книги из ГПНТБ / Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник

Вместо контроля смещения исходного контура можно проверять среднюю длину общей нормали. Ее отклонение можно определить из выражения

При необходимости уменьшение толщины зуба по постоянной

Выбор степени точности зубчатых колес. Степень точности колес и передач устанавливают в зависимости от требований к ки­ нематической точности, плавности и бесшумности их работы, от­ сутствию вибрации, а также от величины окружной скорости ко­ лес, передаваемой мощности и т. д. Степень точности должна опре­ деляться соответствующими расчетами. Например, на основе кинематического расчета погрешностей всей передачи и допусти­ мого угла рассогласования можно найти необходимую степень по нормам кинематической точности; из расчета динамики пере­ дачи, вибраций и шумовых явлений выбирают степень точности по нормам плавности работы; расчет на прочность и долговечность дает возможность выбрать степень точности по нормам контакта.

При выборе степени точности учитывают опыт эксплуатации аналогичных передач и обязательно используют принцип комби­ нирования норм точности, т. е. для конкретной передачи в зави­ симости от ее назначения устанавливают различные степени точ­

вать повышенные допуски только тех параметров колес, которые важны для удовлетворения эксплуатационных требований, ос­ тальные параметры можно выполнять по более грубым допускам. При таком комбинировании нужно учитывать, что нормы плав­ ности работы колес и передачи могут быть не более чем на две сте­ пени точнее или на одну степень грубее норм кинематической точ­ ности; нормы контакта зубьев могут назначаться точнее норм плавности колес и передач, а для передач с коэффициентом осе­ вого перекрытия ер 1,25 — также и на одну ступень грубее норм плавности.

Указанные ограничения вызваны наличием определенной вза­ имосвязи между показателями точности колес. Так, циклическая погрешность является частью кинематической погрешности, мно­ гократно повторяющейся за оборот колеса (см. рис. 143, а, б). По­ этому при сохранении допуска на кинематическую погрешность колеса расширение допуска на циклическую погрешность более чем на одну степень вызывает заметное уменьшение допуска на

342

кинематическую погрешность и делает практически невозможным изготовление такого колеса.

При назначении допусков кинематической точности и плавно­ сти работы колес по разным степеням точности допуск на колеба­ ние измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого

где допуск, входящий в первое слагаемое, принимается по сте­ пени для норм кинематической точности, а допуски, входящие во второе слагаемое, ио степени для норм плавности работы.

Передача не может плавно работать при плохом контакте зубьев. Если, например, контакт смещен к головке или ножке зуба, то зуб работает кромкой на входе или выходе из зацепления, что вызывает неспокойную работу передачи. В большинстве слу­ чаев степени по нормам контакта совпадают со степенями но нормам плавности (гусеничные и транспортные машины, тракторы, ре­ дукторы для турбин, например, степени 7—6—G—X, 8—7—7—X). В металлургическом, угольном машиностроении и судостроении нормы контакта на одну-две степени точнее, чем нормы плав­ ности. При этом степень по нормам кинематической точности на­ значается на одну грубее, например применяются сочетания

8—7—7 или 7—6—G.

Измерительные колеса, зуборезный инструмент (долбякн, шеверы), быстроходные редукторы турбин, передачи особо прецизионных механизмов (делительных машин, измерительных приборов, станков и др.) должны изго­ товляться по 3, 4, 5-й степеням точности.

В авиационной технике, в станкостроении, редукторостроении, автомоби­ лестроении и других отраслях машиностроения и приборостроения, когда к передачам предъявляются высокие требования к кинематической точности, плавности и бесшумности работы, должны использоваться 6 и 7-я степени точности.

Зубчатые колеса для грузовых автомобилей, тракторов, кранов, подъемнотранспортных механизмов, металлургического и сельскохозяйственного маши­ ностроения и т. и. обычно изготовляют по 8 и 9-й степеням точности.

Зубчатые колеса для механизмов, к которым не предъявляется особых требований по точности, можно изготовлять по 10 и 11-й степеням точности.

Обозначение точности колес и передач. В технической доку­ ментации точность изготовления зубчатых колес и передач задают степенью точности, указывая вид сопряжения по нормам бокового зазора. Примеры условного обозначения точности передачи со степенью 7—С ГОСТ 1643—72 — передача со степенью точности 7 по всем трем нормам, с видом сопряжения колес С и неизмен­ ным соотношением между видами сопряжения и допуска на боковой зазор;

8—7—6—Ва ГОСТ 1643—72 — передача со степенью 8 по нор­ мам кинематической точности, степенью 7 по нормам плавности работы, степенью 6 по нормам контакта зубьев, с видом сопряже­ ния колес В и видом допуска на боковой зазор а.

343

Когда требуемая величина"/nmjn не соответствует стандартным значениям, ее указывают в микрометрах вместо буквы, обозначаю­ щей вид сопряжения. Например, 7—(ЮОу ГОСТ 1043—72, где у — вид допуска на боковой зазор.

Комплексы контролируемых параметров. Точность зубчатых колес проверяют различными методами и средствами. Поэтому стандартом предусмотрено несколько вариантов показателей точ­ ности колес (схема 2). Выбор тех или иных контролируемых па­ раметров (т. о. показателей точности) зубчатых колес зависит от их требуемой точности, размера, особенностей производства и других факторов.

Предпочтение следует отдавать комплексным показателям Fir, fzhr и пятну контакта, выявляющим суммарную погрешность колеса, а не отклонения отдельных параметров, которые могут складываться или взаимно компенсироваться.

Для контроля кинематической точности колес установлено шесть комплексов контролируемых параметров. Первый предназ­ начен для проверки колес с 3-й по 6-ю степень точности; второй — для колес 7 и 8-й степеней точности. Можно применять также тре­ тий комплекс для колес с 3-й по 8-ю степень точности; четвертый — для колес с 5 по 8-ю степень точности; пятый — для колес с 9-й по 12-ю степень точности; шестой — для колес 7 и 8-й степеней точ­ ности при их диаметре свыше 1600 мм, а при степенях точности с 9-й по 12-ю — при любом диаметре колес. Допускается, чтобы одна из величин, входящих в комплекс, превосходила предельное значение, если суммарное влияние обеих величии не превышает допуск на кинематическую погрешность колеса F[.

Для оценки плавности работы колес установлено шесть ком­ плексов контролируемых параметров. Первый предназначен для проверки зубчатых колес со следующими степенями точности и коэффициентами осевого перекрытия ер (не менее указанного):

Для колес 3—8-й степеней точности при ер менее указанного

втаблице установлены 2, 3 и 4-й комплексы. Пятый комплекс применяется для колес 5—8-й степеней при ер менее указанного

втаблице и для колес 9—12-й степеней при любом значении ер. Шестой комплекс применяется для колес 9—12-й степеней при лю­ бом значении ер и для колес 7 и 8-й степеней при ер не менее ука­ занного в таблице. Вместо отклонения шага fptr можно применять

разность любых шагов VVr, при этом допуск Vp 1,6fvt. Показатели, определяющие контакт зубьев, даны в зависимости

от коэффициента осевого перекрытия: для зубчатых колес всех степеней точности при ер свыше 1,25 используют 1-й комплекс контролируемых параметров, при ер до 1,25 — 2-й (по F$r или по Fhr). Полноту контакта зубьев в передаче с нерегулируемым рас­ положением оси рекомендуется оценивать пятном контакта, fxp

344

СХЕМА 2

Система допусков цилиндрических зубчатых передач

Виды сопряжений зубьев

Таблица 31

Взаимозависимости между допусками при одном степени точности

*Элементы в нормальном сечении имеют индекс п.

**Аь — коэффициент, зависящий от частоты циклической погрешности А = г и номера степени точности.

346

и f yr, а с регулируемым — только пятном контакта. Допускается определять точность зубчатых колес по пятну контакта их зубьев с зубьями измерительного зубчатого колеса. При контроле пятна контакта и соответствии его требованиям стандарта контроль по показателям 1, 2, 4-го комплексов не производится.

Нормы кинематической точности (кроме Fr, F[, V\v), плавности работы (кроме /'() и контакта зубьев в передаче (кроме /х и / ) в за­ висимости от условий работы колес по правым и левым профилям допускается назначать из раз­

не должно быть забраковано при повторном контроле по 1-му или другому комплексу. Для этого величины допусков различных показателей точности должны быть между собой взаимосвязаны. Эта взаимозависимость допусков показана в табл. 31.

В ГОСТ; 1643-72 коэффициент ф изменения величин допусти­ мых отклонений (норм) параметров при переходе от одной степени точности к другой неодинаков и изменяется также по-разному для различного диапазона степеней точности (табл. 32). Поэтому соот­ ношения, указанные в табл. 31, справедливы только для степеней

в стандарте отношение допуска на колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе f( к допуску fpb, рав­ ное 1,5, наиболее близко отвечает практике отечественного маши­ ностроения. При установлении допуска на разность любых ша­ гов (угловых) в пределах колеса Vp наибольшее допустимое зна­ чение этой разности не должно превышать 1 ,6fpt.

347

В стандарте приняты независимыми показатели Fp, Fr, Vw,

f p t ’ f t ’ F t , j n II f a -

Характеристика системы допусков для цилиндрических зубча­ тых передач. Система допусков по ГОСТ 1043—50 во многом совпа­ дает с системой по ГОСТ 1043—72. В ней также установлено 12 сте­ пеней точности. 1 и 2-я степени норм не имеют, так как они явля­ ются перспективными. Также отсутствуют нормы для 12-й степени точности, поскольку этот стандарт относится только к механически обработанным колесам, которые не изготовляются грубее 11-й степени точности. Для каждой степени установлены независимые нормы, ограничивающие погрешности параметров, определяющих кинематическую точность колеса, плавность работы и контакт зубьев колес. Допуски на кинематическую погреш­ ность передачи и на ее циклическую погрешность, как состоящую из двух рабочих зубчатых колес, не нормированы (в ГОСТ

1643—72 они есть).

Показателями кинематической точности колес являются: ки­ нематическая погрешность зубчатого колеса AF%, погрешность обката Дср2, накопленная погрешность окружного шага A ра­ диальное биение зубчатого венца е0, колебание длины общей нор­ мали A0L, колебание измерительного межосевого расстояния за оборот колеса Д0а. Эти погрешности ограничены соответственно допусками bF%, бср2, бН, Е0, б0L, б0а.

Показателями плавности работы колес являются циклическая погрешность AF, разность окружных (угловых) шагов At, откло­ нение основного шага (шага зацепления) At0, погрешность про­ филя А/ и колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе Дуй. Эти погрешности ограничены соответственно допусками 8F, Ы, б/, 8уа, погрешность основного шага ограничена верхним ДБ10 и нижним Дн£0 предельными отклонениями.

Показатели контакта сопряженных зубьев колес: пятно кон­ такта, погрешность направления зуба АВ0, непараллельность осей Ах и перекос осей Ау, погрешность осевого шага АВ%, погрешность формы и расположения контактной линии Дб0 и непрямолинейность контактной линии АЬп. Эти погрешности ограничены соот­ ветственно допуском на пятно контакта в процентах по длине и высоте зуба, бВ0, бж, бу, 6Ь0и бЪп\погрешность осевого шага огра­ ничена верхним ABBz и нижним AnBz предельными отклонениями этого шага.

Определения показателей точности зубчатых колес, принятые в ГОСТ 1643—56, совпадают с определениями, данными в ГОСТ

1643-72.

Между допусками одной степени точности на погрешности па­ раметров, характеризующих кинематическую точность, как и между допусками на погрешности, влияющие на плавность работы или контакт зубьев колес, имеется определенная взаимосвязь (см. табл. 31). Пятна контакта А и AF являются комплексными показателями точности зубчатых колес. Они позволяют выявить

348

суммарное влияние погрешностей отдельных параметров и уста­ новить соответственно контакт зубьев, кинематическую точность колес и плавность их работы. Комбинирование степеней точности также рекомендуется.

Если сравнить нормы точности по новому и действующему стандартам, легко заметить, что они лишь приблизительно соот­ ветствуют до 7—8-й степени, а для грубых степеней отличаются на одну степень. Различие вызвано несколько иными взаимоза­ висимостями норм точности (но не противоречащими один другому), отличными и непостоянными значениями коэффициента ср в новом стандарте (см. табл. 32), разными интервалами диаметров и дру­ гих параметров и т. д. Так, допуски на кинематическую по­ грешность колеса F\ по новому стандарту для всех степеней точности сокращены по сравнению с 6F% на 10—25%; допуски на радиальное биение Fr для колес с малым модулем и при малом числе зубьев 3—8-й степеней точности значительно больше, а для всех колес 10 и 11-й степеней точности значительно меньше допусков Е0 по действующему стандарту. Допуски на накоплен­ ную погрешность шага по колесу Fp близки к допускам 6<s и сокращены на 10—35% для степеней грубее 6-й; допуски на по­ грешность профиля jf для степеней точности 3 и 4 примерно сов­ падают, а для степеней с 6-й и грубее они значительно меньше до­ пусков б/ и т. д.

§ 51. КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Для конических зубчатых передач ГОСТ 1758—56 установлено 12 степеней точности, причем для 1, 2, 3, 4 и 12-й степеней до­ пуски и отклонения не предусмотрены по тем же соображениям, что и для цилиндрических передач. Допускается комбинирование степеней точности по различным нормам.

Допуски и отклонения по нормам кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев для различных степеней точ­ ности установлены в зависимости от торцового модуля и диаметра делительной окружности колес, рассчитанных у большого основа­ ния делительного конуса.

Кинематическая точность колеса может быть определена с по­ мощью комплексных показателей — кинематической погрешности AFz или накопленной погрешности окружного шага At%, а также одного из следующих комплексов контролируемых параметров: биения зубчатого венца е0 и погрешности обката Дф2, колебания измерительного бокового зазора Д0си и Дф2; колебания измеритель­ ного межосевого угла за оборот Д0фи и Дф2 (только для прямозу­ бых колес); е0 — для колес 9, 10 и 11-й степеней точности, Д0си — для колес 9-й степени точности и Д0ф„ — для прямозубых колес 9-й степени точности.

Показатели плавности конических колес: циклическая по­ грешность AF или отклонения окружного шага Atc либо разность

349

окружных шагов At, а для прямозубых колес также и колебание измерительного межосевого угла на одном зубе Атфц.

Показателями, определяющими контакт зубьев в передаче, являются пятно контакта, смещение вершин делительных кону­ сов ДК и непересечение осей Да — для нерегулируемых передач; пятно контакта и Да — для регулируемых передач.

Показатели, обеспечивающие гарантированный боковой за­ зор: для колес — уменьшение номинальной толщины зубьев AS колес, пересчитанное на нормальное сечение (утонение зубьев), или отклонение измерительного межосевого угла Дф„ (только для прямозубых колес); для передач — отклонение межосевого угла

Дфд. Установлены сле­

Поэтому рассмотрим лишь специфические для конических передач параметры н их отклонения (рис. 152).

Номинальный измерительный межосевой угол ф„ получается при плотном сопряжении измерительного с проверяемым колесом, имеющим наименьшее утонение зубьев. Отклонением межосевого угла Дфп называется разность между действительным и номиналь­ ным межосевыми углами в передаче, выраженная в линейных ве­ личинах на длине L образующей делительного конуса. Устано­ влены значения верхнего (Двфп) и нижнего (Д„фп) отклонений меж­ осевого угла. Предельные отклонения измерительного межосе­ вого угла (Д вфн, Дцфи) — разность между предельным и номиналь­ ным межосевыми углами, выраженная в линейных величинах на длине, равной длине образующей делительного конуса.

Колебание измерительного угла за оборот колеса Д0ф„ и на од­ ном зубе Д-уфц определяется как разность измерительных межосе­ вых углов — наибольшего и наименьшего — за полный оборот

350

проверяемого колеса пли соответственно при повороте колеса на одни угловой шаг.

Измерительный боковой зазор с„ между зубьями измеритель­ ного и проверяемого колес фиксируется при их положении на контрольном обкатном станке, соответствующем паилучшим ус­ ловиям зацепления. Колебание измерительного бокового зазора Д0сп — разность между наибольшим и наименьшим измеритель­ ными боковыми зазорами за полный оборот контролируемого колеса.

В качестве одного из показателей плавности работы кониче­ ского зубчатого колеса принято отклонение окружного шага At,. (в противоположность отклонению основного шага Atn для цилиндрических колес), которое определяется как разность дей­ ствительного и среднего значений окружного шага по окружности, проходящей в средней части зуба по его длине и высоте с центром на оси вращения колеса.

Отклонение окружного шага Дtc для конических колес при­ нято потому, что проконтролировать основной шаг невозможно. При существующих способах изготовления зубьев конических ко­ лес (кроме нарезания их конической червячной фрезой) погреш­ ности окружного шага в большей степени характеризуют и по­ грешности основного шага.

Специфичными показателями, определяющими контакт зубьев в передаче, являются непересечение осей (Да) и смещение вершины делительного конуса ДК.

Под непересечением осей Да понимают величину кратчайшего расстояния между осями вращения сопряженных зубчатых ко­ лес в передаче (рис. 152, б). Допуск на непересечение осей <5я назначается с учетом точностных возможностей растачивания от­ верстий в корпусах.

Под ДК понимают смещение вершины делительного конуса вдоль его оси от точки пересечения осей зубчатых колес в пере­ даче (рис. 152, в). Установлены верхнее ДВК и нижнее ДИК пре­ дельные смещения базового торца конуса, поскольку этот торец определяет осевое положение колеса.

Следует отметить, что погрешности профиля и направления зуба для конических колес не нормируются. Точность формы бо­ ковой поверхности зубьев и направления зуба можно оценивать по полноте пятна контакта, размеры которого обычно устанавли­ вают по результатам испытания передачи под нагрузкой. Обозна­ чается точность конических зубчатых передач аналогично цилин­ дрическим зубчатым передачам. Например, условное обозначе­ ние передачи 8-й степени по нормам кинематической точности колес, 7-й степени по нормам плавности работы, 6-й степени по нормам контакта зубьев с увеличенным гарантированным зазо­ ром Ш: Ст. 8—7—6—-Ш ГОСТ 1758—56, а передачи 7-й степени

351