngoàidd; e; f; g; hd2d; e; f; g; hRen trongD2G; HD1G; HMiền dung sai ứng với các cấp chính xác và các sai lệch cơ bản được chỉ dẫn trong bảng sauLoại chính xácChiều dài vặn renSNLMiền dung sai ren ngoàiChính xác (3h4h)        Trung bình5g6g(5h6h)6d6e6f6g6h(7e6e)(7g6g)(7h6h)Thô     8g(8h) (9g8g) Miền dung sai ren trongChính xác 4H 4H5H5H 6HTrung bình(5G)5H6G 6H(7G)7HThô  7G 7H(8G)8H1. Miền dung sai được ưu tiên sử dụng 2. ( ) Miền dung sai hạn chế sử dụng3. Khi chiều dài vặn ren thuộc nhóm ngắn (S) và nhóm dài (L) thì cho phép sử dụng miền dung sai được quy định cho chiều dài vặn ren thuộc nhóm bình thường (N). b. Lắp ghép trung gianLắp ghép trung gian được sử dụng đối với những mối ghép cố định khi kết cấu của bộ phận máy không cho phép sử dụng đai ốc hoặc khi cần siết chặt để chống tự tháo lỏng của chi tiết ren làm việc trong những điều kiện tải trọng thay đổi, chấn động và nhiệt độ cao. Mối ghép ren với kiểu lắp trung gian thường dung thành phần phụ để siết chặt chẳng hạn: mặt vai, mặt gờ phẳng hoặc đoạn ren cạn hình côn của đầu vít cấy vào thân kim loại (thép, gang, hợp kim nhôm).Sai lệch cơ bản của kích thước ren được quy định theo TCVN 2249–93, và được chỉ dẫn trong bảng sauDạng renĐường kính renKhoảng kích thước danh nghĩa, d – mm Sai lệch cơ bảnRen ngoàidTừ 5÷45gd2Từ 5÷16jk, m18÷30j, m33÷45jhRen trongD, D2, D1Từ 5÷45HMiền dung sai kích thước và các kiểu lắp tiêu chuẩn được chỉ dẫn trong bảng sau (TCVN 2249–93).c. Lắp ghép có độ dôiLắp ghép có độ dôi được sử dụng đối với những mối ghép cố định cần siết chặt tương tự như lắp ghép trung gian nhưng không có thành phần phụ để siết chặt.Sai lệch cơ bản của kích thước ren được quy định theo TCVN 2250–93 và được chỉ dẫn trong bảng sauDạng renĐường kính của renSai lệch cơ bản khi bước ren, p, mmĐến 1,25Lớn hơn 1,25Ren ngoàidecd2n, p, rRen trongD và D2HD1DCMiền dung sai kích thước và các kiểu lắp tiêu chuẩn được chỉ dẫn trong bảng sau (TCVN 2250–93).5. Ký hiệu ren trên bản vẽ Ví dụ : Một số ký hiệu ren có ký hiệu sai lệch và lắp ghép	* Ghi cho mối ghép :	Ví dụ 1: M12 x1 –6H/6g- 6H : ký hiệu miền dung sai ren trong, H là sai lệch cơ bản, chỉ số cấp chính xác là 6- 6g : ký hiệu miền dung sai ren ngoài, cấp chính xác 6, sai lệch cơ bản g	- Đường kính danh nghĩa- Bước ren (nếu ren phi tiêu chuẩn)- Số đầu mối (nếu số đầu mối >2)- Hướng xoắn (nếu là hướng trái)- Kí hiệu miền dung sai của renVí dụ 2: M12 x 1 –4H5H/4h hoặc M12 x1 –7H/7g6g- Miền dung sai ren trong 4H5H là phối hợp miền dung sai đường kính trung bình (D2) 4H với miền dung sai đường kính trong (D1) 5H	- Miền dung sai ren ngoài 7g6g :	+ 7g : là miền dung sai đường kính trung bình (d2) 	+ 6g : là miền dung sai đường kính ngoài d * Ghi cho chi tiết : Ví dụ 1: M12 x1 –6H hoặc M12 x1 –4H5H với ren trongVí dụ 2: M12 x1 – 6g hoặc M12 x1 – 7g6g với ren ngoàiVí dụ 3: Tr 20 x4 LH – 7e : Đây là ký hiệu cho chi tiết ren ngoài- Tr : ren thang- 20 : kích thước danh nghĩa- 4 : bước ren- LH : hướng xoắn trái- 7e : miền dung sai ren ngoài	* Ký hiệu ren nhiều đầu mối :Tr20 x 4 (P2) – 8e ( chi tiết ren vít ngoài- bu lông)Tr20 x 4 (P2) – 8H ( chi tiết ren trong -đai ốc)Tr20 x 4 (P2) – 8H/8e ( lắp ghép ren)P2 là bước ren =2	4 là bước xoắn => Số đầu mối n = 4/2=2II. Dung sai lắp ghép then và then hoa + Lắp lỏng ( đối với then bằng và then bán nguyệt).Loại này truyền được mô men xoắn, không khử được lực chiều trục.1. Mối ghép thena. Khái niệm - Then dùng để cố định các chi tiết lắp trên trục như bánh răng, puly, tay quay để truyền mô men xoắn hoặc dẫn hướng khi các chi tiết cần trượt trên trục. Có 2 cách lắp then: + Lắp chặt (đối với then vát). Loại này truyền được mô men xoắn và khử dược lực chiều trục.b, Dung sai mối ghép then- Kích thước lắp ghépLắp ghép then được thực hiện theo bề mặt phẳng (mặt bên của then) và theo kích thước b, then được lắp trên rãnh trục và cả trên rãnh bạc (bánh răng, bánh đai) để đảm bảo truyền momen xoắn từ trục ra bạc hoặc ngược lại.Như vậy tham gia vào lắp ghép then có 3 chi tiết: then (3), bạc (2), trục (1) và với 3 kích thước lắp là chiều rộng b của then, chiều rộng b rãnh bạc và chiều rộng b của rãnh trên trục.Mối ghép then được dùng phổ biến nhất là then bằng, then bán nguyệt, kích thước kết cấu của chúng xem trong TCVN 4216÷4218–86. Tiêu chuẩn quy định các miền dung sai kích thước b của then, rãnh trục và rãnh bạc theo bảng- Chọn kiểu lắp:Tùy theo chức năng của mối ghép then mà ta có thể chọn kiểu lắp tiêu chuẩn như sau:+ Trường hợp bạc cố định trên trục:Khi lắp bạc cố định với trục thì then lắp có độ dôi với trục N9/h9 và có độ dôi nhỏ với bạc Js9/h9 để tạo điều kiện tháo lắp dễ dàng.Đây là kiểu lắp thông dụng trong sản xuất hàng loạt lớn, còn trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ thì then lắp trên trục có thể theo kiểu P9/h9+ Trường hợp then dẫn hướng, bạc di trượt dọc trụcĐể đảm bảo bạc dịch chuyển dọc trục dễ dàng thì then lắp với bạc có độ hở lớn D10/h9 và then lắp có độ dôi lớn với trục N9/h9+ Trường hợp mối ghép then có chiều dài lớn l>2dThen lắp có độ hở với rãnh trục H9/h9 và rãnh bạc D10/h9, độ hở của lắp ghép nhằm bồi thường cho sai số vị trí rãnh then.2. Mối ghép then hoaMối ghép này truyền được công suất lớn và có độ bền cao nên được dùng nhiều trong các máy.a. Khái niệmCác thông số cơ bản của mối ghép:- D Đường kính ngoài của mối ghép. - d Đường kính trong của mối ghép - b Chiều rộng then và rãnh then hoa.Là mối ghép có nhiều then. Các then được chế tạo liền trục. Các then có dạng hình chữ nhật, thân khai, hình thang, tam giác. Trong đó dạng hình chữ nhật được dùng phổ biến nhất.b. Lắp ghép và cấp chính xácLắp ghép được thực hiện theo 2 trong 3 yếu tố là theo D hoặc d và b. Lắp theo D hoặc d là để định tâm 2 chi tiết với nhau, còn theo b là để dẫn hướng chính xác khi bạc trượt trên trục, đồng thời để truyền mômen xoắn theo yêu cầu.	 Mối ghép then hoa được thực hiện theo định tâm theo 3 phương pháp : * Định tâm theo đường kính ngoài D :lắp ghép theo kích thước D và b * Định tâm theo mặt bên của then b : lắp ghép theo kích thước b 	Dung sai của kích thước D và d của bạc và trục then hoa được lấy từ hệ thống dung sai cơ bản cho các mối ghép trụ trơn.* Định tâm theo đường kính trong d : lắp ghép theo kích thước d và bc. Ký hiệu mối ghép then hoa trên bản vẽ- Yếu tố định tâm và số then- Các kích thước danh nghĩa của d, D và b- Ký hiệu các miền dung sai của chi tiết hoặc lắp ghép của d, D và b đặt phía sau các kích thước tương ứng.Ví dụ1: Ký hiệu cho chi tiết 	d-8 x 36H7 x 40H12 x 7D9 (bạc then hoa) 	d-8 x 36e8 x 40a11 x 7f8 ( chi tiết trục then hoa) Ví dụ 2 : Ghi cho lắp ghépIII. Dung sai ổ lănỔ lăn là một bộ phận máy đã được tiêu chuẩn hoá, có độ chính xác cao. Ổ lăn được dùng nhiều trong các máy và dụng cụ vì ma sát của ổ lăn nhỏ hơn nhiều so với ổ trượt. Vòng ngoài lắp với lỗ hộp, vòng trong lắp với trục.1. Khái niệm2. Phân loạiTùy theo kết cấu và khả năng chịu tải trọng- ổ lăn đỡ- ổ lăn chặn- ổ lăn đỡ chặn3. Cấp chính xác	TCVN1480-84 qui định có 5 cấp chính xác : 0, 6, 5, 4, 2 với độ chính xác theo thứ tự tăng dần, 0 là thấp nhất và 2 là cao nhất. Cấp chính xác ghi ở đầu số hiệu.Ví dụ : Ổ lăn có ký hiệu 6-203. Nghĩa là loại ổ cỡ 203 và cấp chính xác là 64. Dung sai và lắp ghép ổ lăn	Ổ lăn được tiêu chuẩn hóa . Kích thước vòng ngoài D chế tạo phù hợp với trục cơ sở, kích thước vòng trong chế tạo phù hợp với lỗ cơ sở. Do vậy vòng ngoài lắp theo hệ trục và vòng trong lắp theo hệ lỗ. Miên dung sai theo TCVN2245-99( không có miên dung sai riêng).5. Ký hiệu lắp ghép ổ lăn trên bản vẽ IV. Dung sai bánh răng1. Các yếu tố hình học của bánh răng trụ răng thẳng2. Yêu cầu của truyền động bánh răng- Đảm bảo mức chính xác động học : Đặc trưng là sai số toàn phần của góc quay bánh răng sau 1 vòng. Để đảm bảo độ chính xác động học cần qui định:+ Dung sai độ đảo hướng tâm của vành răng.+ Dung sai chiều dài pháp tuyến chung.+ Dung sai của sai số tích luỹ vòng. Truyền động chính xácLoại truyền động này bánh răng thường có mô đun nhỏ, chiều dài răng không lớn, làm việc với tải trọng và vận tốc nhỏ.Yêu cầu chủ yếu của các truyền động này là “mức chính xác động học “ cao.=> Đòi hỏi sự phối hợp chính xác về góc quay của bánh dẫn và bị dẫn của truyền động- Đảm bảo mức làm việc êm: Đặc trưng bằng một thành phần của sai số góc quay của bánh răng lặp lại nhiều lần sau một vòng quay. + Dung sai bước vòng.+ Sai lệch bước cơ bản.+ Sai số prôfin của răng.Truyền động tốc độ caoBánh răng của truyền động thường có mô đun trung bình, chiều dài răng lớn, tốc độ vòng của bánh răng có thể đạt tới 120 150 m/s và hơn nữa, công suất truyền động tới 40.000 KW và hơn nữa. Yêu cầu chủ yếu của nhóm truyền động này là “ mức chính xác làm việc êm”- Đảm bảo mức tiếp xúc của răng: Đặc trưng bằng kích thước của vết tiếp xúc của răng đối tiếp trong truyền động.Để đảm bảo mức này cần qui định:+ Sai số phương răng.+ Sai số hình dạng.+ Vị trí đường tiếp xúc.+ Độ không thẳng hàng của đường tiếp xúc.+ Độ không // và độ nghiêng của trụcTruyền động công suất lớn Truyền động với tốc độ nhỏ nhưng truyền momen xoắn lớn. Bánh răng của truyền động thường có mô đun lớn và chiều dài răng lớn. Yêu cầu chủ yếu của nhóm truyền động này là “ mức tiếp xúc mặt răng” lớn đặc biệt là tiếp xúc theo chiều dài răng. Mức tiếp xúc mặt răng đảm bảo độ bền của răng khi truyền mômen xoắn lớn.Độ hở mặt bênĐối với bất kì truyền động bánh răng nào cũng cần phải có độ hở mặt bên giữa các mặt răng phía không làm việc của cặp răng ăn khớpĐộ hở đó cần thiết để tạo điều kiện bôi trơn mặt răng, để bồi thường cho sai số do dãn nở nhiệt, do gia công và lắp ráp, tránh hiện tượng kẹt răng.3. Sai số các yếu tố của bánh răngBề mặt chức năng của răng là bề mặt thân khai của răng. Trong quá trình gia công tạo thành bề mặt thân khai phát sinh ra sai số rất phức tạp.Các sai số này gây ra sai số prôfin răng và vị trí của chúng trên bánh răngSai số gia công của bánh răng được chia ra làm 4 loại:- Sai số hướng tâm : bao gồm tất cả những sai số gây ra sự dịch chuyển prôfin răng theo hướng tâm của bánh răng.- Sai số tiếp tuyến : bao gồm tất cả những sai số gây ra sự dịch chuyển prôfin răng theo hướng tiếp tuyến với vòng chia.- Sai số hướng trục : Là những sai số làm prôfin răng dịch chuyển sai với vị trí lý thuyết dọc theo trục bánh răng.- Sai số prôfin răng lưỡi cắt của dụng cụ cắt răng.4. Cấp chính xác của bánh răngTCVN 1067-84 có 12 cấp chính xác theo thứ tự giảm dần là 1;2;312. Các sai lệch và miền dung sai các yếu tố bánh răng được quy định trong bảng riêng. (Cấp 1,2 hiện nay chưa quy định sai lệch và dung sai).Trong sản xuất cơ khí thường sử dụng cấp chính xác 6, 7, 8, 9 và trong ngành chế tạo máy các cấp chính xác 5 ÷ 9 được sử dụng nhiều nhất.Cấp chính xácĐiều kiện làm việc và phạm vi sử dụngTốc độ vòng m/sHiệu suất không nhỏ hơnPhương pháp cắt răngGia công lần cuối mặt răng6Bánh răng làm việc êm ở tốc độ cao, hiệu suất cao không ồn, bánh răng của cơ cấu phân độ, bánh răng đặc biệt quan trong trong chế tạo máy bay và ô tôĐến 150,99Phương pháp bao hình trên máy chính xác caoMài chính xác hoặc cà răng7Bánh răng ở tốc độ hơi cao và công suất vừa phải hoặc ngược lại, bánh răng trong truyền động của máy cắt kim loại cần sự phối hợp chuyển động, bánh răng hộp tốc độ máy bay, ô tô, truyền động của cơ cấu tính, đếmĐến 100,98Phương pháp bao hình trên máy chính xácBằng dụng cụ cắt chính xác, với bánh răng không tôi. Mài hoặc cà khi bánh răng cần tôi8Bánh răng trong chế tạo máy nói chung không yêu cầu chính xác đặc biệt, bánh răng trong máy công cụ, trừ xích phân độ, bánh răng không quan trọng trong máy bay, ô tô, bánh răng của cơ cấu nâng, bánh răng quan trọng trong máy nông nghiệp, bánh răng hộp giảm tốc thông thườngĐến 60,97Phương pháp bao hình hoặc chép hình bằng dụng cụ định hình tương ứng với số răng thực của bánh răngKhông mài, khi cần thiết thì gia công tinh lần cuối hoặc nghiền9Bánh răng dùng trong truyền động không đòi hỏi chính xác, truyền động không tải thực hiện lí do kết cấu là chủ yếuĐến 20,96Bất kìKhông yêu cầu gia công tinh đặc biệt5. Ký hiệu của bánh răng trên bản vẽTrên bản vẽ thiết kế, chế tạo bánh răng thì cấp chính xác và dạng đối tiếp được ghi kí hiệu như sau. Ví dụ: 8-7-7-B TCVN 1067-84. Từ trái sang phải lần lượt là:8 – cấp chính xác của mức chính xác động học7 – cấp chính xác của mức làm việc êm7 – cấp chính xác của mức tiếp xúc răngB – dạng đối tiếp mặt răngKhe hở cạnh răng đặc trưng cho dạng đối tiếp của bánh răng. TCVN1067-84 qui định 6 dạng đối tiếp ký hiệu là: H, E, D, C, B, A và các dạng dung sai khe hở cạnh răng (Tjn) ký hiệu là : h,d, c, b, a, z, y, x.Trong điều kiện làm việc bình thườn thì sử dụng dạng đối tiếp B, dạng được dùng phổ biến trong chế tạo cơ khí. Nó đảm bảo khe hở mặt răng cần thiết khi nhiệt độ bánh răng và hộp chênh lệch nhau khoảng 250C. Jn min là khe hở cạnh răng nhỏ nhất)