Pasowanie wałka i otworu: klucz do precyzyjnych połączeń w mechanice

W świecie inżynierii mechanicznej, dokładność i precyzja są fundamentem niezawodności maszyn i urządzeń. Jednym z kluczowych aspektów zapewniających tę precyzję jest pasowanie między wałkiem a otworem. Odpowiedni dobór pasowania determinuje sposób współpracy tych elementów, wpływając na ich funkcjonalność i trwałość.

Czym jest pasowanie stałego wałka?

Pasowanie to różnica wymiarów między wałkiem a otworem, która określa luz lub nacisk w połączeniu tych dwóch elementów. W zależności od wymagań konstrukcyjnych, pasowanie może być:

• Luzem: gdy między wałkiem a otworem istnieje przestrzeń umożliwiająca swobodny ruch.

• Wciskiem: gdy wałek jest nieco większy od otworu, co powoduje ścisłe połączenie po montażu.

Symbole położenia pól tolerancji i odpowiadające im nazwy pasowań wymiarów

W systemie ISO pasowania oznaczane są literami, które wskazują położenie pola tolerancji względem nominalnego wymiaru:

• H/h – odnosi się do pasowania z luzem lub minimalnym wciskem.

• F/g – pasowanie luźne, gdzie wałek jest mniejszy od otworu.

• J/k – pasowanie mieszane, które może dawać zarówno luz, jak i wcisk.

• N/P/R/S – pasowania ciasne, gdzie wałek jest większy od otworu.

Tabela: Przykładowe pasowania i ich oznaczenia

Pasowanie na zasadzie stałego otworu

Pasowanie na zasadzie stałego otworu oznacza, że wymiar wałka (zewnętrzny) jest dopasowywany do wymiaru otworu (wewnętrznego). W tym przypadku średnicę otworu toleruje się zawsze w głąb materiału, co oznacza, że EI=0 (położenie pola tolerancji H). Żądane pasowanie uzyskuje się poprzez odpowiedni dobór odchyłek dla wałka.

Przykłady pasowań:

• 20H7/f6 – pasowanie luźne

• 20H7/p6 – pasowanie ciasne

Zasada ta jest szeroko stosowana, ponieważ łatwiej jest obrabiać powierzchnie wałków niż otworów. Pozwala to na zmniejszenie ilości użytych narzędzi oraz sprawdzianów kontrolnych do pomiarów otworów, co obniża koszty produkcji.

Zasada stałego wałka

W przypadku pasowania na zasadzie stałego wałka, wymiar otworu (wewnętrzny) jest dopasowywany do wymiaru wałka (zewnętrznego). Średnicę wałka toleruje się zawsze w głąb materiału, co oznacza, że es=0 (położenie pola tolerancji h). Żądane pasowanie uzyskuje się poprzez odpowiedni dobór odchyłek dla otworu.

Przykłady pasowań:

• 20F7/h6 – pasowanie luźne

• 20S7/h6 – pasowanie ciasne

Zasada ta znajduje zastosowanie np. w sytuacjach, gdy konieczne jest osadzenie wielu elementów na jednej średnicy wałka, co zapewnia ich wzajemną kompatybilność.

Rodzaje pasowań

Pasowania można sklasyfikować w zależności od luzu lub wciski:

• Pasowania luźne: zapewniają swobodny ruch wałka w otworze. Stosowane tam, gdzie ruch obrotowy lub przesuwający jest wymagany.

• Pasowania mieszane: mogą występować zarówno luz, jak i wciski, w zależności od rzeczywistych wymiarów wałka i otworu.

• Pasowania ciasne (wciski): wałek jest większy od otworu, co powoduje trwałe połączenie po montażu. Używane tam, gdzie wymagana jest wysoka wytrzymałość połączenia.

Zastosowanie pasowań

Odpowiedni dobór pasowania jest kluczowy w wielu aplikacjach inżynierskich:

• Pasowania luźne: stosowane w łożyskach ślizgowych, gdzie wałek musi obracać się w otworze z minimalnym oporem.

• Pasowania ciasne: używane w połączeniach, które muszą przenosić duże obciążenia bez ryzyka przesunięcia, np. w osadzeniu kół zębatych na wałkach.

Zrozumienie i właściwe zastosowanie pasowań między wałkiem a otworem jest kluczowe dla zapewnienia niezawodności i trwałości połączeń mechanicznych. Wybór odpowiedniej zasady – stałego otworu lub stałego wałka – oraz precyzyjne określenie tolerancji pozwala na osiągnięcie pożądanych właściwości montażowych i eksploatacyjnych.