Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Стандартизация

..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
14.32 Mб
Скачать

Наибольшая кинематическая погрешность передачи ограничивается допуском Fhf который определяется как сумма допусков на кинематическую погрешность зубчатых колес 1 и 2, т.е.

K = F n + F :2.

Кинематическая погрешность зубчатого колеса (Fm ) есть разность между действительным и номинальным (расчетным) углами поворота зубчатого колеса на его рабочей оси, ведомого измерительным зубчатым колесом при номинальном взаимном положении осей вращения этих колес. F„,K выражается в линейных величинах длины дуги делительной окружности.

Под рабочей осью зубчатого колеса понимается ось, вокруг которой оно вращается в передаче, а под измерительным зубчатым колесом понимается зубчатое колесо повышенной точности, применяемое в качестве измерительного элемента для однопрофильного и двухпрофильного методов контроля зубчатых колес.

Наибольшая кинематическая погрешность зубчатого колеса Fir

определяется как наибольшая алгебраическая разность значений кинематической погрешности зубчатого колеса, в пределах его полного оборота (рис.5.11.3). Ограничивается допуском на кинематическую погрешность колеса F \. Величина допуска на кинематическую погрешность в стандарте не приводится. Ее можно определить как сумму допуска на накопленную погрешность шага колеса Fp (назначаемого в зависимости от степени точности, принятой для нормы кинематической точности) и допуска на погрешность профиля зуба f f (назначаемого в зависимости от степени точности по нормам плавности работы), т.е.

Комплексный показатель Fir - наиболее полно характеризует суммарное проявление погрешностей колеса в условиях, близких к эксплуатационным. Однако его использование ограничено из-за отсутствия простых и надежных измерительных приборов для его контроля.

Кинематическая погрешность зубчатого колеса на к шагах FiiT

определяется как разность между действительным и номинальным (расчетным) углами поворота зубчатого колеса (на рассматриваемом числе зубьев к ) на его рабочей оси, ведомого измерительным зубчатым колесом, при номинальном взаимном положении осей вращения обоих колес. Выражается в линейных величинах длиной дуги делительной окружности (рис.5.11.3). Ограничивается допуском на кинематическую погрешность колеса на к шагов

К-

Рис. 5.11.3 ( / - кривая кинематической погрешности зубчатого колеса; II - один оборот зубчатого колеса).

Кинематическая погрешность цилиндрических колес, изготовляемых на зуборезных станках методом обката, вызывается погрешностью цепей обката зуборезного станка, несовпадением центра основной окружности колеса с рабочей осью его вращения, неточностью зуборезного инструмента, погрешность его установки и т.д. Кинематическая точность зубчатых колес, как комплексный показатель, зависит от погрешностей, суммарное влияние которых обнаруживается один раз за оборот колеса. К ним относятся погрешность обката, накопленная погрешность шага, радиальное биение зубчатого венца, колебания длины общей нормали и измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса.

Комплексным показателем для оценки кинематической точности является также накопленная погрешность шага по зубчатому колесу F? t , или по к шагов FPkr.

Накопленная погрешность к шагов FPkr (рис.5.11.4)- наибольшая разность дискретных значений кинематической погрешности зубчатого колеса при номинальном его повороте на к целых угловых шагов, т.е.

где г- действительный угол поворота зубчатого колеса: z- число зубьев

зубчатого колеса; к -число целых угловых шагов от к >2; г-радиус делительной окружности зубчатого колеса.

По существу это наибольшая погрешность во взаимном расположении двух любых одноименных профилей зубьев по одной окружности колеса или

на заданной ее части в к угловых шагов, проходящей по середине высоты зуба, с центром на рабочей оси колеса в сечении, перпендикулярном его оси. Наглядное представление о показателе дает рассмотрение условной схемы (рис.5.11.5), на которой теневая проекция зубчатого венца проверяемого колеса наложена из выполненный в заданном масштабе геометрически правильный чертеж того же венца (штриховой профиль). После совмещения бокового профиля одного из зубьев (условно - первого) с соответствующим теоретическим профилем на чертеже обнаруживается, что профили остальных зубьев колеса в той или иной степени не доходят (отрицательные погрешности) или переходят (положительные погрешности) за свои номинальные контуры. Ошибки отдельных шагов могут быть и незначительными, когда их измеряют между двумя любыми соседними зубьями колеса. Но относительно номинального расположения профиля зуба они постепенно суммируются, достигая на каком-то зубе (3) наибольшего положительного, а на другом (7) наибольшего отрицательного значений.

Алгебраическая разность этих наибольших накопленных погрешностей составляет Fpri т.е.

F = ( + F )

- 1 - F )

Pr

V

Рг 'пах

V

Рг 'пах

Накопленная погрешность к шагов, а так же накопленная погрешность шага зубчатого колеса ограничиваются допусками.

Допуск на накопленную погрешность к шагов обозначается через Fpk, а

на накопленная погрешность шага зубчатого колеса - Fp.

Радиальное биение зубчатого венца F - это разность действительных предельных положений исходного контура в пределах зубчатого колеса (от его рабочей оси). Вызывается неточным совмещением рабочей оси колеса с технологической осью при обработке зубьев, радиальным биением делительного колеса станка и ограничивается допуском на радиальное биение зубчатого венца Fr (под технологической осью зубчатого колеса понимается ось, вокруг которой оно вращается в процессе окончательной обработки зубьев

по обеим сторонам). Контроль радиального биения осуществляется на биениемерах.

Погрешность обката Frr - составляющая кинематической погрешности

зубчатого колеса, определяемая при вращении его на технологической оси и при исключении циклических погрешностей зубцовой частоты и кратных ей

более высоких частот.

 

 

 

Погрешность

обката

может определяться

как погрешность

кинематической цепи деления зубообрабатывающего станка. Погрешность обката ограничивается допуском F( .

Колебание длины общей нормали FvWr - это разность между наибольшей и наименьшей действительными длинами общей нормали в одном и том же зубчатом колесе, т.е.

г

=ц/

~ w

 

1 vlYr

" г них

" r i l l i n '

 

Длиной общей нормали

называется

расстояние между двумя

параллельными плоскостями, касательными к двум разноименным активным боковым поверхностям зубьев зубчатого колеса, измеренное по общей нормали к ним. Общей нормалью является прямая, соединяющая точки касания параллельных поверхностей губок измерительного инструмента с разноименными профилями измеряемых зубьев. Длина общей нормали не зависит от положения измерительных губок инструмента (рис.5.11.6),т.е.

N XN 2 = N yN , = N sN ft = ...= W = const.

Длину общей нормали можно определить по формуле

w = rpy + rflp + 2rfl®,

где у - угол в радианах, соответствующий дуге АС, равной п - 1 окружных шагов; © - угол развернутости эвольвенты профиля, равный 0 = tg а - а ; р угол, соответствующий толщине зуба по делительной окружности.

Подставляя значения

п

а

2/г(//-1)

У

р =

rp = г cos a -m z cos - - ,

получим формулу для подсчета длины общей нормали

W = m cos а[я(п - 1)+ /г/ 2]+ z0 .

Число зубьев, охватываемых длиной общей нормали определяют по

формуле п = и округляют до ближайшего целого числа.

При а =20°, cosа =0.9397

и 0 = /gcr- а =0.0149 формула примет

следующий вид

W = /;i[l .476(2/1 - l)+0.01387z]

Колебание длины общей нормали зависит от тангенциальной составляющей погрешности обката и ограничивается допуском FvW. Для

контроля длины общей нормали используются специальные зубомерные микрометры и индикаторные нормалемеры, а для зубчатых колес грубых степеней точности используются штангенциркули с ценой деления 0.05 мм.

Колебание измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса F r” и на одном зубе f r” (показатель плавности работы ) - это

разность между наибольшим и наименьшим действительными межосевым расстояниями при двухпрофильном зацеплении измерительного зубчатого колеса с контролируемым зубчатым колесом при повороте последнего на полный оборот или соответственно на один угловой шаг (рис.5.11.7)

Рис. 5.11.7 ( / - один угловой шаг; //- кривая изменения измерительного межосевого расстояния; III -один оборот зубчатого колеса).

Под номинальным измерительным межосевым расстоянием а понимается расчетное межосевое расстояние при двухпрофильном зацеплении измерительного зубчатого колеса II с контролируемым зубчатым колесом I , имеющим наименьшее дополнительное смещение исходного контура (рис.5.11.8)

Рис. 5.11.8 (/ - контролируемое зубчатое колесо; II - измерительное зубчатое колесо; III -номинальное измерительное межосевое расстояние).

Колебание

измерительного

межосевого

расстояния

за

оборот

зубчатого

колеса Fl

и

на одном зубе

f l

ограничиваются

допусками,

обозначаемыми соответственно F/

и

 

 

 

 

Колебание

измерительного

межосевого

расстояния

за

оборот

зубчатого

колеса F"ir

и

на одном зубе Ц

проверяют на межцентромере -

приборе для комплексного контроля зубчатого колеса при двухпрофильном (беззазорном) зацеплении с измерительным (точным) колесом.

Кинематическая точность зубчатых колес может быть повышена путем снижения радиального биения колеса и обработке его на станке с повышенной кинематической точностью при точном центрировании заготовки в Процессе нарезания и шлифования зубьев. Шевинговангие колес не уменьшает их кинематическую погрешность.

5.11.4 Плавность работы передачи.

Плавность работы зубчатых передач - одна из основных характеристик зубчатой передачи. Она определяется параметрами, влияющими и на кинематическую точность, но их влияние сказывается многократно за один оборот зубчатого колеса. Наличие циклически повторяющихся погрешностей вызывает в процессе работы передачи шум и вибрацию машины. Основной источник возникновения этих погрешностей - неточности выполнения червяка цепи обката зуборезного станка. Для уменьшения циклической погрешности применяют точные зуборезные станки с очень малым передат0чным отношением делительной червячной пары: 1: 200 - 1: 500 и менее. Повышения плавности работы зубчатой передачи можно достигнуть за счет чистовой обработки колес шевингованием.

Циклический характер погрешностей дал основание определять и нормировать их величину по спектру кинематической погрешности. ДдЯ этого в нормы плавности введены допуски на амплитуды гарм$нических составляющих кинематической погрешности. Так, для ограничения цикли ческой погрешности установлены допуски: f Jko - на циклическую погрешность передачи и f zk - на циклическую погрешность зубчатого колеса.

Циклическая погрешность передачи f zkur (рис. 5.11.9) и зубчатого колеса /х*г(Рис- 5.11.10) это удвоенная амплитуда гармонической составляющей кинематической погрешности передачи соответственно для передачи или колеса.

Рис. 5.11.9 (I- кривая кинематической погрешности передачи; Н-гармонические составляющие кинематической погрешности передачи при разных значениях частоты к).

Допуски

и /.* для любой частоты определяются по формуле

 

/а. =/=. = ( С +0-1эК,

где Fr -допуск на радиальное биение зубчатого венца по той же степени точности, что и f zk; кц-частота циклов за оборот зубчатого колеса.

Рис.5.11.10 (1-кривая кинематической погрешности зубчатого колеса; П-гармонические составляющие кинематической погрешности зубчатого колеса при рпзных значениях частоты к; Ш-амплитуда.

Для ограничения циклической погрешности с частотой повторения, равной частоте входа зубьев в зацепление, f :zor и / аг установлены допуски на циклическую погрешность зубцовой частоты в передаче / =0 и зубчатого колеса / а , причем f zz = 0.6/ =„. Эти допуски дают в зависимости от частоты

циклической погрешности кч, степени точности, коэффициента осевого

перекрытия ер и модуля

Местная кинематическая погрешность передачи f'or - наибольшая разность между местными соседними экстремальными (минимальными и максимальными) значениями кинематической погрешности передачи за полный цикл изменения относительного положения зубчатых колес передачи.

Местная кинематическая погрешность зубчатого колеса f/r

наибольшая разность между местными соседними экстремальными (минимальными и максимальными) значениями кинематической погрешности зубчатого колеса в пределах его оборота (рис. 5.11.11).

Рис. 5.11.11 (I- кривая кинематической погрешности зубчатого колеса; IIодин оборот зубчатого колеса).

Чтобы ограничить наибольшую местную кинематическую погрешность

зубчатого колеса

//, установлен допуск

величина которого равна сумме

допустимой погрешности шага f,,t и допуска на погрешность профиля f r .

Отклонение

шага

f Vtr

дискретное значение кинематической

погрешности зубчатого колеса при его повороте на один номинальный угловой шаг

где - действительный торцовый шаг.

Установлены верхнее +/ />; и нижнее - f n предельные отклонения шага

(торцевого), верхнее +f Pb и

нижнее - / п предельные отклонения

шага

зацепления (основного), а также допуск на погрешность профиля зубьев

/ у

Отклонение шага зацепления f rhr - это разность между действительным и номинальным шагами зацепления (рис. 5.11.12).

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

Предельные отклонения шагов зацепления определяют по формуле

[/™ ]= [//',]C°S а = 0.94/,,,.

Допускается несимметричное расположение поля допуска на шаг зацепления, а взамен отклонения шага f hr применять разность любых шагов

fvPir

Рис. 5.11.12 (I-номинальный шаг зацепленная; II-действительный профиль зуба; Ш-номинальный профиль зуба; IV-действительный шаг зацепления).

Разность шагов f vPlr разность между двумя отклонениями шагов в любых участках зубчатого колеса.

В колесах, получаемых методом обката, отклонение шага зацепления зависит главным образом от погрешности шага нарезающего инструмента, которая переносится на обрабатываемое колесо. Незначительное влияние оказывает точность делительной цепи станка. При отсутствии отклонений шага зацепления к моменту выхода из зацепления одной пары зубьев в контакт уже войдет следующая пара зубьев. Передача работает плавно. При наличии отклонений f Pbr вход следующей пары зубьев в контакт сопровождается

ударами, что приводит к повышению шума, увеличению неравномерности нагрузки зубьев, снижению долговечности передачи.

Погрешность профиля зуба f /r расстояние по нормали между двумя

ближайшими друг к другу номинальными торцовыми профилями зуба, между которыми размещается действительный торцовый активный профиль зуба зубчатого колеса (рис. 5.11.13).

Рис. 5.11.13 (I-действительный торцовый активный профиль зуба; IIноминальные торцовые профили зуба; III-основная окружность; IV-граннцы активного профиля зуба).

Под действительным торцовым профилем зуба понимается линия пересечения действительной боковой поверхности зуба зубчатого колеса в плоскости, перпендикулярной его рабочей оси.

Погрешность профиля вызывает дополниетельные динамические нагрузки, уменьшает поверхность контакта, а также вызывает неравномерность

вращения колес.

Для ограничения погрешности профиля установлен допуск на погрешность профиля зуба f f .

Действительный профиль рабочего участка зуба может иметь срез вершины головки, называемый фланком. Фланкирование зубьев значительно улучшает плавность работы передачи, обеспечивает более плавный вход зубьев в контакт и выход из него, снижает динамические нагрузки и шум в передаче. В связи с этим колеса, предназначенные для работы при больших окружных скоростей изготавливают только фланкированными.

5.11.5 Контакт зубьев в передаче.

Для повышения долговечности зубчатых передач и износостойкости необходимо стремится к увеличению площади контакта между боковыми поверхностями зубьев колес, так как это приводит к снижению контактных напряжений.

Мгновенное пятно контакта - часть активной боковой поверхности зуба колеса передачи, на которой располагаются следы его прилегания к зубьям шестерни, покрытым краской, после поворота колеса собранной передачи на полный оборот при легком торможении, обеспечивающем непрерывное контактирование зубьев обоих зубчатых колес.

Суммарное пятно контакта - часть активной боковой поверхности зуба зубчатого колеса, на которой располагаются следы прилегания зубьев парного зубчатого колеса в собранной передаче после вращения под загрузкой, устанавливаемой конструктором (рис.5.11.14).

Пятно контакта определяются относительными размерами (в процентах): по длине зуба отношение расстояния а между крайними точками

следов прилегания за вычетом разрывов с, превосходящих величину м$дуЛЯ в мм, к длине зуба Ь,т.е.