Методы контроля зубчатых колес

В стандарте указано, что все контрольные комплексы являются равнозначными, однако при выборе контрольного комплекса для готовых зубчатых колес следует отдавать предпочтение не частным комплексам, а комплексным показателям.

Поэлементный контроль геометрических показателей зубчатых колес имеет определенные достоинства. Выбор поэлементных показателей точности вместо комплексных может быть обусловлен относительной простотой и дешевизной средств измерений по сравнению с приборами для измерения комплексных показателей. Кроме того, средства измерений поэлементных показателей в ряде случаев значительно удобнее при выявлении конкретных технологических погрешностей (в том числе с целью подналадки технологического процесса). Поэтому при контроле точности технологических процессов чаще выбирают поэлементные показатели (параметры), непосредственно связанные с технологическими источниками погрешностей. Поэлементные измерения показателей точности зубчатых колес можно осуществлять непосредственно на технологическом оборудовании или на рабочем месте около него. Некоторые параметры зубчатого колеса можно измерять, не снимая колеса со станка.

Основные показатели кинематической точности

Наиболее полно кинематическая точность колес выявляется при измерении  кинематической погрешности F′_ir или накопленной погрешности шага зубчатого колеса F_pr, которые являются комплексными показателями.

Вместо этих параметров могут быть использованы частные  контрольные комплексы, (например F_rr и F_vWr), содержащие требования к двум параметрам колеса, связанным с радиальной и тангенциальной составляющими кинематической погрешности. В приведенном частном комплексе F_rr – радиальное биение зубчатого венца, а F_vWr – колебание длины общей нормали (тангенциальная составляющая).

Биение рабочей оси  зубообрабатывающего станка и неточность установки заготовки колеса относительно этой оси вызывают появление радиальной составляющей кинематической погрешности. Тангенциальная составляющая кинематической погрешности связана с погрешностями угловых («делительных») кинематических перемещений элементов зуборезного станка.

В частных контрольных  комплексах, определяющих нормы кинематической точности, используют такие показатели, как колебание измерительного межосевого расстояния за оборот колеса F″_ir или уже упоминавшееся радиальное биение зубчатого венца F_rr (характеризуют радиальную составляющую кинематической погрешности), дополненные погрешностью обката F_cr или колебанием длины общей нормали F_vWr (они характеризуют тангенциальную составляющую кинематической погрешности). Стандарт предусматривает возможности применения других частных комплексов, определяющих степень кинематической точности колес.

Основные показатели плавности

Наиболее совершенным  способом выделения циклических  погрешностей является гармонический  анализ результатов измерения кинематической погрешности, для выделения всех значимых циклических погрешностей, но поскольку измерения на кинематометрах сравнительно редки и дороги, чаще используют другие показатели плавности.

К ним можно отнести  такие, как местная кинематическая погрешность f′_ir и циклическая погрешность колеса f_zkr, равная удвоенной амплитуде гармонической составляющей кинематической погрешности зубчатого колеса.

Под циклической погрешностью зубцовой частоты f_zzr понимают составляющую кинематической погрешности колеса, периодически повторяющуюся за один его оборот с частотой повторений, равной частоте входа зубьев в зацепление.

Показателями плавности  являются отклонения шага зубьев зубчатого колесаf_ptr и отклонения шага зацепления f_pbr от номинальных значений, а также погрешности профиля зубьев f_fr и др.

Под отклонением (торцового) шага зубьев зубчатого колеса f_ptr  понимают разность действительного шага и расчетного торцового шага зубчатого колеса

Под действительным шагом  зацепления понимают расстояние между  параллельными плоскостями, касательными к двум одноименным активным боковым поверхностям соседних зубьев зубчатого колеса.

Погрешность профиля  зуба f_fr – расстояние по нормали между двумя ближайшими друг к другу номинальными торцовыми профилями, между которыми находится действительный торцовый профиль на активном участке зуба зубчатого колеса. Под действительным торцовым профилем зуба понимается линия пересечения действительной боковой поверхности зубчатого колеса с плоскостью, перпендикулярной к его рабочей оси, а под активным участком зуба – та часть поверхности, которая выполнена по эвольвенте и контактирует с ответным колесом.

Основные показатели полноты контакта

Полноту контакта рабочих  поверхностей зубьев оценивают по пятну  контакта (интегральный показатель контакта) или по частным показателям. Пятно контакта можно определять непосредственно в собранной передаче, а также на контрольно-обкатных станках, специальных стендах или на межосемерах при зацеплении контролируемого колеса с измерительным и соблюдении номинального межосевого расстояния.

Для контроля пятна контакта боковую поверхность меньшего или  измерительного колеса покрывают краской (используют свинцовый сурик, берлинскую лазурь), причем толщина слоя не превышает (4...6) мкм и производят обкатку  колес при легком притормаживании. Размеры пятна контакта определяют в относительных единицах – процентах от длины и от высоты активной поверхности зуба. При оценке абсолютной длины пятна контакта из общей длины (в миллиметрах) вычитают разрывы пятна, если они превышают значение модуля зубчатого колеса.

Оценка точности контакта боковой поверхности зубьев в  передаче может быть выполнена раздельным контролем элементов, влияющих на продольный и высотный контакты зубьев колес.

Основные показатели зазора между нерабочими боковыми поверхностями зубьев

В качестве показателей  зазора между боковыми поверхностями  зубьев для зубчатого колеса могут  быть использованы: 

• межосевое расстояние, определяемое размерами зуба контролируемого колеса при комплексном контроле в беззазорном зацеплении с измерительным колесом; 
• толщина зуба по хорде на заданном расстоянии от окружности выступов; 
• длина общей нормали, значение которой зависит от толщины зуба; 
• размер по роликам М, определяемый смещением исходного контура.

Можно использовать и некоторые другие показатели.

Приборы для  контроля параметров зубчатых колес

Для контроля параметров зубчатых колес применяют множество  специально разработанных приборов. К ним относятся уже упоминавшиеся  кинематомеры и межосемеры, а также  приборы для контроля шага (шагомеры), приборы для контроля отклонений и колебаний длины общей нормали (нормалемеры) и множество других. Некоторые приборы предназначены для контроля только одного параметра (эвольвентомер – для контроля профиля зуба, специальный шагомер для контроля шага зацепления), другие позволяют контролировать несколько параметров, в том числе и относящиеся к разным нормам точности.

Межосемер (иногда встречается  устаревшее название прибора – межценромер) можно использовать для контроля колебания межосевого расстояния за оборот колеса F″_ir (показатель из норм кинематической точности), колебания межосевого расстояния на одном зубе f″_ir (показатель из частного комплекса для оценки норм плавности), отклонения межосевого расстояния от номинального E_a"s и E_a"i (показатели для оценки норм бокового зазора). На этом же приборе можно проконтролировать и пятно контакта.

Указание норм точности на чертежах зубчатых колес

При оформлении чертежей зубчатых колес в соответствии с  требованиями ЕСКД в правой верхней  части чертежа помещают таблицу параметров, которая состоит из трех частей, разделяемых основными линиями.

В первой (верхней) части  таблицы помещают основные данные, которые включают модуль, число зубьев, нормальный исходный контур (для нестандартного указывают все необходимые для воспроизведения контура параметры, стандартный задают ссылкой на стандарт), обозначение норм точности по типу 9–8–7 F ГОСТ 9178–81 или 8–B ГОСТ 1643–81 и другие данные.

Во второй части таблицы  помещают данные для контроля норм точности, которые для колес с нестандартным исходным контуром включают полный контрольный комплекс для проверки по нормам кинематической точности, плавности, контакта и бокового зазора. Для колес со стандартным исходным контуром данные для контроля включают только данные для проверки по нормам бокового зазора, например:       

_              _ 

• постоянная хорда s_c и высота до постоянной хорды h_c (при этом указывают номинальное значение постоянной хорды до третьего знака после запятой (например, 3,803), а высоту до постоянной хорды приводят в виде номинального значения и двух отрицательных отклонений, например

 

  _{– 0,099}

3,174 _{– 0,178}      

_                _ 

• толщина по хорде s_y и высота до постоянной хорды h_ay (в этом случае указывают номинальное значение высоты до хорды и контролируемое значение толщины с двумя отрицательными отклонениями); 
• размер по роликам M и диаметр ролика D (диаметр ролика указывают как номинальное значение, а контролируемый размер M – с двумя отрицательными отклонениями); 
• длину общей нормали W (номинальное значение с двумя отрицательными отклонениями).

В третьей части таблицы  помещают справочные данные, в которые  могут включаться делительный диаметр  колеса, данные о сопрягаемом зубчатом колесе и прочие.