Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный технологический университет «Станкин»

Егорьевский технологический институт (филиал)

ИЗУЧЕНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Технические измерения и приборы»

ЕТИ. ТИиП. ЛР. 02

Егорьевск 2010

Составитель: _____________ О.Г. Драгина, к.т.н., доцент кафедры технологии, оборудования и автоматизации машиностроительных производств ЕТИ (филиал) ГОУ ВПО МГТУ «Станкин»

В методических указаниях рассмотрены методы и средства измерения параметров зубчатых колеса. Рекомендован порядок выполнения работы, контрольные вопросы, примерное содержание отчета.

Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности 151001 «Технология машиностроения»

Дисциплина «Технические измерения и приборы».

Методические указания обсуждены и одобрены на заседании кафедры технологии, оборудования и автоматизации машиностроительных производств (протокол № 3 от 19.11.2008г.)

Зам. заведующего кафедрой _____________ С.Л. Махов

Методические указания одобрены на заседании методического совета института

(протокол № ________ от ___________ 2010г.)

Председатель совета__________________ А.Д.Семенов

ИЗУЧЕНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

1. Цель работы.

Закрепление теоретических знаний, полученных студентами при изучении методов и средств измерения зубчатых колес, приобретение навыков в использовании средств измерения зубчатых колес и закрепление методики оценки результатов измерений.

2. Теоретическая часть

Общие термины, определения и обозначения погрешностей и допус­ков на цилиндрические зубчатые передачи приведены в ГОСТ 1643-81 (СТ СЭВ 644-77).

В стандартах на зубчатые передачи и колеса установлено 12 степеней точности в порядке убывания от 1 до 12 [1,2].

На каждую степень точности назначаются четыре нормы точности:

1) кинематическая точность характеризует полную погрешность угла поворота зубчатого колеса на одном обороте. Норма кинематической точ­ности является важной в зубчатых делительных передачах металлорежу­щих станков, счетно-решающих и других подобных механизмах.

2) норма плавности накладывает ограничение на циклические по­грешности, многократно повторяющиеся за один оборот колеса (резкие местью изменения отклонений углов поворота колеса); имеет большое значение для силовых скоростных передач;

3) норма контакта зубьев характеризует прилегание рабочих поверх­ностей зубьев сопряженных колес. Небольшой контакт в передаче приво­дит к быстрому износу зубьев;

4) норма бокового зазора назначается для устранения заклинивания при работе, возникающего из-за погрешностей изготовления и температурных деформаций, размещения слоя смазки.

Стандарты устанавливают комплексные методы проверки и заменяющие их комплексы минимального и достаточного количества элементов, подлежащих проверке.

Комплексные методы контроля основаны на проверке элементов, выявляющих суммарное воздействие составляющих погрешностей зубчатого венца. Стандартами установлено по несколько равноправных контрольных комплексов для каждой из групп норм точности. Выбор контрольного комплекса определяется конкретными условиями производства.

Средства контроля цилиндрических зубчатых колес в зависимости от контролируемых ими элементов могут быть разделены на десять групп:

1. приборы для комплексной однопрофильной проверки;

2. шагомеры для окружного и углового шага;

3. шагомеры для основного шага;

4. нормалемеры;

5. межцентромеры;

6. биениемеры;

7. эвольвентомеры;

8. ходомеры и направлениемеры;

9. контактомеры;

10. зубомеры.

По конструкции приборы делятся на станковые и накладные, а по точности измерений на приборы группы А (более точные) и группы Б. Накладные приборы преимущественно применяются для контроля крупногабаритных колес, перемещения и установка которых на станковых приборах представляют значительные трудности. Погрешности накладных приборов больше, чем у станковых, так как в качестве базы обычно используется окружность выступов колеса, несовпадающая с эксплуатационной.

2.1 Измерение параметров, характеризующих кинематическую точ­ность.

Кинема­тическая погрешность возникает из-за погрешностей кинематической цепи зубообрабатывающего станка (тангенциальная составляющая кинематиче­ской погрешности) и из-за погрешности от неточной установки заготовки колеса на оправке относительно оси зубообрабатывающего станка (ради­альная составляющая кинематической погрешности).

Кинематическая точность зубчатого колеса определяется по результатам комплексной проверки кинематической погрешности – наибольшей погрешности угла поворота колеса в пределах одного оборота при однопрофильном зацеплении с точным колесом или по результатам проверки накопленной погрешности окружного шага – наибольшей погрешности взаимного расположения любых двух одноименных профилей зубьев по одной окружности колеса.

2.1.1 Измерение накопленной погрешности шага по зубчатому колесу и накопленной погрешности К шагов.

Относительный метод измерения накопленной погрешности шага заключается в определении равномерности расположения зубьев пу­тем сравнения измеряемых шагов или группы шагов с произвольно вы­бранным шагом или группой шагов на колесе, по которым производится настройка прибора (так называемый разностный метод). Существует два вида приборов, отличающихся числом сопоставляемых шагов. К первому виду относятся приборы, в которых сравнивается группа зубьев, располо­женных через 180 или (при нечетном числе зубьев) несколько меньше. К другой группе относятся приборы, в которых сравниваются отдельные шаги.

…

2.1.2 Измерение колебаний длины общей нормали. Измерение колебания длины общей нормали может быть произведено любым измерительным прибором, имеющим две параллельные плоскости, соприкасающиеся с профилями зубьев, например, с помощью штангенциркуля. Число охватываемых при измерении зубьев обычно принимают близким к z/9, где z – число зубьев колеса.

Колебания длины общей нормали в одном колесе определяют его кинематическую погрешность, а отклонение средней длины общей нормали от ее расчетного значения характеризует толщину зубьев.

Простейшими и наиболее распространенными приборами для изме­рения длины общей нормали, в том числе и ее колебания, являются зубомерные микрометры ГОСТ 6507-78(рис. … ,а), у которых в отличие от обычных микрометров имеются тарельчатые измерительные поверхности, создающие две параллельные измерительные плоскости.

Рис. … - Зубомерные микрометры

Зубомерные микрометры часто применяют для определения неизвестного модуля зубчатого колеса. Для этого измеряют длину общей нормали, охватив сначала «n» , а потом n-1 зубьев. Разность результатов измерений определяет основной шаг t₀ (основной шаг – расстояние между параллельными касательными к двум соседним одноименным профилям зубьев колеса) зубчатого колеса, по которому легко определить модуль:

()

Подготовку прибора к работе и процесс измерения ведут в следующем порядке:

• Измерение длины общей нормали производится с помощью зубомерного микрометра в 5-6 точках по окружности колеса. При допустимых отклонениях менее 0,02мм настройка микрометра на номинальный размер производится по блоку концевых мер длины (КМД) 2 кл. ГОСТ 9038-83. При использовании микрометров с пределами измерения более 25мм без применения блока КМД, перед измерением необходима проверка по установочной мере, прилагаемой к микрометры.

• Средняя длина общей нормали определяется как среднее арифметическое по 5-6 измерениям.

• Колебание длины общей нормали определяется как разность между max и min результатами из 5-6 измерений.

Зубоизмерительные микро­метры выпускают следующих типов МЗ-25, МЗ-50, МЗ-75, МЗ-100 соот­ветственно с пределами измерений 25, 50, 75, 100 мм; ценой деления 0,01 мм, диапазоном показаний по шкале 25 мм; пределом допускаемой погрешности 5 мкм.

Более удобными являются измерительные приборы нормалемеры, которые имеют две плоскопараллельные измерительные губки: подвиж­ную 1, перемещаемую поступательно в направлении отсчета отклонений на рычажно-зубчатой головке, и переставную (неподвижную) 3, закрепляе­мую на штанге 2 после установки размера W (рис. ). Изготавливаются по ТУ 2-034-230-88. Завод-изготовитель: ЗАО Завод "Измерон", г.Санкт-Петербург.

Рис. …….Нормалемер

Таблица…. Технические характеристики

	БВ-5045	БВ-5046	22202
Модуль измеряемых колес, мм	от 1	от 2	от 2,5
Пределы длины измерений общей нормали, мм	0-120	50-300	150-700
Диапазон показаний отсчетных устройств, мм	±0,10; 0-10	±0,10; 0-10	±0,10; 0-10
Цена деления отсчетных устройств, мм	0,002; 0,01	0,002; 0,01	0,002; 0,01
Предел допускаемой погрешности, мкм (±) при измерении: колебания длины общей нормали:
класс АВ	3-7	5-10	7-20
класс В	6-8	7-12	12-25
отклонения длины общей нормали:
класс АВ	6-15	8-18	12-25
класс В	8-25	10-30	15-35
Измерительное усилие, Н	3-5	5-8	6-10
Колебание измерительного усилия, Н, не более	1,0	1,5	2,0
Габаритные размеры, мм	50x72x326	50x90x460	55x155x927
Масса, кг, не более	1,0	1,3	3,3

При измерении отклонений длины общей нормали от номинального значения прибор устанавливают на размер по концевым мерам длины.

2.1.3 Измерение колебаний измерительного межцентрового расстояния зубчатых колес (F_ir^’’, f_ir^’’).

Колебания измерительного межцентрового расстояния измеряют в двухпрофильном зацеплении (при нулевом боковом зазоре) измеряемого колеса с измерительным колесом высокой степени точности на межцентромерах (рис. ).

Рис. - Схема межцентромера

Подготовку прибора к работе и процесс измерения ведут в следующем порядке:

• На параллельных оправках 3, 4 установить измерительное 2 (ГОСТ6512-74) и контролируемое 5 колеса. Степень точности измерительного колеса выбирается на 2 ступени выше, чем у контролируемого колеса.

• Оправку 4 закрепить на подвижной каретке 6, а оправку 3 – на неподвижной, переставляемой на межцентровое расстояние а, каретке 1. Двухпрофильное зацепление обеспечивается пружиной 8. Перемещая каретку 1, ввести колеса в плотное беззазорное зацепление с натягом 1-3мм. Отрегулировать натяг 0,2-0,3мм на индикаторе 1.

Измерительное межосевое расстояние рассчитывается по формуле:

, мм

где: m – модуль, мм

z₁ – число зубьев измерительного зубчатого колеса;

z₂ – число зубьев измеряемого зубчатого колеса.

• Вращая измерительное колесо, по индикатору регистрировать изменение межцентрового расстояния (МЦР) при повороте на 1 угловой шаг и на оборот измеряемого колеса. Для повышения точности измерений сделать несколько оборотов колеса. Смещение подвижной каретки 6 при взаимной обкатке колес регистрируется измерительной головкой 7. Погрешность контролируемого колеса вызывает перемещение подвижной каретки. Алгебраическая разность между наибольшим и наименьшим Е_as Е_ai отклонениями межцентрового расстояния от расчетного и есть колебание измерительного межцентрового расстояния F_ir^’’.

• За результат измерений принимается:

  • для f_ir^’’ – среднее значение колебания МЦР при повороте измеряемого колеса на 1 угловой шаг;

  • для F_ir^’ – среднее значение колебания МЦР при повороте измеряемого колеса на 1 оборот

    • Сравнить действительное колебание измерительного межосевого расстояния за оборот колеса с допуском на колебание измерительного межосевого расстояния и дать заключение о годности зубчатого колеса.

Типоразмеры межцентромеров следующие: МЦ-160М - настольный с механическим приводом для цилиндрических и червячных колес с m=5-160 мм, m= 0,2-1, цена деления отсчетного устройства 1 мкм: МЦ - 400Б, МЦ- 400Э соответственно с ручным и электромеханическим приводами для модулей m = 1-10 мм.