Tolerance a uložení.

Tento sešit obsahuje tabulky a výpočty pro snadnou volbu uložení strojních součástí a určení jejich rozměrových tolerancí a úchylek. Pomocí tohoto nástroje lze řešit následující úlohy:

  1. Volba vhodného uložení strojních částí dle mezinárodního standardu ISO 286.
  2. Stanovení rozměrových tolerancí a úchylek strojních částí dle mezinárodního standardu ISO 286.
  3. Volba preferovaného uložení strojních částí a určení jejich rozměrových tolerancí a úchylek dle ANSI B4.1.
  4. Určení nepředepsaných mezních úchylek délkových a úhlových rozměrů dle ISO 2768.

  5. Automatický návrh uložení pro danou vůli resp. přesah uložení.

Ve výpočtu jsou použita data, postupy, algoritmy a údaje z odborné literatury a norem ANSI, ISO, DIN a dalších.
Seznam norem: ANSI B4.1, ANSI B4.2, ISO 286, ISO 1829, ISO 2768, EN 20286, JIS B 0401

Ovládání a syntaxe.

Informace o syntaxi a ovládání výpočtu naleznete v dokumentu "Ovládání, struktura a syntaxe výpočtů".

Základní pojmy.

K dosažení správné a spolehlivé funkce strojírenských výrobků je nutné, aby byly rozměry, tvar a vzájemná poloha ploch jejich jednotlivých částí dodrženy s určitou přesností. Běžným výrobním postupem nelze docílit aby uvedené geometrické vlastnosti součásti byly dodrženy (ani změřeny) s absolutní přesností. Skutečné plochy vyrobených součástí se tak liší od ideálních ploch předepsaných na výkrese. Aby bylo možné posuzovat, předepisovat a při výrobě kontrolovat dovolenou nepřesnost, rozdělují se úchylky skutečných ploch do čtyř skupin:

Tento nástroj se zabývá první skupinou, a slouží tedy ke stanovení rozměrových tolerancí a úchylek strojních částí.

 

Jak bylo již výše uvedeno, je v podstatě nemožné vyrábět strojní součásti s absolutní přesností rozměrů. Ve skutečnosti to však není ani nutné ani účelné. Aby byla zajištěna správná funkce strojírenských výrobků, je postačující, aby skutečný rozměr součásti ležel mezi dvěma mezními rozměry a při výrobě byla dodržena přípustná odchylka. Požadovaná úroveň přesnosti výroby dané součásti je pak dána tolerancí rozměru, předepsanou na výkrese. Výrobní přesnost se přitom předepisuje jak s ohledem na funkčnost výrobku, tak i s přihlédnutím k hospodárnosti výroby.

Při spojení dvou součástí se tvoří uložení, jehož funkční charakter je určen růzností jejich rozměrů před spojením.

kde:

d=D ... jmenovitý rozměr uložení
Dmax , Dmin ... mezní rozměry díry
dmax , dmin ... mezní rozměry hřídele
ES ... horní úchylka díry
EI ... dolní úchylka díry
es ... horní úchylka hřídele
ei ... dolní úchylka hřídele 

 

V závislosti na vzájemné poloze tolerančních polí spojovaných součástí, rozlišujeme 3 typy uložení:

  1. Uložení s vůlí
  2. Uložení přechodné
  3. Uložení s přesahem

ISO 286:  Mezinárodní soustava tolerancí a uložení. [1]

Tento odstavec slouží k volbě uložení a ke stanovení tolerancí a úchylek strojních částí dle normy ISO 286:1988. Tato norma je identická s evropskou normou EN 20286:1993 a definuje mezinárodně uznávanou soustavu tolerancí, úchylek a uložení. Norma ISO 286 je používána jako mezinárodní standard pro tolerování délkových rozměrů a ve většině průmyslově vyspělých zemích byla přijata v identickém nebo upraveném znění jako norma národní (JIS B 0401, DIN ISO 286, BS EN 20286, ČSN EN 20286, ...). 

Soustava tolerancí a uložení ISO platí pro tolerance a úchylky hladkých součástí a pro uložení tvořená jejich spojováním. Používá se zejména pro válcové součásti s kruhovým průřezem. Tolerance a úchylky obsažené v této normě je však možno aplikovat i na hladké prvky jiného průřezu. Obdobně, lze soustavu použít jak pro spojování (uložení) válcových prvků, tak i pro uložení s prvky tvořenými dvěma rovnoběžnými plochami (např. uložení pera v drážce). Pojem "hřídel" používaný v této normě má pak širší význam, a slouží k označení všech vnějších prvků součásti, včetně prvků, které nejsou válcového tvaru. Stejně tak pojem "díra" slouží k označení všech vnitřních prvků součásti bez ohledu na jejich tvar. 

Poznámka: Všechny číselné hodnoty tolerancí a úchylek uvedených v tomto odstavci jsou v metrické soustavě, a vztahují se na součásti, jejichž rozměry jsou určeny při teplotě 20° C.

1.1 Jmenovitý rozměr.

Rozměr, k němuž jsou pomocí horní a dolní úchylky stanoveny normou jeho mezní rozměry. U uložení musí být jmenovitý rozměr obou spojovaných prvků shodný.

Upozornění: Norma ISO 286 definuje soustavu tolerancí, úchylek a uložení pouze pro jmenovité rozměry do 3150 mm. 

1.2 Tolerance jmenovitého rozměru pro daný toleranční stupeň.

Tolerance rozměru se definuje jako rozdíl mezi horním a dolním mezním rozměrem součásti. Aby se vyhovělo požadavkům různých výrobních oborů na přesnost výrobku, zavádí ISO soustava celkem 20 stupňů přesnosti. Kterákoliv z tolerancí této soustavy se označuje značkou "IT" s připojeným stupněm přesnosti (IT01, IT0, IT1 ... IT18).

Oblast použití jednotlivých tolerancí soustavy ISO:
IT01 až IT6 pro výrobu kalibrů a měřidel
IT5 až IT12 pro uložení v přesném a všeobecném strojírenství
IT11 až IT16 pro výrobu polotovarů
IT16 až IT18 pro konstrukce
IT11 až IT18 pro stanovení mezních úchylek netolerovaných rozměrů
Poznámka: Při volbě vhodné tolerance rozměru je nutné přihlédnout také k použitému způsobu opracování součásti ve výrobě. Závislost mezi tolerancí a úpravou povrchu naleznete v tabulce v odstavci [5].

1.3 Toleranční pole díry.

Toleranční pole je definováno jako prostorové pole ohraničené horním a dolním mezním rozměrem součásti. Toleranční pole je tedy určeno velikostí tolerance a její polohou vzhledem ke jmenovitému rozměru. Polohu tolerančního pole vzhledem k jmenovitému rozměru (nulové čáře) určuje v soustavě ISO takzvaná základní úchylka. Soustava ISO definuje pro díru 28 tříd základních úchylek označených velkými latinskými písmeny (A,B,C, ... ,ZC). Toleranční pole pro daný jmenovitý rozměr je na výkrese předepisováno toleranční značkou, složenou z písmenného označení základní úchylky a číselného označení tolerančního stupně (např. H7, H8, D5, ...). V tomto odstavci jsou graficky zobrazeny všechny toleranční pole díry, platné pro daný jmenovitý rozměr [1.1] a toleranční stupeň IT vybraný z rozbalovacího seznamu. 

Ačkoliv lze z obecného souboru základních úchylek (A .. ZC) a tolerančních stupňů (IT1 ..IT18) předepisovat toleranční pole díry jejich libovolnou vzájemnou kombinací, je v praxi využíván pouze omezený výběr tolerančních polí. Přehled tolerančních polí určených pro obecné použití naleznete v následující tabulce. Toleranční pole v ní nezahrnutá se považují za speciální, a jejich použití se doporučuje pouze v technicky odůvodněných případech.

Předepsaná toleranční pole díry pro běžné užití (pro jmenovité rozměry do 3150 mm):
               

B8

C8

A9

B9

C9

A10

B10

C10

A11

B11

C11

A12

B12

C12

A13

B13

C13

         
         

 

E5

CD6

D6

E6

CD7

D7

E7

CD8

D8

E8

CD9

D9

E9

CD10

D10

E10

 

D11

 

 

D12

 

 

D13

 

         
    EF3

F3

EF4

F4

EF5

F5

EF6

F6

EF7

F7

EF8

F8

EF9

F9

EF10

F10

               
    FG3

G3

FG4

G4

FG5

G5

FG6

G6

FG7

G7

FG8

G8

FG9

G9

FG10

G10

               
H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18
JS1 JS2 JS3 JS4 JS5 JS6 JS7 JS8 JS9 JS10 JS11 JS12 JS13 JS14 JS15 JS16 JS17 JS18
     

K3

 

K4

 

K5

J6

K6

J7

K7

J8

K8

                   
    M3

N3

M4

N4

M5

N5

M6

N6

M7

N7

M8

N8

M9

N9

M10

N10

 

N11

             
    P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10                
    R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10                
    S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10                
        T5

U5

T6

U6

T7

U7

T8

U8

 

U9

 

U10

               
        V5

X5

 

V6

X6

Y6

V7

X7

Y7

V8

X8

Y8

 

X9

Y9

 

X10

Y10

               
          Z6

ZA6

Z7

ZA7

Z8

ZA8

Z9

ZA9

Z10

ZA10

Z11

ZA11

             
            ZB7

ZC7

ZB8

ZC8

ZB9

ZC9

ZB10

ZC10

ZB11

ZC11

             

Poznámka: slabě označené toleranční pole jsou určeny pouze pro jmenovité rozměry do 500 mm. 

Tip: Pro tolerování děr jsou přednostně používána toleranční pole H7, H8, H9 a H11.

1.4 Toleranční pole hřídele.

Toleranční pole je definováno jako prostorové pole ohraničené horním a dolním mezním rozměrem součásti. Toleranční pole je tedy určeno velikostí tolerance a její polohou vzhledem ke jmenovitému rozměru. Polohu tolerančního pole vzhledem k jmenovitému rozměru (nulové čáře) určuje v soustavě ISO takzvaná základní úchylka. Soustava ISO definuje pro hřídel 28 tříd základních úchylek označených malými latinskými písmeny (a,b,c, ... ,zc). Toleranční pole pro daný jmenovitý rozměr je na výkrese předepisováno toleranční značkou, složenou z písmenného označení základní úchylky a číselného označení tolerančního stupně (např. h7, h6, g5, ...). V tomto odstavci jsou graficky zobrazeny všechny toleranční pole hřídele, platné pro daný jmenovitý rozměr [1.1] a toleranční stupeň IT vybraný z rozbalovacího seznamu. 

Ačkoliv lze z obecného souboru základních úchylek (a .. zc) a tolerančních stupňů (IT1 ..IT18) předepisovat toleranční pole hřídele jejich libovolnou vzájemnou kombinací, je v praxi využíván pouze omezený výběr tolerančních polí. Přehled tolerančních polí určených pro obecné použití naleznete v následující tabulce. Toleranční pole v ní nezahrnutá se považují za speciální, a jejich použití se doporučuje pouze v technicky odůvodněných případech.

Předepsaná toleranční pole hřídele pro běžné užití (pro jmenovité rozměry do 3150 mm):
               

 

c8

a9

b9

c9

a10

b10

c10

a11

b11

c11

a12

b12

c12

a13

b13

  

         
        cd5

d5

cd6

d6

cd7

d7

cd8

d8

cd9

d9

cd10

d10

 

d11

 

d12

 

d13

         
   

 

ef3

 

ef4

e5

ef5

e6

ef6

e7

ef7

e8

ef8

e9

ef9

e10

ef10

               
    f3

fg3

f4

fg4

f5

fg5

f6

fg6

f7

fg7

f8

fg8

f9

fg9

f10

fg10

               
   

g3

g4

g5

g6

g7

g8

g9

g10

               
h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8 h9 h10 h11 h12 h13 h14 h15 h16 h17 h18
js1 js2 js3 js4 js5 js6 js7 js8 js9 js10 js11 js12 js13 js14 js15 js16 js17 js18
     

k3

 

k4

 j5

k5

j6

k6

j7

k7

 

k8

 

k9

 

k10 

 

k11 

 

k12 

 

k13 

         
    m3

n3

m4

n4

m5

n5

m6

n6

m7

n7

m8

n8

m9

n9

                 
    p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 p10                
    r3 r4 r5 r6 r7 r8 r9 r10                
    s3 s4 s5 s6 s7 s8 s9 s10                
        t5

u5

t6

u6

t7

u7

t8

u8

 

u9

                 
        v5

x5

 

v6

x6

y6

v7

x7

y7

v8

x8

y8

 

x9

y9

 

x10

y10

               
          z6

za6

z7

za7

z8

za8

z9

za9

z10

za10

z11

za11

             
            zb7

zc7

zb8

zc8

zb9

zc9

zb10

zc10

zb11

zc11

             

Poznámka: slabě označené toleranční pole jsou určeny pouze pro jmenovité rozměry do 500 mm. 

Tip: Pro tolerování hřídelí jsou přednostně používána toleranční pole h6, h7, h9 a h11.

1.5 Volba uložení.

Tento odstavec slouží k volbě doporučeného uložení. Chcete-li použít jiné, než doporučené uložení, definujte toleranční pole díry a hřídele přímo v odstavcích [1.9, 1.10]. Při návrhu vlastního uložení je doporučeno dodržovat několik zásad:

Tip: Pokud potřebujete nalézt vhodné normalizované uložení s ohledem na jeho specifické vlastnosti (vyžadována pevná velikost vůle resp. přesahu uložení), použijte funkci automatického návrhu uložení v odstavci [4].

1.6 Soustava uložení.

Ačkoliv lze obecně spojovat součásti s libovolnými tolerančními poli, doporučují se z konstrukčních, technologických a ekonomických důvodů pouze dva způsoby sdružování děr a hřídelí.

  1. Uložení v soustavě jednotné díry
    Požadovaných vůlí a přesahů v uložení se dosahuje kombinací různých tolerančních polí hřídele s tolerančním polem díry "H". V této soustavě tolerancí a uložení je vždy dolní úchylka díry rovna nule.
  2. Uložení v soustavě jednotného hřídele
    Požadovaných vůlí a přesahů v uložení se dosahuje kombinací různých tolerančních polí díry s tolerančním polem hřídele "h". V této soustavě tolerancí a uložení je vždy horní úchylka hřídele rovna nule.

kde:

d=D ... jmenovitý rozměr
////  ... toleranční pole díry
\\\\  ... toleranční pole hřídele

 

Volbu soustavy pro daný druh výrobku nebo výroby ovlivňují především následujícím faktory:

Tip: I když jsou obě soustavy z hlediska funkčních vlastností rovnocenné, používá se přednostně soustava jednotné díry.

1.7 Typ uložení.

V závislosti na vzájemné poloze tolerančních polí spojovaných součástí, rozlišujeme 3 typy uložení:

  1. Uložení s vůlí
    Uložení zajišťující ve spojení vždy vůli mezi dírou a hřídelí. Dolní mezní rozměr díry je větší, nebo v krajním případě roven hornímu meznímu rozměru hřídele.
  2. Uložení přechodné
    Uložení, u kterého se (v závislosti na skutečných rozměrech díry a hřídele) může ve spojení vyskytnout jak vůle, tak i přesah. Toleranční pole díry a hřídele se částečně, nebo úplně překrývají.
  3. Uložení s přesahem
    Uložení zajišťující ve spojení vždy přesah mezi dírou a hřídelí. Horní mezní rozměr díry je menší, nebo v krajním případě roven dolnímu meznímu rozměru hřídele.

1.8 Doporučená uložení.

Vyhovující uložení vyberte z rozbalovacího seznamu.

Seznam zde uvedených doporučených uložení má informativní charakter, a nelze ho tudíž brát jako pevný a neměnný. Výčet skutečně používaných uložení se může lišit v závislosti na typu a oboru výroby, místních normách a národních zvyklostech a v neposlední řadě v závislosti na zavedené praxi závodu. Vlastnosti a oblast použití některých vybraných uložení jsou popsány v následujícím přehledu. Při volbě uložení je potřeba vzít do úvahy nejenom konstrukční a technologická hlediska, ale také hlediska ekonomická. Volba vhodného uložení je důležitá zejména z pohledu ve výrobě zavedených měřidel, kalibrů a nástrojů. Proto se při výběru uložení řiďte především v závodě osvědčenou praxí.

Oblast použití vybraných uložení (preferovaná uložení jsou zobrazena tučně):

Uložení s vůlí:

H11/a11, H11/c11, H11/c9, H11/d11, A11/h11, C11/h11, D11/h11
Uložení s velkou vůlí u součástí s velkými tolerancemi.
Použití - Otočné čepy, západky, uložení součástí určených ke svaření, uložení vystavená účinkům koroze, znečištění prachem a tepelným nebo mechanickým deformacím.

H9/C9, H9/d10, H9/d9, H8/d9, H8/d8, D10/h9, D9/h9, D9/h8
Točné uložení se značnou vůlí bez větších požadavků na přesnost vedení hřídele. 
Použití - Vícekrát uložené hřídele výrobních a pístových strojů, součásti, které se otáčejí jen zřídka, nebo se pouze kývají.

H9/e9, H8/e8, H7/e7, E9/h9, E8/h8, E8/h7
Točné uložení s větší vůlí bez zvláštních požadavků na přesnost uložení.
Použití - Uložení dlouhých hřídelí, např. u zemědělských strojů, ložiska čerpadel, ventilátorů a pístových strojů.

H9/f8, H8/f8, H8/f7, H7/f7, F8/h7, F8/h6
Točné uložení s menší vůlí při běžných požadavcích na přesnost uložení. 
Použití - Hlavní uložení obráběcích strojů. Běžná uložení hřídelí, ložiska regulátorů, vřetena obráběcích strojů, uložení posuvných tyčí.

H8/g7, H7/g6, G7/h6
Točné uložení s velmi malou vůlí pro přesné vedení hřídele. Po smontování bez znatelné vůle. 
Použití - součásti obráběcích strojů, posuvná ozubená kola a spojkové kotouče, čepy klikových hřídelí, písty hydraulických strojů, tyče posuvné v ložiscích, vřetena brousících strojů.

H11/h11, H11/h9
Smykové uložení u součástí s velkými tolerancemi. Součásti se dají do sebe lehce zasunout a pootáčet. 
Použití - Snadno demontovatelné díly, rozpěrné kroužky, součásti strojů upevněné na hřídele kolíky, šrouby, nýtováním nebo svarem.

H8/h9, H8/h8, H8/h7, H7/h6
Smykové uložení s nepatrnou vůlí pro přesná vedení a středění součástí. Montáž nasunutím bez použití větší síly, po namazání se dají součásti otáčet a posouvat rukou. 
Použití - přesná vedení strojů a přípravků, výměnná kola, stavěcí kroužky, válcová vedení. 

Uložení přechodná:

H8/j7, H7/js6, H7/j6, J7/h6
Posuvné uložení s malou vůlí nebo nepatrným přesahem. Součásti se dají složit nebo rozebrat ručně.
Použití - Lehce rozebiratelná uložení nábojů ozubených kol, řemenic a pouzder, stavěcí kroužky, často vyjímaná ložisková pouzdra.

H8/k7, H7/k6, K8/h7, K7/h6
Shodné uložení s malou vůlí nebo malým přesahem. Součásti lze spojit nebo rozebrat bez použití velké síly pryžovou palicí.
Použití - Demontovatelná uložení nábojů ozubených kol a řemenic, ruční kola, spojky, brzdové kotouče.

H8/p7, H8/m7, H8/n7, H7/m6, H7/n6, M8/h6, N8/h7, N7/h6
Pevné uložení s nepatrnou vůlí nebo malým přesahem. Montáž uložení lisováním malou silou.
Použití - Pevné zátky, narážená pouzdra, kotvy elektromotorů na hřídeli, věnce ozubených kol, lícované šrouby.

Uložení s přesahem:

H8/r7, H7/p6, H7/r6, P7/h6, R7/h6
Lisované uložení  se zaručeným přesahem. Montáž součástí lze běžně provádět lisováním za studena.
Použití - Náboje spojkových kotoučů, ložisková pouzdra.

H8/s7, H8/t7, H7/s6, H7/t6, S7/h6, T7/h6
Lisované uložení se středním přesahem. Montáž součástí lisováním za tepla, lisování za studena lze provádět pouze za použití velkých sil.
Použití - Trvalé spojení ozubených kol s hřídelí, ložisková pouzdra.

H8/u8, H8/u7, H8/x8, H7/u6, U8/h7, U7/h6
Lisované uložení s velkým přesahem. Montáž lisováním velkou silou za rozdílných teplot součástí.
Použití - Trvalé spojení ozubených kol s hřídelí, příruby. 

Tip: Pokud to neodporuje konstrukčním a technologickým požadavkům, použijte přednostně některé z preferovaných uložení. Preferovaná uložení jsou v seznamu označena hvězdičkou "*".
Poznámka: Preferovaná uložení určená pro přednostní použití v USA jsou definována v ANSI B4.2. Tato norma předepisuje následující skupinu preferovaných uložení:
- uložení s vůlí:  H11/c11, H9/d9, H8/f7, H7/g6, H7/h6, C11/h11, D9/h9, F8/h7, G7/h6
- uložení přechodná: H7/k6, H7/n6, K7/h6, N7/h6
- uložení s přesahem: H7/p6, H7/s6, H7/u6, P7/h6, S7/h6, U7/h6

1.9 Toleranční pole díry.

V tomto odstavci jsou pro daný jmenovitý rozměr [1.1] a zvolené toleranční pole díry dopočteny její mezní úchylky.  

Příslušné toleranční pole díry je ve výpisu nastaveno automaticky při výběru některého z doporučených uložení ze seznamu v řádku [1.8]. Chcete-li pro díru použít jiné toleranční pole, vyberte odpovídající kombinaci základní úchylky (A .. ZC) a tolerančního stupně (1 .. 18) v rozbalovacích seznamech na tomto řádku.

Ačkoliv lze z obecného souboru základních úchylek (A .. ZC) a tolerančních stupňů (IT1 ..IT18) předepisovat toleranční pole díry jejich libovolnou vzájemnou kombinací, je v praxi využíván pouze omezený výběr tolerančních polí. Přehled tolerančních polí určených pro obecné použití naleznete v tabulce v odstavci [1.3]. Toleranční pole ve výběru nezahrnutá se považují za speciální, a jejich použití se doporučuje pouze v technicky odůvodněných případech.

Upozornění: Pokud vyberete takové toleranční pole díry, které není pro daný jmenovitý rozměr v soustavě ISO definováno, budou mezní úchylky nulové, a toleranční značka bude zobrazena červeně.
Tip: Pro tolerování děr jsou přednostně používána toleranční pole H7, H8, H9 a H11.

1.10 Toleranční pole hřídele.

V tomto odstavci jsou pro daný jmenovitý rozměr [1.1] a zvolené toleranční pole hřídele dopočteny její mezní úchylky.  

Příslušné toleranční pole hřídele je ve výpisu nastaveno automaticky při výběru některého z doporučených uložení ze seznamu v řádku [1.8]. Chcete-li pro hřídel použít jiné toleranční pole, vyberte odpovídající kombinaci základní úchylky (a .. zc) a tolerančního stupně (1 .. 18) v rozbalovacích seznamech na tomto řádku.

Ačkoliv lze z obecného souboru základních úchylek (a .. zc) a tolerančních stupňů (IT1 ..IT18) předepisovat toleranční pole hřídele jejich libovolnou vzájemnou kombinací, je v praxi využíván pouze omezený výběr tolerančních polí. Přehled tolerančních polí určených pro obecné použití naleznete v tabulce v odstavci [1.4]. Toleranční pole ve výběru nezahrnutá se považují za speciální, a jejich použití se doporučuje pouze v technicky odůvodněných případech.

Upozornění: Pokud vyberete takové toleranční pole hřídele, které není pro daný jmenovitý rozměr v soustavě ISO definováno, budou mezní úchylky nulové, a toleranční značka bude zobrazena červeně.
Tip: Pro tolerování hřídelí jsou přednostně používána toleranční pole h6, h7, h9 a h11.

1.11 Parametry zvoleného uložení.

V tomto odstavci jsou dopočteny parametry zvoleného uložení a graficky zobrazena vzájemná poloha tolerančních polí díry a hřídele. 

Poznámka: Rozměrové údaje na obrázku jsou uvedeny v mm.

ANSI B4.1:  Přednostní tolerance a uložení válcových částí. [2]

Tento odstavec slouží k volbě preferovaného uložení válcových součástí dle ANSI B4.1. Tato norma definuje soustavu rozměrových tolerancí a předepisuje řadu preferovaných uložení válcových částí, určených k přednostnímu použití. 

Poznámka: Všechny číselné hodnoty tolerancí a úchylek uvedených v tomto odstavci se vztahují na součásti, jejichž rozměry jsou určeny při teplotě 68° F.

2.1 Jmenovitý rozměr.

Rozměr, k němuž jsou pomocí horní a dolní úchylky stanoveny normou jeho mezní rozměry. U uložení musí být jmenovitý rozměr obou spojovaných prvků shodný.

Upozornění: Norma ANSI B4.1 definuje soustavu preferovaných uložení pouze pro jmenovité rozměry do 16.69 in.

2.2 Tolerance jmenovitého rozměru pro daný toleranční stupeň.

Tolerance rozměru se definuje jako rozdíl mezi horním a dolním mezním rozměrem součásti. Aby se vyhovělo požadavkům různých výrobních oborů na přesnost výrobku, zavádí norma ANSI B4.1 celkem 10 tolerančních stupňů. Soustava tolerancí je normou předepsána pro jmenovité rozměry do 200 in. 

Poznámka: Při volbě vhodné tolerance rozměru je nutné přihlédnout také k použitému způsobu opracování součásti ve výrobě. Závislost mezi tolerancí a úpravou povrchu naleznete v tabulce v odstavci [5].

2.4 Soustava uložení.

Norma ANSI B4.1 definuje pro vybranou řadu preferovaných uložení dva základní způsoby sdružování děr a hřídelí.

  1. Uložení v soustavě jednotné díry
    V této soustavě tolerancí a uložení je vždy dolní úchylka díry rovna nule.
  2. Uložení v soustavě jednotného hřídele
    V této soustavě tolerancí a uložení je vždy horní úchylka hřídele rovna nule.

kde:

d=D ... jmenovitý rozměr
////  ... toleranční pole díry
\\\\  ... toleranční pole hřídele

Volbu soustavy pro daný druh výrobku nebo výroby ovlivňují především následujícím faktory:

Tip: I když jsou obě soustavy z hlediska funkčních vlastností rovnocenné, používá se přednostně soustava jednotné díry.

2.5 Typ uložení.

Norma ANSI B4.1 rozděluje řadu preferovaných uložení podle typu a oblasti použití do tří základních skupin skupin. 

  1. Točná a posuvná uložení [RC]
    Uložení se zaručenou vůlí, určená pro hybné spojení součástí, které se mají vzájemně otáčet, nebo posouvat. 
  2. Nepohyblivá (polohovací) uložení [LC, LT, LN]
    Uložení s vůlí nebo přesahem, určená pro přesné vymezení vzájemné polohy sdružovaných součástí. Spojované součásti je nutné mechanicky fixovat proti vzájemnému pohybu. V závislosti na vzájemné poloze tolerančních polí spojovaných součástí, rozlišujeme 3 typy těchto uložení: Uložení s vůlí [LC], uložení s přesahem [LN] a uložení přechodná [LT].
  3. Silová (nalisovaná) uložení [FN]
    Uložení se zaručeným přesahem, určená pro pevné (nerozebiratelné) spojení součástí.

Každá tato skupina je označena písmennou zkratkou, která spolu s číselným označením třídy uložení jednoznačně definuje vybrané uložení.

2.6 Uložení.

Vhodné uložení vyberte z rozbalovacího seznamu.

Vlastnosti a oblast použití preferovaných uložení jsou popsány v následujícím přehledu. Při volbě uložení je potřeba vzít do úvahy nejenom konstrukční a technologická hlediska, ale také hlediska ekonomická. Volba vhodného uložení je důležitá zejména z pohledu ve výrobě zavedených měřidel, kalibrů a nástrojů. Proto se při výběru uložení řiďte především v závodě osvědčenou praxí.

Oblast použití preferovaných uložení:

Točná a posuvná uložení [RC]:

Uložení se zaručenou vůlí, určená pro hybné spojení součástí (otočné čepy, točná a posuvná uložení hřídelí, vodící pouzdra, posuvná ozubená kola a spojkové kotouče, písty hydraulických strojů,...). Součásti se dají do sebe lehce zasunout a pootáčet. S rostoucí třídou uložení se zvětšuje tolerance spojovaných součástí a vůle v uložení.

RC 1: Těsné smykové uložení s nepatrnou vůlí pro přesné vedení hřídele, při vysokých požadavcích na přesnost uložení. Po smontování bez znatelné vůle. Uložení není určeno k volnému běhu.

RC 2: Smykové uložení s malou vůlí pro přesné vedení hřídele, při vysokých požadavcích na přesnost uložení. Uložení není určeno k volnému běhu, u větších rozměrů může dojít již při malých teplotních změnách k zadření součástí.

RC 3: Přesné točné uložení s malou vůlí, při vyšších požadavcích na přesnost uložení. Pro přesné stroje pracující při pomalých rychlostech a za velmi malých ložiskových tlaků. Není vhodné tam, kde dochází k patrným teplotním rozdílům. 

RC 4: Těsné točné uložení s menší vůlí, při vyšších požadavcích na přesnost uložení. Pro přesné stroje s mírnými obvodovými rychlostmi a ložiskovými tlaky.

RC 5, RC 6: Střední točné uložení s větší vůlí, při běžných požadavcích na přesnost uložení. Pro stroje pracující při vyšších rychlostech a za značných ložiskových tlaků.

RC 7: Volné točné uložení se značnou vůlí, bez větších požadavků na přesnost vedení hřídele. Vhodné při velkých změnách teploty.

RC 8, RC 9: Volné uložení s velkou vůlí u součástí s velkými tolerancemi. Uložení vystavená účinkům koroze, znečištění prachem a tepelným nebo mechanickým deformacím.

Nepohyblivá uložení s vůlí [LC]:

Uložení se zaručenou vůlí, určená pro nepohyblivé spoje, kde je vyžadována snadná montáž a demontáž součástí (přesná uložení strojů a přípravků, výměnná kola, ložisková pouzdra, stavěcí a rozpěrné kroužky, součásti strojů upevněné na hřídele kolíky, šrouby, nýtováním nebo svarem,...). Spojované součásti je nutné při montáži mechanicky fixovat proti vzájemnému pohybu. Tato uložení jsou normou definována v širokém rozmezí tolerancí a vůlí. Od těsných uložení s nepatrnou vůlí určených pro přesné vedení a středění součástí [LC 1, LC 2] až po volná uložení s velkou vůlí a maximálními tolerancemi [LC 10, LC 11], kde je primárním požadavkem lehkost montáže. S rostoucí třídou uložení se zvětšuje tolerance spojovaných součástí a vůle v uložení.

Nepohyblivá uložení přechodná [LT]:

Uložení s vůlí nebo přesahem, určená pro demontovatelné nepohyblivé spoje, kde je hlavním požadavkem přesnost uložení spojovaných částí. Součásti je nutné při montáži mechanicky fixovat proti vzájemnému pohybu.

LT 1, LT_2: Těsné uložení s malou vůlí nebo nepatrným přesahem (lehce rozebiratelná uložení nábojů ozubených kol, řemenic a pouzder, stavěcí kroužky, ložisková pouzdra,...). Součásti se dají složit nebo rozebrat ručně.

LT 3, LT_4: Shodné uložení s malou vůlí nebo malým přesahem (demontovatelná uložení nábojů ozubených kol a řemenic, ruční kola, spojky, brzdové kotouče,...). Součásti lze spojit nebo rozebrat bez použití velké síly pryžovou palicí.

LT 5, LT_6: Pevné uložení s nepatrnou vůlí nebo malým přesahem (pevné zátky, narážená pouzdra, kotvy elektromotorů na hřídeli, věnce ozubených kol, lícované šrouby,...). Montáž součástí lisováním malou silou.

Nepohyblivá uložení s přesahem [LN]:

Uložení s malými přesahy, určená pro pevné spoje, kde je hlavním požadavkem přesnost a tuhost uložení spojovaných částí. Tato uložení nelze použít pro přenos kroutících momentů pouhým působením třecích sil, součásti je nutné pojistit proti vzájemnému pohybu. Součásti se dají složit nebo rozebrat lisováním za studena za použití větších tlaků, popř. lisováním za tepla.

Silová (nalisovaná) uložení [FN]:

Uložení se zaručeným přesahem, určená pro pevné (nerozebiratelné) spojení součástí (trvalé spojení ozubených kol s hřídelí, ložisková pouzdra, příruby,...). Tato uložení jsou určena především pro přenos kroutících momentů působením třecích sil mezi hřídelí a nábojem. Velikost přesahu (nosnosti uložení) se zvyšuje s rostoucí třídou uložení. Montáž součástí lisováním za studena při použití velkých sil nebo lisováním za rozdílných teplot součástí.

FN 1: Pevná uložení s malým přesahem, určená pro slabé ocelové profily, dlouhá uložení nebo uložení s litinovými náboji.

FN 2: Pevná uložení se středním přesahem, určená pro běžné ocelové součásti nebo uložení s vysoce jakostními litinovými náboji.

FN 3: Pevná uložení s velkým přesahem, určená pro těžké ocelové součásti.

FN 4, FN_5: Silová uložení s maximálními přesahy, určená pro vysoce zatížené spoje.

2.7 Toleranční pole díry.

Toleranční pole je definováno jako prostorové pole ohraničené horním a dolním mezním rozměrem součásti. Toleranční pole je tedy určeno velikostí tolerance a její polohou vzhledem ke jmenovitému rozměru.

V tomto odstavci jsou pro daný jmenovitý rozměr [2.1] a zvolené toleranční pole díry dopočteny její mezní úchylky. Příslušné toleranční pole díry je nastaveno dle výběru preferovaného uložení v řádku [2.6]. 

2.8 Toleranční pole hřídele.

Toleranční pole je definováno jako prostorové pole ohraničené horním a dolním mezním rozměrem součásti. Toleranční pole je tedy určeno velikostí tolerance a její polohou vzhledem ke jmenovitému rozměru.

V tomto odstavci jsou pro daný jmenovitý rozměr [2.1] a zvolené toleranční pole hřídele dopočteny její mezní úchylky. Příslušné toleranční pole hřídele je nastaveno dle výběru preferovaného uložení v řádku [2.6].

2.9 Parametry zvoleného uložení.

V tomto odstavci jsou dopočteny parametry zvoleného uložení a graficky zobrazena vzájemná poloha tolerančních polí díry a hřídele. 

Poznámka: Rozměrové údaje na obrázku jsou uvedeny v tisícinách palce.

ISO 2768-1:  Nepředepsané mezní úchylky délkových a úhlových rozměrů. [3]

Nemá-li docházet k nejasnostem a sporům při výrobě, kontrole a montáži, mají mít v zásadě všechny rozměry strojních součástí, předepsané ve výrobní dokumentaci, stanoveny mezní úchylky (tolerance). Důležité funkční rozměry (zejména ty, na nichž závisí montážní zaměnitelnost součástí) se tolerují zpravidla jednotlivě připsáním toleranční značky nebo číselných hodnot úchylek k příslušnému jmenovitému rozměru. Ostatní rozměry, u nichž se nevyžaduje vysoká přesnost výroby, je výhodné tolerovat společným zápisem na výkresu. Mezinárodně uznávaným standardem pro tolerování těchto délkových a úhlových rozměrů je norma ISO 2768-1:1989.

Norma ISO 2768-1 je určena pro tolerování rozměrů strojních součástí vyráběných třískovým obráběním nebo tvářením plechu. Mezní úchylky zde definované je vhodné používat i u nekovových materiálů. Tato norma předepisuje mezní úchylky délkových a úhlových rozměrů ve čtyřech třídách přesnosti. Při volbě toleranční třídy je nutné (kromě konstrukčních hledisek) vzít do úvahy především obvyklou přesnost výrobní dílny. 

Všeobecné mezní úchylky rozměrů dle ISO 2768-1 jsou rozděleny do 3 skupin (tabulek). Mezní úchylky délkových rozměrů [3.1], zkosení a zaoblení hran [3.2] a mezní úchylky úhlových rozměrů [3.3]. U rozměrů do 0.5 mm (tabulky [3.1, 3.2]) se mezní úchylky předepisují přímo za odpovídající jmenovitý rozměr.

Poznámka: Mají-li se uplatnit všeobecné mezní úchylky rozměrů dle této normy, musí být na výkrese (v popisovém poli, nebo v jeho blízkosti) uveden příslušný zápis. Např. pro střední toleranční třídu "ISO 2768 - m".
Tip: Pokud to neodporuje konstrukčním a technologickým požadavkům, používejte pro obrobené kovové součásti přednostně střední třídu přesnosti "m".

Návrh uložení pro známé mezní úchylky. [4]

Tento odstavec slouží k návrhu (vyhledání) vhodného normalizovaného uložení strojních částí, pro známou vůli resp. přesah uložení. Uložení je navrženo na základě normy ISO 286 (viz. [1]). Návrh uložení probíhá automaticky, a po jeho ukončení, nabídne výpočet uživateli sadu 15 uložení, jejichž parametry nejlépe splňují požadavky zadané v odstavci [4.1]. 

4.2 Soustava uložení.

Ačkoliv lze obecně spojovat součásti s libovolnými tolerančními poli, doporučují se z konstrukčních, technologických a ekonomických důvodů pouze dva způsoby sdružování děr a hřídelí.

  1. Uložení v soustavě jednotné díry
    Požadovaných vůlí a přesahů v uložení se dosahuje kombinací různých tolerančních polí hřídele s tolerančním polem díry "H". V této soustavě tolerancí a uložení je vždy dolní úchylka díry rovna nule.
  2. Uložení v soustavě jednotného hřídele
    Požadovaných vůlí a přesahů v uložení se dosahuje kombinací různých tolerančních polí díry s tolerančním polem hřídele "h". V této soustavě tolerancí a uložení je vždy horní úchylka hřídele rovna nule.

kde:

d=D ... jmenovitý rozměr
////  ... toleranční pole díry
\\\\  ... toleranční pole hřídele

 

Volbu soustavy pro daný druh výrobku nebo výroby ovlivňují především následujícím faktory:

Tip: I když jsou obě soustavy z hlediska funkčních vlastností rovnocenné, používá se přednostně soustava jednotné díry.

4.3 Typ uložení.

V závislosti na vzájemné poloze tolerančních polí spojovaných součástí, rozlišujeme 3 typy uložení:

  1. Uložení s vůlí
    Uložení zajišťující ve spojení vždy vůli mezi dírou a hřídelí. Dolní mezní rozměr díry je větší, nebo v krajním případě roven hornímu meznímu rozměru hřídele.
  2. Uložení přechodné
    Uložení, u kterého se (v závislosti na skutečných rozměrech díry a hřídele) může ve spojení vyskytnout jak vůle, tak i přesah. Toleranční pole díry a hřídele se částečně, nebo úplně překrývají.
  3. Uložení s přesahem
    Uložení zajišťující ve spojení vždy přesah mezi dírou a hřídelí. Horní mezní rozměr díry je menší, nebo v krajním případě roven dolnímu meznímu rozměru hřídele.

4.4 Jmenovitý rozměr.

Zadejte společný teoretický rozměr spojovaných částí. 

Upozornění: Norma ISO 286 definuje soustavu tolerancí, úchylek a uložení pouze pro jmenovité rozměry do 3150 mm.

4.5, 4.6 Mezní úchylky uložení.

V závislosti na zvoleném typu uložení [1.3], zadejte v řádcích [4.5, 4.6] požadované mezní hodnoty vůle resp. přesahu navrhovaného uložení.

4.7 Návrh a volba uložení.

Tento odstavec slouží k vlastnímu návrhu uložení. Po nastavení všech požadovaných parametrů uložení v odstavci [4.1], spusťte automatický návrh uložení stiskem tlačítka na tomto řádku. Návrh projde všechny kombinace předepsaných tolerančních polí díry a hřídele (viz. tabulky v odstavcích [1.3, 1.4]), a vybere 15 nejvýhodnějších normalizovaných uložení. O průběhu výpočtu jste informováni v dialogu.

Kvalitativním kritériem pro výběr uložení je součet odchylek (v absolutní hodnotě) mezních hodnot vůle resp. přesahu navrženého uložení od hodnot požadovaných [4.5, 4.6]. Po ukončení výpočtu jsou vybrané uložení přeneseny do tabulky. Tabulka navržených uložení je rozdělena do dvou částí. Ve spodní části jsou vybraná uložení, setříděná v pořadí od nejvýhodnějšího k nejméně výhodnému. V horní části tabulky je uvedeno jedno z preferovaných uložení, a to takové, jehož parametry nejlépe odpovídají požadovaným mezním úchylkám [4.5, 4.6]. Po výběru libovolného uložení v tabulce, jsou jeho parametry zobrazeny v odstavci [4.8]. 

Poznámka: Rozměrové údaje v tabulce jsou uvedeny v mm.

4.8 Parametry zvoleného uložení.

V tomto odstavci jsou dopočteny parametry zvoleného uložení a graficky zobrazena vzájemná poloha tolerančních polí díry a hřídele. 

Poznámka: Rozměrové údaje na obrázku jsou uvedeny v mm.

Závislost tolerance na úpravě povrchu. [5]

V tomto odstavci je umístěna tabulka popisující závislost mezi úpravou povrchu strojních částí a jejich rozměrovou tolerancí. Jednotlivé toleranční stupně dosažitelné pro daný způsob obrábění součásti, jsou v tabulce označeny zeleným polem.

Tip: Tabulku popisující závislost drsnosti povrchu na způsobu opracování strojních částí, naleznete v sešitu "Konverze jednotek".

Nastavení, změna jazyka.

Informace o nastavení parametrů výpočtu a nastavení jazyka naleznete v dokumentu "Nastavení výpočtů, změna jazyka".

Uživatelské úpravy výpočtu.

Všeobecné informace o tom, jak je možné měnit a rozšiřovat sešity výpočtu, jsou uvedeny v dokumentu "Úpravy sešitu (výpočtu)".