2. Методы и средства контроля зубчатых колес и передач

Выбор тех или иных контролируемы параметров (т.е. показателей точности) зубчатых колес зависит от их требуемой точности, размера, особенностей производства и других факторов.

Предпочтения следует отдавать комплексным показателям и суммарному пятну контакта. Однако комплексный контроль зубчатых колес связан с использованием сложных дорогостоящих измерительных приборов. Поэтому в производственных условиях широко используют дифференцированный контроль по отдельным параметрам.

Для контроля кинематической точности колес установлено девять комплексов контролируемых параметров:

1. 

2. , -3-8 степеней точности;

3. ,

4. , -3-6 степеней точности;

5. -7-8 степеней точности;

6. ,

-5-8 степеней точности;

7. ,

8. -9-12 степеней точности;

9. -7-12 степеней точности.

Для оценки плавности работы колес установлено восемь комплексов контролируемых параметров:

1. -3-8 степеней точности при

2. 

3. -3-8 степеней точности при

4. 

5. -3-8 степеней точности при

6. -5-8 степеней точности при

-9-12 степеней точности при любом значении

7. f_pbr , f_ptr -9-12 степеней точности при любом значении

8. f_ptr -5-8 степеней точности при

Полноту контакта зубьев в передаче рекомендуется оценивать суммарным и или мгновенным пятном контакта, а передач с нерегулируемым расположением осей - f_xr и f_yr. Для обеспечения необходимой полноты контакта зубьев в передаче установлены наименьшие размеры суммарного пятна контакта.

Суммарным пятном контакта называют часть активной боковой поверхности зуба колеса, на которой располагаются следы прилегания зубьев парного колеса (следы надиров или краски) в собранной передаче после вращения под нагрузкой, устанавливаемой конструктором. Пятно контакта

(рисунок 5) определяется относительными размерами (в процентах): по длине зуба - отношением расстояния a между крайними точками следов прилегания за вычетом разрывов c, превышающих модуль в мм, к длине зуба b; по высоте зуба - отношением средней (по длине зуба) высоты следов прилегания h_m к высоте зуба соответствующей активной боковой поверхности h_p.

Рисунок 5 - Пятно контакта зубьев в передаче

Показатели кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев колес установлены так, что результаты контроля зубчатого колеса по одному из указанных комплексов не противоречат проверке по другому комплексу. Величины допусков различных показателей точности между собой взаимосвязаны.

Одним из показателей плавности работы зубчатого колеса является отклонение шагов в колесе. Установлены верхние и нижние предельные отклонения шага (углового) ±f_pt и шага зацепления (основного) ±f_pb, а также допуск на погрешность профиля зуба f_f . Под отклонением шага f_ptr понимают кинематическую погрешность зубчатого колеса при его повороте на один номинальный угловой шаг. Отклонение шага зацепления f_pbr- разность между действительным Р_д и номинальным шагами зацепления.

Рисунок 6- Схема определения кинематической погрешности зубчатой передачи

Погрешность профиля зуба f_fr (рисунок 6) –расстояние по нормали между двумя ближайшими номинальными торцовыми профилями 1, между которыми размещается действительный торцовой активный профиль 2 зуба колеса. Под действительным торцовым профилем зуба понимают линию пересечения действительной боковой поверхности зуба зубчатого колеса плоскостью перпендикулярной к его рабочей оси.

Погрешность профиля вызывает неравномерность движения колес, дополнительные динамические нагрузки, а также уменьшают поверхность контакта зубьев.

Рисунок 7- Погрешности зубчатого колеса, влияющие на его плавность-отклонение шага зацепления

Предельная погрешность профиля регламентируется допуском f_f , а не предельными отклонениями, поскольку при контроле эвольвенты положение точки на идеальном профиле (номинальное положение), от которого следует отсчитывать отклонения, неизвестно, а положение всего профиля определяется допускаемыми отклонениями шага зацепления (рисунок 7)

Контроль зубчатых колес делят на приемочный (окончательный) и технологический.

При приемочном контроле устанавливают соответствие точности колеса предъявляемым требованиям, зависящим от назначения передачи. Желательно, чтобы этот контроль был комплексным и выполнялся в условиях, близких к эксплуатационным, при совмещении измерительной базы детали с эксплуатационной (монтажной). Если соответствующие средства для комплексного контроля отсутствуют, то применяют поэлементный (дифференцированный) контроль по указанным комплексам контролируемых параметров.

Технологический контроль используют при наладке технологических операций и для выявления причин брака. При этом контроле измерительную базу надо совмещать с технологической.

Прямой поэлементный приемочный контроль зубчатых колес наиболее трудоемок, он требует большого числа наименований измерительных приборов и его целесообразно применять только в единичном и мелкосерийном производстве.

Косвенный контроль сокращает трудоемкость контрольных операций и потребность в измерительных средствах, он заключается в контроле таких погрешностей станка, инструмента и приспособлений, по которым можно судить о точности зубчатых колес.

В последнее время применяют активный контроль зубчатых колес, результаты которого используют для управления ходом и подналадки технологического процесса.

Для оценки качества контроля шестерни рассмотрим параметры зубчатых венцов, которые контролируются ОТК (таблицы 3 и 4 )

Таблица 3 - зубчатый венец Е

Модуль	m	4
Число зубьев	z	30
Допуск на колебание измерительного межосевого расстояния (кинематическая норма -9 степень и норма плавности-9 степень)		0,140 0,050
Допуск на погрешность направления зуба (норма контакта)		0,028
Предельные отклонения Измерительного межосевого расстояния (боковой зазор)		+0,050 -0,200

Таблица 4 - зубчатый венец Д

Модуль	m	3,5
Число зубьев	z	30
Диаметр ролика	dр	7,00
Размер по роликам	М

Параметр относится к нормам кинематической точности и согласно рассмотренным ранее комплектам контролируемых параметров для этой нормы 9-12 степени точности.

Рисунок 8 - Параметры и погрешности зубчатого колеса влияющие на его кинематическую точность - измерительное межосевое расстояние а^” и кривые колебания его за один оборот колеса φ_полн- F_ir^” и на один зуб -; f_ir^” 1 и 2 контролируемое и измерительное колеса

Измерение колебаний измерительного межосевого расстояния (рисунок 8) часто называют комплексным двухпрофильным контролем. Схема большинства приборов для измерения колебания межосевого расстояния в принципе одна и та же (рисунок 9) и заключается в том, что на двух оправках 4 и 5 устанавливают проверяемое 6 и измерительное 3 зубчатые колеса. Оправка 5 располагается на каретке прибора, которая остается неподвижной в процессе измерения, и на ней обычно устанавливают проверяемое колесо, а оправку 4 располагают на каретке, которая обычно имеет направляющие качения и поджимается. Кареткой 2 измерительное колесо поджимается к проверяемому 6, осуществляется беззазорный контакт при их вращении в процессе измерения. Регистрация смещения и колебания подвижной каретки 3 производится с помощью отсчетных 1 или записывающих устройств.

Рисунок 9- Прибор для комплексного двух профильного измерения зубчатых колес

Параметр относится к нормам плавности работы и соответствуют 9-12 степени точности.

Параметр -допуск на погрешность направления зуба – норма контакта зубьев-8 степень точности. Погрешность направления зуба F_βr -расстояние по нормали между двумя ближайшими номинальными делительными линиями зуба 1 в торцевом сечении (рисунок 10), между которыми проходит действительная делительная линия зуба 2, соответствующая рабочей ширине венца или полушеврона.

Рисунок 10 - Погрешность направления зуба

Контроль осуществляется в приспособлениях обеспечивающих перемещение с необходимой точностью измерительного узла параллельно оси измеряемого колеса.

Установлены предельные отклонения измерительного межосевого расстояния: верхнее + E_a”s^” и нижнее – E_a”i^” , которые определяются разностью между допусками наибольшим (или наименьшим) и номинальным измерительным межосевым расстояниемa” .

Рисунок 11 - Предельные отклонения измерительного межосевого расстояния a” между контролируемым 1 и измерительным 2 зубчатыми колесами

Измерение измерительного межосевого расстояния: этот параметр выявляют одновременно с измерением колебания измерительного межосевого расстояния за оборот (по нормам кинематической точности) и колебания на одном зубе (по нормам плавности работы). При измерениях отклонения необходимо настраивать прибор на номинальное значение измеряемого межосевого расстояния с учетом параметров проверяемого и измерительного колеса.

Измерение радиального биения является дискретным измерением радиальной составляющей кинематической точности колеса. Подавляющее большинство отечественных приборов для измерения радиального биения зубчатого венца –биениемеры снабжаются набором наконечников 1 в виде наружного конуса с углом 40°(рисунок 12). При измерении наконечник выводится, колесо 3 поворачивается на один зуб и наконечник вновь вводится. Разность положений наконечника до рабочей оси, отсчитанная по по головке 4 за полный оборот колеса, характеризует величину радиального биения зубчатого венца.

Рисунок 12 - Схема измерения радиального биения зубчатого венца

В ГОСТ 1643-81 регламентируются все значения параметров норм точности.

Используемая методика контроля зубчатого венца 9-С соответствует требованиям.

23