Gids voor toleranties bij speling, overgang en perspassing

De term “passing” is van cruciaal belang als het gaat om bewegende onderdelen. Een krachtige machine met talrijke schakels en samenstellingen kan al falen door een zeer kleine speling, waardoor onderdelen over elkaar gaan schuiven in plaats van krachten door het systeem over te brengen. Stel je voor dat je een motoras ontwerpt die in een boring moet worden gekoppeld voor krachtoverbrenging. Je merkt dat de as niet door de boring glijdt. Daardoor moet je het onderdeel terugbrengen naar de machinist, wat kostbaar is. Je kunt ook te maken krijgen met een lager dat los op de as draait, terwijl het juist strak zou moeten zitten. Stel je ook voor dat je een paspen hebt die barsten veroorzaakt in de behuizing waarin deze juist vastgezet moet worden. Deze scenario’s illustreren technische mislukkingen die voortkomen uit onoplettendheid bij de passing. De passing tussen de op elkaar aansluitende onderdelen en de toleranties waren tijdens het ontwerpproces niet goed gedefinieerd.  

“Pasvorm” in de werktuigbouwkunde is een maatverhouding tussen twee op elkaar aansluitende onderdelen. In de meeste gevallen gaat het om een as en een boring. Een pasvorm bepaalt hoe deze onderdelen op elkaar inwerken. Er zijn drie veelvoorkomende soorten pasvormen in het technisch ontwerp: speling, overgang en overmaat. Bij een spelingpassing is er altijd een positieve speling, waardoor u de onderdelen kunt monteren en verplaatsen. Bij een perspassing is er sprake van een overlappende tolerantie. Bij deze montage zijn extra kracht of thermische methoden nodig. Een overgangspassing ligt tussen deze twee uitersten in. Deze zorgt voor een kleine of lichte speling, afhankelijk van de beschikbare tolerantie.

In deze handleiding worden deze drie soorten passingen uitvoerig besproken, evenals hun werking, toepassingen en overwegingen met betrekking tot toleranties. In deze bespreking zullen we spreken van een gat en een as, ook al is het materiaal niet rond. Een gat is een inwendig kenmerk, terwijl een as een uitwendig kenmerk is.

Wat is een ‘clearance fit’?

Een spelingpassing is de meest voorkomende vorm van passing, waarbij het gat iets groter is dan de schacht, waardoor er opzettelijk een speling ontstaat tussen de twee onderdelen. De speling tussen de twee oppervlakken is opzettelijk zo ontworpen dat vrije beweging mogelijk is zonder wrijving of belemmering. De toleranties van beide onderdeelkenmerken bepalen de speling, waardoor een soepele passing wordt gegarandeerd zonder overmatige speling.

Door deze vorm van passing kunnen ingenieurs bij het ontwerp krachtige montage of persen vermijden. De as is smaller dan de boring, waardoor de twee oppervlakken goed op elkaar aansluiten.

Meting van de spelingpassing

De speling wordt gemeten met een micrometer of een schuifmaat. Met deze meetinstrumenten kun je de maximale en minimale speling bepalen. De maximale speling is de afstand tussen het grootste gat en de kleinste as. De minimale speling daarentegen is de afstand tussen het kleinste gat en de grootste as. De speling wordt gemeten in millimeters en wordt berekend door;

Speling = diameter van het gat – diameter van de as

Als een gat een diameter van 6,36 mm heeft en een asdiameter van 6,12 mm, dan bedraagt de speling 0,24 mm.

Tolerantiewaarden voor spelingpassing

Bij het ontwerpen met het oog op speling moet u toleranties voor het productieproces vastleggen om fouten tot een minimum te beperken. Tolerantieniveaus geven aan hoeveel variatie er in de speling mag zitten. Als u bijvoorbeeld een gat van 20 mm en een as van 19 mm wilt laten vervaardigen met een tolerantie van ±0,020 mm, dan betekent dit dat elk gat dat tussen 20,00 mm en 20,020 mm wordt bewerkt, speling biedt met elke as die tussen 19,00 mm en 19,020 mm wordt bewerkt. Op dezelfde manier kunt u een gat bewerken met een diameter tussen 19,98 mm en 20,00 mm en een as met een diameter tussen 18,98 mm en 19,00 mm.

Ingenieurs houden zich bij het kiezen van toleranties aan specifieke ISO-codes. Deze codes bestaan uit hoofdletters en cijfers (zoals H7, H8) voor gaten en uit kleine letters en cijfers (zoals g6, h6, f7) voor assen ^[1]. In de onderstaande tabel wordt de betekenis van de letters die in de tolerantiespecificatie worden gebruikt, samengevat.

De getallen staan voor internationale tolerantieklassen (IT). Hoe kleiner het getal, hoe strakker de tolerantie en hoe nauwkeuriger de bewerking. IT5- en IT6-toleranties worden gebruikt voor hoge precisie. IT7 wordt gebruikt voor algemene technische precisie. IT8 en IT9 duiden op gemiddelde precisie, terwijl IT10 en hoger een grove tolerantie aangeven.

Als je bijvoorbeeld in een technische toepassing een gat van 20 mm en een as van 20 mm ontwerpt met een tolerantie van H7/h6, betekent dit:

• Het gat heeft een toegestane positieve tolerantie vanaf de basismaat van 20,00 mm.
• De as wordt met hoge precisie vervaardigd in een maat die overeenkomt met de basismaat of iets kleiner is, waardoor een betrouwbare glij- of pasvulling wordt gegarandeerd.

In de onderstaande tabel staan enkele toepassingsgebieden voor verschillende spelingtoleranties.

Welke verschillende soorten ‘clearance fit’ zijn er?

Er zijn verschillende soorten spelingpassingen, zoals beschreven;

• Schuifpassing: De as en het gat zijn zo ontworpen dat er een kleine, gecontroleerde speling tussen zit. De onderdelen glijden soepel over elkaar heen, zonder weerstand of overmatige speling. Voorbeelden hiervan zijn geleiderails en lineaire lagers.
• Easy Slide-passing: De speling is iets groter dan bij de Slide-passing. Het schuiven gaat hier nog soepeler. Dankzij de kleine speling zorgt de Easy Slide-passing voor een eenvoudige montage en demontage. Een voorbeeld hiervan is een lade.
• Running fit: Deze pasvorm is ruimer dan een ‘slide fit’, maar strakker dan een ‘slack running fit’. Ontworpen voor onderdelen die voortdurend in beweging zijn. Een voorbeeld hiervan is een transportband.
• Slack running fit: Deze pasvorm biedt meer speling dan een running fit. Geschikt voor onderdelen waarbij een geringe speling of uitlijningsafwijking aanvaardbaar is. Voorbeelden hiervan zijn bevestigingselementen en verstelbare machinebevestigingen.
• Loszittend: Dit biedt de grootste speling. Het is geschikt voor toepassingen waarbij een exacte uitlijning niet nodig is. Voorbeelden hiervan zijn schuifdeuren en panelen.

Wat is een perspassing?

Een drukpassing wordt ook wel een wrijvingspassing of perspassing genoemd. Het betreft een verbinding tussen twee nauw aansluitende onderdelen die, nadat ze tegen elkaar zijn gedrukt, door wrijving aan elkaar worden gehouden. ^[2]. In de praktijk betekent dit dat de asdiameter bij deze passing iets groter is dan de gatdiameter. Er is kracht nodig om de twee onderdelen met elkaar te verbinden.

Drukpassingen zorgen voor een sterke, stabiele verbinding die permanent of semi-permanent kan zijn. Deze passing wordt toegepast in tandwielen en riemschijven, lagerconstructies en wielnaven van auto’s, waar onderdelen onder belasting en trillingen op hun plaats moeten blijven zitten.

Het meten van een perspassing verloopt op dezelfde manier als het meten van een spelingpassing. De perspassing wordt echter als volgt berekend:;

Afstand = diameter van de as – diameter van het gat

Bij perspassingen worden doorgaans strakkere as-toleranties gehanteerd, zoals s6, t6 of u6, om een perspassing te garanderen.

Wat is Transition Fit?

Bij deze passing kan een as iets kleiner of groter zijn dan de boring (vóór de montage). Deze passing wordt gebruikt om een strakke, stevige verbinding tussen beide onderdelen te creëren in toepassingen die een hoge precisie en stabiliteit vereisen. Het biedt een hoge nauwkeurigheid, maar de verbindingsonderdelen kunnen zonder beschadiging worden gedemonteerd en opnieuw worden gemonteerd. Hierdoor kunnen de verbindingsdelen worden gedemonteerd en opnieuw worden gemonteerd, terwijl ze tegelijkertijd matige bedrijfsbelastingen effectief overbrengen. Deze passing biedt een evenwicht tussen speling- en perspassingen. Ze wordt voornamelijk gebruikt wanneer een nauwkeurige uitlijning van cruciaal belang is. Veelvoorkomende toepassingen zijn onder meer gereedschapsklemmen, precisie-assemblages zoals motoronderdelen en machines, en lagers.

Een overgangspassing is ideaal wanneer u onderdelen nodig hebt die met lichte kracht met de hand kunnen worden gemonteerd, terwijl een redelijke positioneringsnauwkeurigheid behouden blijft. Dit type passing zorgt voor een lichte interferentie binnen het spelingbereik, waardoor het ideaal is voor onderdelen die af en toe moeten worden gedemonteerd of tijdelijk moeten worden gepositioneerd.

Belangrijke kenmerken van een overgangsvastzitting zijn onder meer een minimale tot geen speling en een geringe montagekracht. Deze verbinding is geschikt voor handmatige montage, behoudt een redelijke nauwkeurigheid en maakt incidentele demontage mogelijk.

Industriële toepassing van overgangspassing

Verschillende sectoren maken voor uiteenlopende doeleinden gebruik van overgangspassen:

Conclusie

De “passing” is de maatverhouding tussen twee op elkaar aansluitende onderdelen vóór de montage. De passing is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat machines en systemen efficiënt en veilig functioneren. Inzicht in de drie soorten passing – speling, overmaat en overgang – is essentieel voor een effectief productontwerp en een effectieve productie. Elk type dient een specifiek doel: spelingpassingen maken beweging tussen onderdelen mogelijk, overpassingen zorgen voor permanente verbindingen en overgangspassingen waarborgen gecontroleerde beweging met nauwkeurige uitlijning. Het kiezen van de juiste pasvorm verbetert de duurzaamheid, vereenvoudigt het onderhoud, houdt de kosten onder controle en garandeert betrouwbare prestaties. Houd er rekening mee dat materiaaleigenschappen en temperatuurschommelingen een belangrijke rol spelen bij het bereiken van de gewenste pasvorm.

Referentie

[1] Internationale Organisatie voor Normalisatie (ISO). (2010). ISO 286-1:2010 Geometrische productspecificaties (GPS) — ISO-codesysteem voor toleranties op lineaire afmetingen. Catalogus van ISO-normen. https://www.iso.org/standard/45975.html

[2] ScienceDirect. (z.j.). Drukpassing – een overzicht. ScienceDirect-onderwerpen. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/interference-fit