книги / Технология производства и методы обеспечения качества зубчатых колес и передач

того механизма по допустимой погрешности перемещения его выходного звена. Для скорост­ ных и силовых передач нормы плавности работы и контакта зубьев могут быть определены па основании динамического расчета погрешностей передачи по допустимому уровню вибра­ ций и шума и расчета на прочность с учетом требований к долговечности передачи.

Наиболее сложным, но и наиболее надежным является экспериментальный метод оп­ ределения необходимой точности элементов зубчатых передач. Этот метод является ос­ новным при проведении научно-исследовательских работ с целью создания технически обоснованных нормативных и расчетных методик определения точности передач. В ряде случаев целесообразно использовать этот метод при проектировании передач для изделий массового производства, особо ответственных передач и при освоении производства но­ вых типов передач в процессе опытно-конструкторских работ.

Результаты экспериментального исследования влияния показателей точности зубча­ той передачи и режимов ее работы на динамические нагрузки в зацеплении в условиях, близких к эксплуатационным, приведены в [3]. Исследование проведено на коробке пере­ дач (КП) трактора ДТ-75, установленной на стенде с внешним силовым замыканием. Изу­ чено влияние разности шагов зацепления Afphr ведущего и ведомого колес, диаметрально­ го зазора AD в сопряжении зубчатое колесо-вал, окружной скорости v испытуемого коле­ са н внешнего крутящего момента Т на средний коэффициент динамичности КЛ1ШСр и среднюю удельную окружную силу IV,,ср. Значения Кпннхр и IV„C|) определяли как средние арифметические их значения для данного опыта. Принятая методика обеспечивала доста­ точно высокую точность определения Кд|шср и lV„tp. Относительная погрешность опреде­ ления Кюш ср < ±8,8 %, a Wv С|) < ± 9,46%. Принятые статистические методы обработки ре­ зультатов исследования позволили оценить степень тесноты одно- и многофакторных взаимосвязей рассмотренных параметров работы передачи с показателями их динамиче­ ской нагруженности, установить эти взаимосвязи и их достоверность.

Основные результаты исследований парных взаимосвязей КЛ1тф и IV„ср с Afpbr н AD, а также с v и Т приведены на рис. 13.2 и 13.3, а также в таблице 13.1.

При еср< 30%, F< FKp (для 5%-ного уровня значимости, п = 35, где п — число опытных точек, учитываемых в данном опыте, FKp = 1,5) можно принять, что найденное уравнение регрессии адекватно описывает фактическую взаимосвязь между рассматриваемыми фак­ торами:

где у { — расчетная зависимая переменная (у), определяемая для j-ro опыта по уравнению регрессии; S y — дисперсия значений у,- относительно у,; S yi)2 - дисперсия значений у, от­

носительно у (здесь у — среднее арифметическое значение у, для п опытов, 1 < i < п). Полученные экспериментальные данные позволили установить многофакторные ста­

тистические зависимости между основными характеристиками динамической нагружен­ ности зубчатого колеса (КД1|||ср, и ^ ср, Н/мм) и исследуемыми факторами (Afphr- .г,, мкм; AD - х4, мкм; v - хъ м/с; Т - х3, Н/мм). Были использованы экспериментальные данные, характерные для условий эксплуатации тракторных КП, такие же, как и при оценке зако­ нов распределения показателей нагруженности зубчатых колес КП. Расчеты, выполнен­ ные на ЭВМ по специальной программе, позволили сравнить для дайной зависимости шесть видов уравнений регрессии (полиномы первой, второй и третьей степеней и поли­ номы каждого вида с учетом парных взаимодействий независимых переменных), а также исключить несущественные члены уравнений связи.

Рис. 1 3 .2 . Влияние разности шагов зацепления МрЬг на коэффициент динамичности К и удельную динамическую нагрузку И^ср при v= 4,11 (Г); 6,2 (2); 6,77 (3) и 5,5 м/с (4)

Таблица 13.1

Характеристики одиофакторных взаимосвязей показателей динамической нагружениости передачи с параметрами се точности и режимами работы

Примечания.

1. Принятые обозначения: % - корреляционное отношение; т^ —коэффициент парной корреляции между значениями у и х, еср - средняя относительная ошибка уравнения связи; F —критерий Фишера адекватности модели;^ —показатсльдинамичсской пагруженпостн, рассматриваемый пдапной строке.

2.Значение % приведено для нелинейных, Гц,—для линейных взаимосвязей между изучаемыми факторами.

3.Вкаждой стронутаблицы приведены предельныезначенияЛл r^e^F .yn jw данной серии опытов.

Рис. 13.3. Влияние диаметрального зазора 40 в сопряжении колесо-вал на коэффициентдина­ мичности Кдин сриудельнуюдинамическую нагрузкуWVCf>при v =3,87 (/); 6,77 (2) и8,13 м/с (3)

В результате были получены следующие зависимости:

Ктшср= (1 228 324 - 907*3 + 1913лг4 + 1493 • Ю '1* 2 + 603 • 10"3х 2 -1171* 10'2* J-

В табл. 13.2 приведены коэффициенты множественной корреляции RYix...xk и ДетеР~ минации RliXj.'Xk а таюке критерии Фишера: F„ - для оценки адекватности модели и Fn - д л я оценки значимости Ry.Xj..jck иК1,х}..хк- Если - F a< Fm{„2. Fn >Fmi „2.то с уровнем значимости а и при о, = / ? и о 2 = л - р - 1 степенях свободы соответственно можно считать, что данное уравнение регрессии адекватно описывает рассмотренный процесс, а значения Ry.x . Xk и ...хк являются достоверными (здесь р - число коэффициентов уравнения регрессии; п - число опытов, по которым это уравнение получено, в данном случае р = 15, п - 200).

Таблица 13.2

Характеристики многофакторных взаимосвязей показателей динамической пагружснностн передачи с параметрами се точности и режимами работы

494 Глава 13

Анализ приведенных в табл. 13.2 данных позволяет сделать следующие основные выводы: 1. Установленные в результате исследований многофакторные уравнения регрессии (13.1) и (13.2) хорошо согласуются с экспериментальными данными и могут быть использо­ ваны для анализа и моделирования динамических процессов в зубчатых передачах автотрак­ торных коробок передач, подобных изученной, а также для оптимизации учитываемых в этих

зависимостях параметров точности зубчатых колес (A fpbn AD) и режимов их работы.

2. Исследованные факторы (Д/рЛг1 AD, v, Т), связанные полученными зависимостями (13.1) и (13.2) с Кп,ш ср и ср, позволяют учесть 74,6% дисперсии КЛ1Шср и 71% дисперсии Wp ср, т. е. объяснить большую часть изменений указанных характеристик динамической нагруженности зубчатых передач данного типа при их эксплуатации.

Полученные данные позволяют рассчитать значения /Слш| (.() и Wv ср, а также выбрать допустимые значения Afphr и ДD для зубчатых колес, работающих в условиях, подобных исследованным, исходя из допустимого уровня динамической нагруженности передачи. Для этого Moiyr быть использованы как зависимости Kmmcp и W„cp от Afphr и AD (см. табл. 13.1 и рис. 13.1 и 13.2), так и зависимости (13.1) и (13.2). Для данных условий, приняв в качестве допустимого /С1И|(ср = 1,35 [4], рациональными можно считать Afphr= -20+30 мкм и ДD = 90 мкм.

Учитывая вероятностный характер суммирования погрешностей шага зацепления ве­ дущего и ведомого зубчатых колес, можно в качестве допустимого значения принять для одного зубчатого колеса f ph= ±14 мкм, что соответствует для рассматриваемых колес при­ мерно 6-й степени точности по ГОСТ 1643-81. В настоящее время подобные колеса изго­ тавливают по нормам плавности, соответствующим, как правило, 7 -8 степеням точности по ГОСТ 1643-81.

13.3. Выбор маршрута обработки зубьев цилиндрических зубчатых колес

Наличие технологического наследования значений параметров качества цилиндриче­ ских зубчатых колес на основных операциях их обработки дает основание считать, что приемлемым с технической точки зрения можно считать такой процесс изготовления ко­ леса, который обеспечивает для каждого из нормируемых по чертежу готовой детали па­ раметра качества соблюдение следующего условия:

<13.3)

тдеКти о6 — общий коэффициент изменения параметра при реализации технологического процесса; K„Mui — коэффициент изменения данного параметра на i-ii операции; тп- число операций технологического процесса, на которых происходит обработка поверхности, ха­ рактеризуемой данным параметром качества.

где бщг - допуск на данный параметр качества в заготовке или на первой операции, где формируется поверхность (например, зубья колеса), которую характеризует данный пара­ метр качества; 5^ - служебный допуск на данный параметр по чертежу готового колеса.

(13.5)

где бдаг и б ,- допуски на данный параметр качества на предшествующей (i - 1) и данной (0 операциях, которые могут быть обеспечены рассматриваемыми методами обработки.

точность обработки зубчатого венца и качество поверхности зубьев, выбирают один или два варианта, исходя из технико-экономнческих соображений, состояния имеющегося оборудования, возможностей приобретения нового оборудования и других факторов.

Для выбранных вариантов маршрута обработки зубьев колеса производят подготовку и освоение производства и выбирают один процесс обработки, обеспечивающий требуе­ мое качество колес, необходимую производительность при минимальных затратах.

Требования к эубообрабатывающему оборудованию и инструменту при проектирова­ нии процесса обработки зубьев цилиндрических шестерен могут быть выбраны с учетом рекомендаций, приведенных в табл. 13.4.

Таблица 13.4

Рекомендуемые классы точности станков и инструмента при обработке зубьев цилиндрических зубчатых колес [5]

Примечание. При комбинировании норм разных степеней точности зубчатого колеса класс точно­ сти станка устанавливают исходя из норм кинематической точности и норм контакта на колесо, а класс точности инструмента - исходя из норм плавности для прямозубых нузких косозубых колес или норм контакта для широких косозубых колес.

13.4. Выбор комплекса требований к точности зубчатых колес на промежуточных операциях их обработки

1 3 .4 .1 . О бщ и е положения

Данный выбор следует производить на основании принятого маршрута обработки зубчатого венца (см. п. 13.3) с помощью табл. 13.5-13.11 и рис. 12.12-12.14. Эти рекомен­ дации получены с учетом эффекта технологического наследования показателей точности зубьев цилиндрических колес на основных операциях их обработки [1]. При отсутствии в табл. 13.5-13.11 и на рис. 12.12-12.14 информации о нормируемых по чертежу колеса — объекта производства - показателях точности зубьев выбор требований к этим показате­ лям следует производить согласно информации, приведенной в табл. 13.12-13.14 и в ГОСТ 1643-81.

При использовании табл. 13.5-13.11 и рис. 12.12-12.14 выбор требований к показате­ лям точности зубьев колес на промежуточных операциях их обработки следует выпол­ нять в следующей последовательности.

1.По чертежу готовой детали установить степень точности для каждого из нормируе­ мых показателей точности в готовом колесе.

2.Из таблиц 13.5-13.11 выбрать таблицу, соответствующую последней операции об­ работки зубьев (например, зубохопинговапию), и с ее помощью определить требования к нормируемым показателям точности на предшествующей операции. Из трех значений по­ казателя точности выбрать минимальное, соответствующее плохому состоянию оборудо­ вания, максимальное — хорошему или среднее — среднему (в скобках), рекомендуемые

вкачестве допустимых после предшествующей операции.

3.По найденному допустимому значению показателя точности (или его предельных отклонений) на предшествующей операции и ГОСТ 1643-81 определить допустимую степень точности колеса для каждого нормируемого показателя точности зубьев для предшествующей операции. В качестве допустимой степени точности колеса на пред­

шествующей операции следует принимать ближайшую большую степень точности по ГОСТ 1643-81, если допустимое значение показателя точности зубьев по табл. 13.5-13.11 будет расположено между допустимыми значениями этого показателя для двух соседних степеней точности колес по ГОСТ 1643-81.

4.Выполняя указанную процедуру последовательно от последней операции обработ­ ки зубьев колеса к первой, необходимо установить допустимые значения нормируемых показателей точности зубьев и их степени точности по ГОСТ 1643-81 для всех операций обработки зубьев колеса.

5.При выборе допустимых значений показателей точности на операции, предшест­ вующей ХТО, следует учитывать особенности конструкции колеса с помощью данных, приведенных на рис. 12.12-12.14, по методике, описанной в п. 13.4.2.

6.Определенные таким образом требования к точности зубьев на промежуточных операциях их обработки могут быть затем скорректированы с учетом различных техни­ ко-экономических соображений, в том числе на этапе освоения производства, на основе информации о фактических возможностях различных операций обработки зубьев.

Система управления качеством зубчатых колес

Таблица 13.5

Рекомендации по выбору требований к показателям точности цилиндрических зубчатых колес перед шлифованием зубьев коническим двусторонним кругом, мкм (модуль ш свыше 3,5 до 6,3 мм, ширина венца Ь до 40 мм)

Численное значение показателя точностидля требуемой степени точности но ГОСТ 1643-81 после 1или(|юиаииязубьси коническим двусторонним кругом

Примечание. Втаблице приведены допустимые значения показателен точности передданной опе­ рацией с учетом возможностей этой операции но их исправлению. Еслиданная операция выполняется после поверхностного упрочнения зубьев, указанные значения F{ Folrrдолжны быть уменьшены в 2-3 раза с учетом снимаемого припуска идопускаемых колебаний толщины упрочненного слоя зубьев готовых зубчатых колее ((5|, табл. 3.14 и 3.15).

Таблица 13.6

Рекомендации по выбору требований к показателям точности ци л и н д р и чески х зубчатых колее перед шлифованием зубьев червячным кругом, мкм (модуль т свыше 3,5 до 6,3 мм, ширина венца Ь до 40 мм)

Численноезначение показателя точностидля требуемой степени точности но ГОСТ 1643-81 после шлифования зубьев червячным кругом

При/нечапие. См. примечание к табл. 13.5.