راهنمای تلرانس‌های ISO برای تناسب سوراخ و شفت

در طراحی مکانیکی، اطمینان از تناسب دقیق بین اجزا به طور مستقیم بر عملکرد، طول عمر و قابلیت اطمینان تجهیزات تأثیر می گذارد. سیستم تحمل ISO، به عنوان یک استاندارد فنی شناخته شده بین المللی، انحرافات ابعادی و درجه های تحمل را برای سوراخ ها و تناسب شفت ها ارائه می دهد و به عنوان پایه ای برای تولید قابل تعویض و تضمین کیفیت عمل می کند.

سیستم تحمل ISO بر اساس درجه های تحمل استاندارد (درجه های IT) و کدهای انحراف اساسی است و تغییرات ابعادی مجاز برای اجزا را مشخص می کند. این سیستم تضمین می کند که قطعات تولید شده توسط تولیدکنندگان مختلف، ویژگی های تناسب مورد نظر را در هنگام مونتاژ، از جمله تناسب فاصله، تناسب انتقالی یا تناسب تداخلی، به دست آورند. ISO 286-2 به طور خاص جزئیات تحمل سوراخ ها و شفت ها را شرح می دهد و آن را به یک مرجع ضروری در طراحی مکانیکی تبدیل می کند.

تحمل های سوراخ شامل اندازه پایه، تعیین منطقه تحمل و درجه تحمل است. تعیین منطقه تحمل، موقعیت منطقه را نسبت به اندازه پایه نشان می دهد، در حالی که درجه تحمل، بزرگی منطقه را تعیین می کند. کدهای انحراف اساسی رایج برای سوراخ ها شامل G، H، J، K، M و N است که هر کدام نشان دهنده جهت ها و مقادیر انحراف مختلف هستند.

• G: انحراف پایین مثبت برای سوراخ ها، مناسب برای تناسب هایی که به فاصله های بزرگتر نیاز دارند.
• H: انحراف پایین صفر، به عنوان مرجع مشترک برای تناسب های مبتنی بر سوراخ عمل می کند.
• J: انحراف پایین منفی، مناسب برای تناسب های انتقالی.
• K: انحراف پایین منفی، برای تناسب های انتقالی تنگ تر استفاده می شود.
• M: هر دو انحراف بالا و پایین منفی، برای تناسب های تداخلی طراحی شده اند.
• N: هر دو انحراف منفی، برای تناسب های تداخلی قوی تر در نظر گرفته شده اند.

درجه های تحمل ISO (درجه های IT) به عنوان شاخص های مهمی از دقت ابعادی عمل می کنند، با اعداد کوچکتر نشان دهنده دقت بالاتر. درجه های تحمل سوراخ رایج شامل IT6، IT7، IT8 و IT9 است. انتخاب نیاز به متعادل کردن الزامات عملکردی، هزینه های تولید و ملاحظات مونتاژ دارد.

انحرافات حد، حداکثر تغییرات مجاز از اندازه پایه را نشان می دهند که توسط انحرافات اساسی و مقادیر تحمل تعیین می شود. مهندسان باید تعیین ها و درجه های منطقه تحمل مناسب را انتخاب کنند تا اطمینان حاصل شود که ابعاد واقعی در محدوده مشخصات باقی می مانند.

جدول زیر مقادیر انحراف حد (بر حسب میکرومتر) را برای سوراخ ها در سراسر تعیین ها و درجه های مختلف ارائه می دهد:

سیستم تحمل شفت، سیستم سوراخ را منعکس می کند، که شامل اندازه پایه، تعیین منطقه تحمل و درجه است. کدهای انحراف شفت رایج شامل e، f، g، h، j، k، m، n، p و r است که هر کدام ویژگی های انحراف خاصی را تعریف می کنند.

• e: انحراف بالای منفی، برای تناسب های با فاصله زیاد.
• f: انحراف بالای منفی، برای تناسب های فاصله.
• g: انحراف بالای منفی، برای تناسب های با فاصله کم.
• h: انحراف بالای صفر، مرجع مبتنی بر شفت.
• j: انحراف بالای مثبت، برای تناسب های انتقالی.
• k: انحراف بالای مثبت، برای تناسب های انتقالی تنگ.
• m: هر دو انحراف مثبت، برای تناسب های تداخلی.
• n: هر دو انحراف مثبت، برای تناسب های تداخلی قوی.
• p: هر دو انحراف مثبت، برای تداخل سنگین تر.
• r: هر دو انحراف مثبت، برای حداکثر تداخل.

انتخاب مناسب تناسب برای عملکرد مکانیکی بسیار مهم است. سه دسته اصلی تناسب وجود دارد که هر کدام برای کاربردهای متمایز عمل می کنند.

با ابعاد سوراخ که از ابعاد شفت بیشتر است، مشخص می شود و فاصله ایجاد می کند. ایده آل برای مجموعه های متحرک مانند یاتاقان ها و شفت های دوار، که نیاز به در نظر گرفتن روانکاری و دقت حرکت دارند.

جایی که ابعاد سوراخ ممکن است بزرگتر یا کوچکتر از ابعاد شفت باشد و اجازه فاصله یا تداخل را می دهد. برای موقعیت یابی دقیق با قابلیت جداسازی، مانند پین های موقعیت یابی و چرخ دنده ها استفاده می شود.

با ابعاد شفت که از ابعاد سوراخ بیشتر است، مشخص می شود و فشرده سازی ایجاد می کند. برای انتقال گشتاور در یاتاقان ها و کوپلینگ های پرس شده ضروری است و نیاز به تجزیه و تحلیل تنش دارد.

پارامترهای کلیدی شامل حداقل/حداکثر فاصله (یا تداخل) و تحمل تناسب است که به صورت زیر محاسبه می شود:

• حداکثر فاصله = حداکثر اندازه سوراخ - حداقل اندازه شفت
• حداقل فاصله = حداقل اندازه سوراخ - حداکثر اندازه شفت
• حداکثر تداخل = حداکثر اندازه شفت - حداقل اندازه سوراخ
• حداقل تداخل = حداقل اندازه شفت - حداکثر اندازه سوراخ
• تحمل تناسب = تحمل سوراخ + تحمل شفت

دو سیستم تناسب اصلی، رویکردهای تولید را هدایت می کنند.

تحمل های سوراخ ثابت (معمولاً H7) را حفظ می کند در حالی که تحمل های شفت را برای دستیابی به تناسب های مورد نظر تغییر می دهد. مزایا شامل ماشینکاری سوراخ ساده شده و تولید استاندارد شده است.

تحمل های شفت ثابت (معمولاً h6) را حفظ می کند در حالی که تحمل های سوراخ را تغییر می دهد. مزایا شامل کاهش تنوع شفت و مدیریت موجودی ساده شده است.

فراتر از استانداردهای ISO، متغیرهای متعددی بر کیفیت تناسب تأثیر می گذارند.

فرآیندهای دقیقی مانند سنگ زنی و هونینگ به دقت ابعادی و پرداخت سطح برتری دست می یابند.

مدول الاستیسیته و ضرایب انبساط حرارتی بر تغییر شکل و تنش تحت بار تأثیر می گذارند.

تغییرات ابعادی ناشی از نوسانات دما نیاز به جبران در محیط های شدید دارد.

زبری بر اصطکاک و سطح تماس تأثیر می گذارد، به ویژه برای کاربردهای با دقت بالا بسیار مهم است.

سیستم تحمل ISO مشخصات فنی ضروری را برای طراحی مکانیکی ارائه می دهد و استانداردهای ابعادی روشنی را برای سوراخ ها و تناسب شفت ها ایجاد می کند. مهندسان از طریق تسلط بر این اصول و کاربرد عملی، می توانند تناسب هایی را توسعه دهند که الزامات عملکردی متنوعی را برآورده می کنند و در نهایت عملکرد، دوام و قابلیت اطمینان محصول را افزایش می دهند. پیاده سازی موفقیت آمیز مستلزم در نظر گرفتن جامع فرآیندهای تولید، خواص مواد، شرایط محیطی و ویژگی های سطح برای دستیابی به اهداف طراحی است.