تلرانس (Engineering tolerance) چیست؟ + انواع تلرانس

همان‌طور که می‌دانید در صنعت قطعات مختلفی وجود دارد که هرکدام از اجزای متفاوتی تشکیل شده‌اند و برای اینکه قطعه صنعتی کارایی مطلوبی داشته باشد، نیاز است بین این اجزاء هماهنگی ایجاد شود. از آنجایی که رسیدن به اندازه‌های دقیق به دلیل وجود مواردی مثل استهلاک ماشین ابزار، خطاهای اندازه‌گیری، سختی قطعات و ... امکان‌پذیر نیست و اغلب این مشکلات در تولید قطعات دیده می‌شود، برای اینکه در شرایط کاری، قطعه مورد نظر بتواند سطح دقتی را که از آن انتظار می‌رود، داشته باشد مفهوم تلرانس چیست؟ در صنعت اهمیت پیدا می‌کند. در ادامه به توضیح بیشتر درباره اینکه تلرانس یعنی چه و تلرانس زمانی چیست می‌پردازیم.

تلرانس چیست؟

تلرانس که به آن Engineering Tolerance هم گفته می شود در واقع عبارت است از تغییرات مُجازی که در شکل، اندازه، وضعیت و یا ویژگی هایی که نسبت به آنچه در نقشه ترسیم می شود، می باشد و در حقیقت این مفاهیم توسط نمادهای هندسی، اشکال و اندازه در درون نقشه تعریف می شوند. می توان به شکلی دیگر هم این مورد را تعریف کرد که اختلاف بین حداقل و همچنین حداکثر انحراف مجاز از اندازه را Tolerance می نامند.

تلرانس یعنی چی؟ Tolerance یکی از نشانه های بسیار مهم و کاربردی در نقشه های صنعتی و همچنین یک پایه اساسی و مهم در اندازه گیری قطعات صنعتی به شمار می رود. به وسیله Tolerance های ابعادی و هندسی به راحتی می توانید اقدام به تولید قطعاتی با کیفیت آن هم در اندازه ها و شکل های هندسی صحیح در بازه های تعریف شده مجاز با هزینه بسیار کم کنید.

مفهوم تلرانس گذاری

در حقیقت محصولات بر اساس یک سری الزامات عملکردی مانند قابلیت اطمینان، قدرت و همچنین دوام، طراحی می شوند و برای اطمینان از این عملکردهایی که بیان کردیم به آنها مقادیر اسمی مشخص می دهیم و همان طوری که تغییر در تولید محصولات می تواند اجتناب ناپذیر باشد، محصولات هم نمی توانند یک ارزش اسمی دقیقی را برآورده کنند. تلرانس (Engineering Tolerance) در مونتاژ به یک سری اجزاء کوچک تر تقسیم بندی می شوند چرا که محصولات به طور معمول مونتاژ شده یک سری اجزاء کوچک تر هستند.

به طور معمول هر چه اجزاء یک محصول آن هم به صورت مجزا با توجه به تلرانس (Engineering Tolerance) طراحی و ساخته شوند در نهایت عملکرد بهتری را به هنگام مونتاژ محصول از خودشان نشان می دهند چرا که با دقت بالاتری هم ساخته می شوند و این مورد موجب می شود که هزینه ها افزایش پیدا کند پس بایستی یک میانگین بین کیفیت و هزینه قرار گرفته شود. موردی که باید به آن دقت داشت این است که لزومی ندارد که در یک قطعه، تمامی ابعاد با یک دقت خاص ساخته شوند و به طور معمول نمایه های کمی در یک قطعه وجود دارند که به دقت خاصی به هنگام ساخت نیاز دارند. مطالعه مقاله هرتز چیست می تواند مفید باشد.

برای اینکه یک درک خوبی از محاسبه محدوده اندازه های مختلف داشته باشید می بایستی مفاهیمی که در ادامه به آن می پردازیم را هم به خوبی درک کنید.

• اندازه پایه: چیزی در حدود یک و نیم اینچ است. در برخی موارد اندازه پایه به همراه تلرانس چیزی به اندازه نصف Tolerance است. 0.004 ± 1.500 اینچ.
• محدوده هایی مانند بزرگ‌ترین، کوچک‌ترین و محدوده اندازه با اینچ اندازه گیری می شوند که کوچک‌ترین آن 1.469 اینچ و بزرگ‌ترین محدوده 1.504 اینچ است
• تفاوت بین حداقل و حداکثر محدوده ها هم با تلرانس اندازه گیری می شود

برای ساخت یک قطعه و یا یک محصول تمامی ابعاد دارای یک تلرانس خاص هستند مگر یک محدوده ای به نام اندازه یا بُعد مورد نظر که می تواند مرجع یا پایه باشد که با حداقل یا حداکثر مشخص می شود. اما مورد دیگری که می توان در کنار Tolerance به آن اشاره کرد این است که برای ساخت یک قطعه در صنعت از سه اندازه می توان استفاده نمود:

• اندازه اسمی که به آن Nominal Size or Basic Size هم گفته می شود و بر روی نقشه نوشته می شود
• اندازه ماکزیمم که به آن Upper Limit of Size یا ULS هم گفته می شود و در واقع بزرگ‌ترین اندازه قطعه به شمار می رود و این همان اندازه ای است که در موقع ساخت قطعه نباید از آن تجاوز کرد
• اندازه مینیمم یا به اصطلاح Lower Limit of Size که به اختصار به آن LLS هم گفته می شود در واقع کمترین اندازه قابل قبول برای ساخت قطعه به شمار می رود

مقدار Tolerance در این بخش برابر است با تفاوت بزرگ‌ترین و کوچک‌ترین اندازه قابل قبول. مطالعه مقاله انواع جعبه فیوز را پیشنهاد می کنیم. 

تعریف انباشتگی تلرانس

بعد از تعریف تلرانس چیست(تلرانس یعنی چه) به انباشتگی تلرانس می‌پردازیم. در برخی موارد هم برای ساخت یک قطعه، تأثیر هر تلرانس نسبت به سایر Tolerance های دیگر در نظر گرفته می شود و این یعنی نبایستی به گونه ای آنها را اعمال نمود که بین سطوح با نقاط کاری بسیار حساس که یک ارتباط دو طرفه دارند چندین و چند Tolerance جمع شود. موارد این شکلی مواقعی اتفاق می افتند که موقعیت یک سطح در یک امتداد خاص به واسطه بیشتر از Engineering Tolerance کنترل شود.

روش هایی که برای تلرانس گذاری استفاده می شود

روش های زیادی وجود دارد اما ما به 3 روش برای اندازه گیری چند ویژگی نسبت به هم یا نسبت به یک ویژگی دیگر، اشاره ای کوتاه خواهیم داشت:

اولین روش: اندازه گذاری هایی که به صورت زنجیره ای هستند

حداکثر انحراف موقعیت بین هر دو ویژگی در این روش برابر است با مجموع تلرانس های فواصل میانی آنها. در واقع بیشترین انباشتگی تلرانس در این روش وجود دارد

دومین روش: اندازه گذاری با استفاده از یک مبنا انجام می شود

تمامی ابعاد در این روش نسبت به یک مبنا در نظر گرفته می شود و در واقع حداکثر انحراف موقعیت بین دو ویژگی مورد نظر برابر است با مجموع تلرانس هایی که مربوط به اندازه های متناظر با دو ویژگی مورد نظر ما است و نکته قابل ذکر دیگر این است که این روش به نسبت روش اول میزان انباشتگی تلرانس را تا حد زیادی کاهش می دهد

سومین روش: بین دو ویژگی یک اندازه گیری مستقیم صورت می گیرد

در واقع در روش سوم حداکثر انحراف در موقعیت نسبی بین دو ویژگی به واسطه تلرانس گذاری مستقیم بین دو ویژگی تعیین می شود. پیشنهاد می شود مقاله ترانس چیست را بخوانید.

انطباق در بحث تلرانس و انواع آن

انطباق در واقع یعنی چگونگی تناسب بین دو قطعه درگیر آن هم با توجه به مقدار لقی و یا تداخل بین آنها به هنگام مونتاژ است که به سه دسته هم تقسیم بندی می شود:

• انطباق آزاد یا لق: این نوع انطباق زمانی به وجود می آید که محدوده های اندازه گیری قطعات درگیر به گونه ای باشند که همواره بین آنها یک مقدار لقی وجود داشته باشد
• انطباق عبوری، روان یا انتقالی: در انطباق عبوری بسته به اندازه قطعات درگیر می توان بین آنها لقی یا تداخل به وجود آورد 
• انطباق پرسی، فشاری یا تداخلی: در این نوع انطباق هم همان طوری که از نامش پیداست همواره قطعات با یکدیگر درگیر و تداخل دارند

با انواع تلرانس بیشتر آشنا شوید

در مورد اینکه تلرانس چیست؟ (تلورانس یعنی چه) بیان کردیم که معمولاً تلرانس مشخص می‌کند که اندازه انحراف‌های مجاز اسمی برای ابعاد یک قطعه باید در چه حد و معیاری باشد و در صنعت برای اینکه قطعه مورد نظر قابل قبول باشد، چه ابعادی را لازم دارد. در واقع این تلرانس است که مقدار خطای مجاز در ساخت یک اندازه را مشخص می‌کند. بر این اساس در صنعت برای ساخت یک قطعه دو نوع تلرانس در نظر گرفته می‌شود:

1. تلرانس ابعادی:

در صنعت برای اینکه قطعات مختلف تولید شوند، از فرایندهای گوناگونی استفاده می‌شود که هرکدام از این روش‌های ساخت، نیاز به دقت منحصربه‌فردی دارند. از آنجا که ابعاد طراحی شده برای یک قطعه ممکن است با مقدار حقیقی آن، کمی انحراف داشته باشد، در صنعت هیچ وقت نمی‌توان قطعه‌ای را دقیقاً با همان دقت مطلق تولید نمود و تنها کاری که می‌شود انجام داد، این است که اندازه‌ها را به اندازه حقیقی موردنظر نزدیک‌تر کنیم؛ لذا با توجه به اینکه در فرایند اولیه تولید قطعات باید میزان انحراف مجاز از ابعاد مندرج در نقشه مشخص شود، لازم است که از تلرانس‌های ابعادی استفاده شود. طبق استاندارد ISO 2768 تلرانس‌های ابعادی شامل چهار دسته ظریف (f)، متوسط (m)، خشن (c) و خیلی خشن (v) می‌شوند.

2. تلرانس هندسی:

شخصی به نام استنلی پارکر در سال 1930 متوجه شد که استفاده از تلرانس‌های ابعادی با مشکلات زیادی مواجه است؛ لذا سیستم تلرانس هندسی را اختراع نمود که پس از به روز رسانی، اصلاح و توسعه، هم اکنون در سطح جهانی به رسمت شناخته شده است. در حال حاضر برای توصیف سه بعدی محصول بر روی نقشه‌های مهندسی هم از تلرانس ابعادی و هم از تلرانس هندسی به عنوان یک زبان بین‌المللی استفاده می‌شود و این دو تلرانس بهترین روش برای تعریف یک محصول به شمار می‌آیند. تلرانس فرم، تلرانس جهت، تلرانس لنگی و تلرانس موقعیت از جمله انواع تلرانس هندسی محسوب می‌شوند. پیشنهاد می شود درباره مقاومت الکتریکی بخوانید.

تلرانس هندسی نسبت به تلرانس ابعادی چه مزیت‌هایی دارد؟

با توجه به اینکه تلرانس ابعادی دارای اشکالات و ایراداتی بود که توسط تلرانس هندسی برطرف شده و توسعه پیدا کرد، تلرانس هندسی نسبت به تلرانس ابعادی دارای مزیت‌هایی است که در زیر به آنها اشاره شده است:

• یکی از مزیت‌های تلرانس هندسی نسبت به تلرانس ابعادی این است که مانع از توضیحات اضافی در نقشه برای بیان نمودن خواسته‌های عملکردی مورد نظر می‌شود.
• در تلرانس ابعادی هنگامی که یک دستگاه مختصات سه بعدی بر روی نقشه قطعه ایجاد و تلرانس گذاری سه بعدی آن انجام می‌شد، مشکلاتی وجود داشت که تلرانس هندسی توانست آنها را برطرف نماید.
• در تلرانس هندسی منظور طراح به وسیله زبان مهندسی بر روی نقشه به صورت شفاف و دقیق بیان می‌شود و دیگر نیازی به تفسیر نقشه یا ارتباط بین قسمت‌های مختلف طراحی در ساخت، بازرسی و مونتاژ وجود ندارد. پیشنهاد می شود درباره سیم ارت بخوانید.

تلرانس مقاومت چیست؟

در خصوص اینکه تلرانس مقاومت یعنی چه؟ باید گفت: بر روی اغلب مقاومت‌ها به جز مقدار مقاومت، تلرانس آن نیز روی مقاومت نوشته شده که این تلرانس بیانگر مقدار واقعی مقاومت‌ها است و مشخص می‌کند تا چه اندازه بیشتر یا کمتر از مقدار نامی آن است. به بیان ساده‌تر تلرانس مقاومت معین می‌کند که مقدار اندازه گیری مقاومت واقعی با ارزش حقیقی آن متفاوت بوده و با استفاده از درصد می‌توان آن را محاسبه نمود. تلرانس مقاومت معمولاً بین 5، 10 و 20 درصد در نظر گرفته می‌شود.

به یاد داشته باشید که هر مقاومت تنها می‌تواند توان عبور مقدار معینی جریان را از خود داشته باشد و اگر این جریان از مقدار مجاز عبور کند، باعث سوختن آن می‌شود.

برخی از سوالات متداول

1. تلرانس چیست؟

Tolerance یکی از نشانه های بسیار مهم و کاربردی در نقشه های صنعتی و همچنین یک پایه اساسی و مهم در اندازه گیری قطعات صنعتی به شمار می رود. به وسیله Tolerance های ابعادی و هندسی به راحتی می توانید اقدام به تولید قطعاتی با کیفیت آن هم در اندازه ها و شکل های هندسی صحیح در بازه های تعریف شده مجاز با هزینه بسیار کم کنید.

2. انواع تلرانس چیست؟

 در صنعت برای ساخت یک قطعه دو نوع تلرانس در نظر گرفته می‌شود: 1. تلرانس ابعادی 2. تلرانس هندسی.