Toleranseanalyse

Toleranseanalyse er studiet av akkumulert variasjon i mekaniske deler og sammenstillinger. Metodene kan også brukes på andre typer systemer hvor det akkumuleres variasjon, for eksempel mekaniske og elektriske systemer. Ingeniører analyserer toleranser med formål å evaluere geometrisk dimensjonering og toleransesetting. Metoder kan inkludere 2-dimensjonal toleransestabling, 3-dimensjonale monte carlo-simuleringer og datum-konverteringer.

Dette kan brukes for å beregne effektene av akkumulerte variasjoner som tillates av spesifiserte dimensjoner og toleranser. Aksepterte dimensjoner og toleranser er ofte spesifisert på tekniske tegninger.

• Aritmetisk toleransestabling («worst-case») tar utgangspunkt i de verste maks- eller minimumsverdiene for dimensjoner og toleranser for å beregne maksimums- og minimumsavstanden (klaring eller interferens) mellom to funksjoner eller deler.
• Statistisk toleransestabling tar utgangspunkt i maksimums- og minimumsverdiene basert på den absolutte aritmetiske beregningen kombinert med en metode for å etablere sannsynligheten for å oppnå maksimums- og minimumsverdiene.

Toleranse-vektorsløyfe

Utgangspunktet for en toleransesløyfe er typisk den ene siden av et tiltenkt gap etter å ha skjøvet de forskjellige delene i sammenstillingen til en eller annen side av deres frie bevegelsesområde. En vektorsløyfe definerer begrensningene som lokaliserer delene i en sammenstilling i forhold til hverandre, og hver av de enkelte vektorene representerer en dimensjonen som bidrar til toleransestabling i sammenstillingen.

Vektorene legges sammen etter hverandre (spiss-mot-hale) og danner en kjede som passerer gjennom hver del i sammenstillingen etter hverandre. En vektorsløyfe må følge visse modelleringsregler når den passerer gjennom en del. Den må:

1. Gå inn gjennom et ledd
2. Følg datumbanen til datumreferanserammen
3. Følg en andre datumbane som fører til et andre ledd
4. Gå ut til neste tilstøtende del i sammenstillingen

Ytterligere modelleringsregler for vektorsløyfer inkluderer:

1. Sløyfer må passere gjennom hver del og hver skjøt i sammenstillingen.
2. En enkelt vektorsløyfe kan ikke passere gjennom samme del eller samme ledd to ganger, men den kan starte og slutte i samme del.
3. Hvis en vektorsløyfe inkluderer nøyaktig samme dimensjon to ganger i motsatte retninger er dimensjonen redundant, og må utelates.
4. Det må være nok sløyfer til å løse for alle de kinematiske variablene (felles frihetsgrader). Man trenger en sløyfe for hver av de tre variablene.

Reglene ovenfor vil variere avhengig av om man bruker en metode for toleransestabling i 1D, 2D eller 3D.

Utfordringer med toleransestabling

En sikkerhetsfaktor tas ofte med i design på grunn av faktorer som:

• Driftstemperatur og -trykk på delene eller sammenstillingen
• Slitasje
• Nedbøying av komponenter etter montasjen
• Muligheten eller sannsynligheten for at delene er litt utenfor spesifikasjonen (men har bestått inspeksjon)
• Følsomheten eller viktigheten av stabelen (hva skjer hvis designbetingelsene ikke er oppfylt)

Referanser