7. PRECIZIA ŞI CONTROLUL ASAMBLĂRILOR CONICE

7.1 CLASIFICARE. ELEMENTELE UNEI ASAMBLĂRI CONICE

Din punct de vedere constructiv şi tehnologic, asamblările conice sunt mai complicate

decât cele cilindrice, pentru definirea lor fiind necesari mai mulţi parametri. Totuşi,

asamblările conice netede sunt des utilizate în construcţiile de maşini datorită avantajelor pe

care le prezintă, [1], [6], [9]:

- centrare precisă a arborelui conic în alezaj;

- posibilitatea de etanşare la presiuni mici şi mijloocii;

- posibilitatea de reglare a jocului, în cazul asamblărilor mobile.

Din punct de vedere al caracterului şi rolului funcţional, asamblările conice se clasifică

astfel, [1], [3-5], [9]:

- asamblări conice mobile, caracterizate printr-un joc funcţional garantat care poate fi

reglat prin deplasarea axială a uneia din piesele conice, (exemplu: lagărele conice de

fricţiune);

- asamblări conice fixe, caracterizate prin existenţa între cele două piese a unei strângeri

obţinute prin presare, care asigură transmiterea unui moment de torsiune sau centrarea

pieselor conjugate, (exemplu: fixarea unei scule aşchietoare);

- asamblări de etanşare, caracterizate printr-un contact foarte bun şi un joc efectiv nul,

(exemplu: robinetele de gaz cu cepuri conice).

Principalele elemente ale unei asamblări conuce sunt date în Figura 7.1, [1], [3], [5-6],

[9], [11]:

- diametrul mare, respective mic al alezajului conic;

- diametrul mare, respective mic al arborelului conic;

- unghiul de înclinare al generatoarei faţă de axă;

- unghiul de conicitate format de generatoarele opuse, în secţiune axială;

- distanţa dintre două secţiuni cu diametrele şi , respectiv şi ;

L, l – distanţa dintre baza de cotare şi secţiunea nominală de diametru , respectiv ; ca

bază de cotare se poate lua una din suprafeţele frontale ale piesei conice sau altă suprafaţă a

piesei, importantă funcţional;

84

- distanţa bazică a asamblării conice, care reprezintă distanţa, în direcţie axială, între două

suprafeţe aparţinând pieselor din asamblare, , sau legate direct de asamblare, ;

Figura 7.1 Asamblare conică

- lungimea conului interior, respective exterior;

H – lungimea de contact dintre cele două suprafeţe conice.

Între elementele unei suprafeţe conice există relaţiile:

- înclinaţia: ; (7.1)

- conicitatea: ; (7.2)

7.2 PRECIZIA ASAMBLĂRILOR CONICE

Precizia asamblărilor conice şi interschimbabilitatea pieselor componente depend de

precizia de realizare a diametrelor, a unghiurilor de conicitate şi deseori şi a altor elemente. În

STAS 9068-71 sunt indicate două metode de cotare şi tolerare a suprafeţelor conice:

- metoda conicităţii nominale;

- metoda conicităţii tolerate.

7.2.1 Metoda conicităţii nominale

85

În cadrul acestei metode, variaţia diametrelor , , L şi l se consideră între două

conuri coaxiale având conicităţile egale cu valoarea nominală ( ).

Deosebim două situaţii distincte: fie se prescribe toleranţa la diametrul , respectiv

într-un plan determinat, fie se prescribe toleranţa cotei care determină planul cu diametrul

nominal de referinţă, [1-4], [8-9], [11].

a) În primul caz unghiul de conicitate α şi distanţa de la baza de cotare L, respectiv l

sunt considerate cote de referinţă (încadrate), iar diametrul , respectiv este

variabil, toleranţa şi la diametru fiind aceeaşi în orice secţiune pe lungimea

suprafeţei conice, Figura 7.2.

Figura 7.2 Metoda conicităţii nominale: toleranţa la diametru

Deoarece toleranţele la diametrele celor două suprafeţe conice determină direct

toleranţa la distanţa bazică , acest mod de cotare se aplică când se impune o anumită

precizie a pieselor conice în direcţie axială.

În funcţie de poziţia toleranţelor la diametrul , respectiv se deosebesc trei

situaţii, [1], [3-4], [9]:

1) este dată în plus, iar este dată în minus, Figura 7.3

Deoarece suprafeţele conice trebuie să fie în contact, toleranţele diametrelor vor

determina o variaţie a distanţei bazice în limitele unei toleranţe . Astfel, în cazul limită

din figură distanţele bazice au valoarea nominală. În celălalt caz limită, când

şi , contactul dintre suprafeţe necesită deplasarea axială a

arborelui spre stânga sau a alezajului spre dreapta cu o valoare . Dacă distanţa bazică este

, aceasta va ajunge la valoarea maximă , iar când distanţa bazică este ,

86

aceasta va ajunge la valoarea minimă . Rezultă pentru cele două distanţe

bazice una din cele două posibilităţi: sau .

Figura 7.3 Toleranţa în plus la şi toleranşa în minus la

Din triunghiul dreptunghic , rezultă:

. (7.3)

Cum , rezultă că toleranţa la distanţa bazică este mai mare decât suma toleranţelor

diametrale.

De menţionat că, în limitele toleranţei la diametru, unghiul de conicitate α variază la

fiecare suprafaţă conică între două limite determinate şi de lungimea conului. Această variaţie

a unghiului α este importantă din punct de vedere al contactului şi controlului suprafeţei

conice, Figura 7.4.

Figura 7.4 Variaţia unghiului de conicitate α

2) este dată în minus, iar este dată în plus, Figura 7.5

87

Această variantă, aplicată foarte rar, se deosebeşte de prima prin aceea că toleranţa la

distanţa bazică are o poziţie contrară

Figura 7.5 Toleranţa în minus la şi toleranşa în plus la

3) Toleranţele la diametrul alezajului şi arborelui conic sunt suprapuse şi

simetrice faţă de valoarea nominală, Figura 7.6.

Figura 7.6 Toleranţe suprapuse la şi

,

; *7.4(

.

88

Când şi sunt la valoarea nominală (medie), distanţa bazică va fi nominală şi

medie.

Când şi arborele conic se va deplasa spre stânga cu , iar

distanţa bazică devine , respectiv . În celălalt caz limită distanţele

bazice devin , respectiv .

În Figura 7.7 se prezintă exemplul de cotare al unui arbore şi a unui alezaj conic prin

această ultimă variantă.

a) b)

Figura 7.7 Exemplul de cotare a pieselor conice

b) În al doilea caz, prin tolerarea cotei L, respectiv l, care determină poziţia planului de

referinţă, conicitatea şi diametrul se păstrează drept cote încadrate având valori

nominale, Figura 7.8.

Figura 7.8 Metoda conicităţii nominale: toleranţa la cota L sau l

89

După cum se observă, variaţia cotei L, respectiv l, în limitele toleranţei prescrise

determină o anumită variaţie a diametrului D, respective d, aceeaşi (în valoare absolută) pe

toată lungimea conului. Variaţia diametrului D, respectiv d va determina o variaţie la

distanţa bazică . Unghiul de conicitate α variază între două limite şi determinate

de toleranţele cotelor L, respective l şi de lungimea suprafeţelor conice respective.

Acest sistem de cotare este foarte comod din punct de vedere al controlului

suprafeţelor conice cu calibre limitative tamponsau bucşă conică şi se aplică, mai ales, în

cazul conicităţilor mari.

La ambele sisteme de cotare, abaterile de la rectilinitatea generatoarei şi cele de la

circularitate se vor încadra în toleranţele prescrise pentru diametrele d, respective d sau pentru

cotele L, respective l sau, dacă este necesar, se vor prescrie ca la suprafeţele cilindrice, [1],

[4], [9].

7.2.2 Metoda conicităţii tolerate

Această metodă prevede stabilirea toleranţelor independent pentru una din

dimensiunile liniare (fie pentru diametrele şi într-un plan determinat prin cota de

referinţă L, respective l, fie pentru cotele L şi l, diametrele fiind considerate dimensiuni de

referinţă) şi pentru conicitate (toleranţa la unghiul α se notează .

Considerând că toleranţa la unghi este simetrică sunt posibile patru situaţii, [1-4],

[8-9], [11].

1) Se tolerează diametrul mare ( sau ) al conului şi unghiul de conicitate α,

Figura 7.9.

Figura 7.9 Toleranţa la diametrul mare al conului şi la unghiul de conicitate

Datorită toleranţei unghiului α, variaţia lui D, respective d creşte, faţă de toleranţa

prescrisă pentru sau , înspre diametru mic al conului, ceea ce are importanţă numai în

90

privinţa poziţiei axiale a pieselor (prin distanţa bazică . La asamblările fixe şi etanşe,

importantă este numai toleranţa . Această variantă se aplică atunci când secţiunea piesei

cu diametrul sau este convenabilă din punct de vedere al execuţiei şi controlului, [1],

[3-4], [9].

2) Se tolerează şi într-o secţiune aflată la distanţa de referinţă L, respective

l faţă de baza de referinţă şi unghiul α, Figura 7.10.

Figura 7.10 Toleranţa la diametrul conului într-un plan dat şi la unghiul de conicitate

Această variantă se aplică atunci când diametrul nu se poate măsura în planurile

frontale. Toleranţa prescrisă la diametru se respectă numai în planul de referinţă

deoarece din cauza influenţei abaterii de unghi, variaţia maximă teoretică a diametrului în

celelalte secţiuni este diferită, [1], [3-4], [9].

3) Se tolerează diametrul mic ( sau ) al conului şi unghiul de conicitate α,

Figura 7.11.

Figura 7.11 Toleranţa la diametrul mic al conului şi la unghiul de conicitate

Situaţia este asemănătoare celei de la pinctul 1, [1], [3-4], [9].

4) Se tolerează cota L, respective l până la planul nominal de măsurare şi unghiul

de conicitate α, Figura 7.12.

91

Figura 7.12 Toleranţa la cota de bazare şi la unghiul de conicitate

Se constată că toleranţele , şi determină toleranţele diametrale care vor fi

diferite în diferite secţiuni ale conului. Această variantă se aplică atunci când interesează mai

mult unghiul α şi distanţa L, respective l şi mai puţin diametrul, [1], [3-4].

Metoda conicităţii tolerate se utilizează la asamblări conice fixe şi etanşe, în care

elementul principal care determină calitatea asamblării (contactul suprafeţelor) este unghiul α,

lucru uşor de demonstrat.

Exemplu: În situaţia din Figura 7.13, când toleranţa la unghiul alezajului este dată în

plus, iar cea la unghiul arborelui în minus, adică:

a) b)

Figura 7.13 Toleranţă în plus pentru şi toleranţă în minus pentru

,

(7.5),

92

contactul între suprafeţele conice va fi incomplete şi va avea loc în zona diametrelor mici, în

rest apărând un joc deoarece unghiul efectiv al alezajului este mai mare decât al arborelui

conic.

În situaţia inversă, când toleranţa la unghiul alezajului este dată în minus, iar cea la

unghiul arborelui este în plus, Figura 7.14, contactul va fi, de asemenea, incomplete şi va avea

loc în zona diametrelor mari ale conurilor.

a)b)

Figura 7.14 Toleranţă în minus pentru şi toleranţă în plus pentru

Situaţia cea mai favorabilă este cea în care toleranţele la suprafeţele conice sunt suprapuse

(eventual şi simetrice), deoarece unghiurile efetive de conicitate au valori foerte apropiate şi

contactul este mai bun, Figura 7.15, [1].

a)b)

Figura 7.15 Toleranţe suprapuse pentru şi

Pentru toleranţele unghiului conului sunt prevăzute, conform STAS 10120-75, 12

trepte de precizie, notate de la 1 la 12, în ordinea descrescătoare a preciziei. Toleranţele se

dau în unităţi unghiulare sau liniare pentru conicităţi de la 1:3 la 1:500 şi lungimi de la 6 la

93

630 mm. Gama de lungimi este împărţită în 10 intervale, toleranţa la unghi descrescând cu

lungimea, întrucât precizia unghiulară se realizează mai uşor la piese mai lungi. Aceste

toleranţe se pot aplica şi pentru piese prismatice.

7.3 CONTROLUL PIESELOR CONICE ŞI AL UNGHIURILOR

Pentru controlul pieselor conice, în producţia de serie mare şi de masă, se folosesc

frecvent calibrele conice tampon, Figura 7.16, sau bucşă (manşon) cu secţiune circulară,

Figura 7.17, sau uneori calibre conice plate, Figura 7.18 şi Figura 7.19.

a) a)

b)b)

Figura 7.16 Calibre conice tampon Figura 7.17 Calibre conice bucşă

94

Figura 7.18 Calibru-potcoavă unghiular cu

repere

Figura 7.19 Calibru-potcoavă unghiular

“trece” şi “nu trece”

Cu ajutorul calibrelor conice circulare se poate executa un control complex, al tuturor

parametrilor geometrici (exceptând rugozitatea), [1-2], [4-9], [12].

Distanţa T dintre repere este tocmai toleranţa poziţiei axiale a piesei verificate, funcţie

de abaterile limită ale diametrului şi unghiului α. Calibrele conice plate pot fi fixes au

portabile şi se utilizează pentru controlul oieselor cu conicitate sau unghiuri mari. Verificarea

cu ajutorul calibrelor plate se poate face şi la fanta de lumină, [1-2], [4-10], [12].

Controlul unghiurilor şi conicităţilor în producţia de serie se poate face şi cu ajutorul

unor dispozitive speciale: microscop, riglă de sinus, raportor, role şi discuri calibrate, etc.,

care vor fi abordate în cadrul activităţii de laborator.

95