Нормирование точности и технические измерения

точности монтажа. И зменяю т профили зубьев и их располо­ жение такж е температурные и силовые деформации.

Д ля компенсации неточностей изготовления и м онтаж а, си­ ловых и температурных деформаций используют зазор между нерабочими сторонами профилей зубьев, находящ ихся в за­ цеплении колес.

Боковой зазор определяют в сечении, перпендикулярном к направлению зубьев, в плоскости, касательной к основным цилиндрам (рис. 3.115).

Ш ирина впадины, превы ш аю щ ая толщ ину зуба, обеспечи­ вает не только компенсацию технологических погрешностей и деформаций, но и служит такж е для размещ ения между зубьями слоя смазки, которая при отсутствии зазоров вы дав­ ливалась бы в процессе работы.

В реверсивных передачах и передачах, работающих в стартстопном режиме, назначают минимальный боковой зазор, что позволяет предупреждать удары при перемене направления вращения или начале движ ения после остановки. Значитель­ ные зазоры назначают в передачах, работающих при высоких температурах, в открытых передачах с высоким риском за­ грязнения и т.д.

Нормы точности и виды сопряжений зубьев колес в передаче

Все требования к зубчатым колесам и передачам разделены на четыре группы и названы нормами точности.

Нормы точности на зубчатые колеса и передачи представ­ ляют собой комплекс требований к геометрическим и ф ункци­

331

ональным характеристикам зубчатого колеса и передачи для оценки их точности в отношении определенного эксплуатаци­ онного признака. К стандартным нормам точности относятся нормы кинематической точности, нормы плавности работы, нормы контакта зубьев и нормы бокового зазора.

Нормы кинематической точности устанавливают требования к таким параметрам колес и передачи, которые вызывают не­ точности передачи за полный оборот колеса, т.е. характеризую ­ щ им погрешности угла поворота колеса за один его оборот.

Нормы плавности относятся к таким параметрам колес и передач, которые такж е влияю т на кинематическую точность, но проявляю тся многократно за один оборот колеса, т.е. один или несколько раз на каж дом зубе. Эти требования имеют наибольшее значение для передач, работающих при высоких

Нормы контакта устанавливаю т требования к таким па­ раметрам колес и передач, которые определяют размеры по­ верхности касания зубьев сопрягаемых колес. Требования к контакту имеют особо важное значение для передач, которые передают большие нагрузки.

Нормы бокового зазора устанавливаю т требования к таким параметрам колес и передач, которые влияю т на размеры за­ зора по нерабочим профилям при наличии контакта по рабо­ чим профилям .

Первые три группы норм связаны с точностью передачи вращ ения, а четвертая - свободна от этой зависимости.

ГОСТ 1643-81 позволяет установить двенадцать степеней точности цилиндрических зубчатых колес и передач - с 1 по 12 в порядке убывания точности, хотя в настоящее время допуски и предельные отклонения параметров зубчатых колес и пере­ дач нормированы только для степеней точности 3...12. Степени 1 и 2 предусмотрены как перспективные, нормы на которые будут установлены с развитием технологии зубообработки.

Для каждой передачи (и зубчатого колеса) установлены до­ пуски или предельные отклонения, позволяющие назначать и контролировать нормы точности (степени точности) трех видов: кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев.

Допускается как назначение всех норм цилиндрических зубчатых колес и передач по одной степени точности так и

332

комбинирование разных степеней точности. При этом нормы плавности колес и передач могут быть не более чем на две степени точнее или на одну степень грубее, чем нормы кине­ матической точности. Степени точности по нормам контакта зубьев можно назначать не грубее, чем степень точности по нормам плавности работы.

Система допусков на зубчатые передачи устанавливает га­ рантированный боковой зазор jnmin , которым является наи ­ меньший предписанный боковой зазор, не зависящ ий от сте­ пени точности колес и передачи.

Д ля отдельно взятого зубчатого колеса боковой зазор рас­ сматривают как зазор между нерабочими профилями зубьев в воображаемом сопряжении рассматриваемого колеса с иде­ альным колесом при выдержанном номинальном межосевом расстоянии.

Независимо от назначаемых степеней точности устанавли­ вают виды сопряжений, которые определяют требования к гарантированному боковому зазору. ГОСТ 1643-81 устанав­ ливает для зубчатых колес и передач с модулем более 1 мм шесть видов сопряжений (А, В, С, D, Е, Н). Сопряжение вида В гарантирует минимальный боковой зазор, при котором ис­ ключается возможность заклинивания от нагрева стальной или чугунной передачи при разности температур колес и кор­ пуса 25 °С.

Установлено шесть классов отклонений межосевого рассто­ яния, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами от I до VI. Гарантированный боковой зазор в каждом сопряжении обеспечивается при соблюдении предусмотрен­ ных классов отклонений межосевого расстояния (для сопря­ жений Н жЕ -11 класс, для сопряжений В, С, D жА - классы III, IV, V и VI соответственно). Соответствие видов сопряжений и указанных классов допускается изменять.

Нормируют такж е допуск бокового зазора Tjn, определя­ емый разностью между наибольшим и наименьш им зазорами. По мере увеличения бокового зазора увеличивается Tjn. Уста­ новлено восемь видов допуска Tjn на боковой зазор: х, у , а, а, Ь, е, d, h. Видам сопряжений Н жЕ соответствует вид допуска Л, видам сопряжений В, С, D жА - соответственно Ъ, с, d жа.

Схема расположения полей допусков Т]п для приняты х ви­ дов сопряжений приведена на рис. 3.116.

С увеличением в сопряжении гарантированного бокового

333

зазора ;nmin обычно предусматривается возрастание вида до­ пуска зазора обозначаемого одноименной виду сопряжений строчной буквой (кроме вида допуска е). В большинстве слу­ чаев для зубчатых колес и передач рекомендуется поддержи­ вать определенное соответствие меж ду видом сопряжения, допуском бокового зазора и классом отклонения межосевого расстояния (табл. 3.34). Соответствие видов сопряжений и ви­ дов допусков Tjn допускается изменять, используя виды до­ пусков 2 , у, х.

Виды сопряжений а В С В Е И

Рис. 3.116. Виды сопряжений, гарантированные боковые зазоры

идопуски боковых зазоров

Врезультате увеличения температуры колес при работе передачи их размеры увеличиваю тся в большей степени, чем

фициенты линейного расш ирения материала колес и корпуса; Д^° и Д£° - отклонение температур колеса и корпуса от 20 °С; а - угол профиля исходного контура.

334

Таблица 3.34 Рекомендуемое соответствие между видом сопряжения,

допуском бокового зазора и классом отклонения межосевого расстояния

Деформацию от нагрева определяют по нормали к профи­ лям. Боковой зазор, обеспечивающий нормальные условия смазки, ориентировочно принимают в пределах от 0 , 0 І 7 п п (для тихоходных кинематических передач) до 0,03нгп (для вы соко­ скоростных передач).

Погрешности изготовления и сборки колес учитывают при определении наибольшего бокового зазора. Разность между наибольшим и гарантированным зазорами долж на быть до­ статочной для компенсации влияния технологических по­ грешностей.

Реальный боковой зазор в передаче зависит от вида сопря­ жения, устанавливающего минимальное значение зазора, от допуска зазора, ограничивающего рассеяние зазора между минимально гарантированным и максимально допустимым значениями, а такж е от соблюдения межосевого расстояния в передаче, рассеяние которого ограничивается выбранным классом точности.

Нормирование т очност и зубчатых колес и передач

Для полной оценки точности геометрических параметров зубчатых колес необходимо обеспечить их контроль по всем нормам (с использованием показателей кинематической точ­ ности, плавности работы, контакта зубьев и бокового зазора в передаче). С этой целью разработаны и регламентированы стандартом так называемые контрольные комплексы пока­ зателей, обеспечивающие проверку соответствия зубчатого колеса всем установленным нормам. Примеры контрольных комплексов приведены в табл. 3.35.

335

Таблица 3.35 Контрольные ком плексы для зубчатых колес

затели, необходимые для контроля зубчатого колеса по всем назначенным нормам точности, причем все стандартные ком­ плексы равноправны. Для контроля каждой из норм точности может быть выбран либо комплексный показатель, либо част­ ный комплекс, характеризую щ ий именно эту норму точности.

Например, в контрольный комплекс может входить ком­ плексны й показатель кинематической точности F' ir, либо частные комплексы из элементарных показателей кинемати­

установленных стандартом обозначений, показатели точности зубчатых колес и передач представляют собой реальные зна­ чения соответствующих характеристик, получаемые в ходе измерительного контроля (об этом свидетельствует буква г в конце подстрочного индекса). Установленные стандартом нор­ мы (предельно допустимые значения или допуски) для зубча­ тых колес или передач с соответствующими номинальными параметрами и определенной степенью точности обозначаются таким и же литерами с индексами, но без последней в индексе буквы г, например, F ' F p, Fph, Fr, F vW.

Выбор метода контроля зависит от технологии производ­ ства зубчатых колес и состояния зубообрабатывающего обо­ рудования. Согласно положению стандарта если изготовитель существующей системой контроля технологического процесса обеспечивает требуемую точность изготовления и сборки зуб­ чаты х колес, то непосредственный их контроль, а такж е кон­ троль передач по всем показателям установленного контроль­ ного комплекса не являю тся обязательными.

336

Если зубчатые колеса по точности соответствуют требовани­ ям установленных норм, контроль зубчатой передачи в сборе необязателен; если собранная передача по точности отвечает требованиям назначенных норм, контроль точности зубчатых колес не является необходимым.

Выбор контрольного комплекса зависит от масштабов про­ изводства, требуемой точности и типоразмеров изготовля­ емых зубчатых колес, наличия зубоизмерительных средств, а такж е от назначения проверяемых зубчатых колес. Следует учитывать и двоякую цель измерений: во-первых, контроль изготовленных колес предназначен для вы явления и изъятия бракованных деталей (приемочный контроль), а во-вторых, результаты измерений зубчатых колес могут быть использо­ ваны для оперативного вмеш ательства в управление произ­ водством и корректировки технологических процессов.

При приемочном контроле зубчатых колес в соответствии с основным следствием из принципа инверсии (необходимость соблюдения единства баз) рекомендуется использовать в каче­ стве измерительной базы конструкторскую (монтажную) базу, т.е. поверхность, определяющую положение зубчатого колеса в собранном узле или механизме. Д ля соблюдения этих усло­ вий при приемочном контроле в качестве измерительной базы желательно воспроизвести рабочую ось колеса - его основ­ ную конструкторскую базу, а сам контроль осуществлять в однопрофильном зацеплении с ответным или с контрольным зубчатым колесом. Понятно, что такие требования не всегда реализуемы и их соблюдение обеспечивает возможности изм е­ рения ограниченной номенклатуры показателей.

Хотя в стандарте указано, что все контрольные комплексы являются равнозначными, однако при выборе контрольного комплекса для готовых зубчатых колес следует отдавать предпо­ чтение не частным комплексам, а комплексным показателям.

Поэлементный контроль геометрических показателей зуб­ чатых колес имеет определенные достоинства. Выбор поэле­ ментных показателей точности вместо комплексны х может быть обусловлен относительной простотой и дешевизной средств измерений по сравнению с приборами для измерения комплексных показателей. Кроме того, средства измерений поэлементных показателей в ряде случаев значительно удобнее при выявлении конкретных технологических погрешностей (в том числе с целью подналадки технологического процесса).

337

Поэтому при контроле точности технологических процессов чащ е выбирают поэлементные показатели (параметры), непо­ средственно связанные с технологическими источниками по­ грешностей. Поэлементные измерения показателей точности зубчатых колес можно осущ ествлять непосредственно на тех­ нологическом оборудовании или на рабочем месте около него. Некоторые параметры зубчатого колеса можно измерять, не снимая колеса со станка.

Основные показатели кинематической точности

Кинемат ической погрешностью колеса F 'jr называется разность между действительным (измеренным) и номиналь­ ным (расчетным) углами поворота зубчатого колеса на его ра­ бочей оси, ведомого точным (идеальным) измерительным зуб­ чатым колесом, при номинальном взаимном положении осей вращ ения этих колес. В ы раж ается эта погрешность в линей­ ны х величинах длиной дуги делительной окружности.

Кинемат ической погрешностью передачи F \ог называется разность между действительным и номинальным углами по­ ворота ведомого зубчатого колеса передачи.

Приборы для измерения кинематической погрешности на­ зывают кинематомерами или приборами для комплексного однопрофильного контроля (измерения). Результаты измере­ ния регистрирую тся в виде кривой (рис. 3.117). Применение кинематомеров наиболее целесообразно для проверки высоко­ точных пар, исследования новых и действующих технологи­ ческих процессов, комплексной оценки качества выпускаемой продукции.

Рис. 3.117. Кривая кинематической погрешности: F ir - кинематическая погрешность зубчатого колеса

338

Накопленной погрешностью k шагов Fpkr называется наи ­ большая разность действительных значений кинематической погрешности зубчатого колеса при номинальном повороте на k целых угловых шагов (рис, 3.118),

ф

Рис. 3.118. Оценка накопленной погрешности шага

Н акопленной погрешностью шага зубчатого колеса Fpr на­ зывается наибольш ая алгебраическая разность значений на­ копленных погрешностей в пределах зубчатого колеса.

Погрешностью обката Fcr называется составляю щ ая к и ­ нематической погрешности зубчатого колеса, определяемая при вращ ении его на технологической оси и при исклю чении циклических погрешностей зубцовой частоты и кратны х ей более высоких частот. Погрешность обката может определять­ ся как погрешность кинематической цепи деления зубообра­ батывающего станка. Под технологической осью зубчатого колеса понимается ось зубчатого колеса, вокруг которой оно вращается в процессе окончательной обработки зубьев по обе­

тельными значениями длины общей нормали в пределах всего зубчатого венца контролируемого колеса.

При этом длиной общей нормали зубчатого колеса W назы ­ вается расстояние между двумя параллельными плоскостями, касательными и двум разноименным активным боковым по­ верхностям зубьев колеса.

Измерение колебания длины общей нормали проводится любым прибором, имеющим измерительные поверхности в виде параллельных плоскостей.

339

Наиболее распространенными приборами для измерения длины общей нормали являю тся зубомерные микрометры и специальны е приборы с отсчетной головкой - нормалемеры. В этих приборах имеются измерительные губки с параллель­ ными плоскостями.

Колебанием измерительного межосевого расстояния за обо­ рот колеса Fir называется разность между наибольшим и наи­ меньш им действительными (измеренными) межосевыми рас­ стояниями при двухпрофильном зацеплении измерительного зубчатого колеса с проверяемым, при повороте последнего на полный оборот (комплексная радиальная погрешность). Изме­ рение относят к двухпрофильному контролю и применяют в крупносерийном и массовом производстве.

Радиальным биением зубчатого венца Frr называется наи­ больш ая (в пределах зубчатого колеса) разность расстояний от его рабочей оси до делительной прямой элемента нормального исходного контура (зуба или впадины), условно наложенного на профиль зубьев колес. В ы являемы е результаты характери­ зуют дискретные значения колебаний измерительного меж ­ осевого расстояния за оборот, или дискретные значения ради­ альной составляю щ ей кинематической точности колеса.

Измерение осущ ествляется как и измерение радиального биения цилиндрических деталей, но со специальным наконеч­ ником, касаю щ имся таких точек зуба или впадины, которые обрабатывались одновременно. Наиболее часто используются наконечники в виде конуса с углом 40° (соответствует углу исходного контура колеса).

Измерение радиального биения проводят специальным при­ бором в мелкосерийном производстве колес и после предвари­ тельной операции зубонарезания в производствах всех видов.

Нормирование параметров плавности работы

Ц иклические погрешности, многократно проявляемые за один оборот колеса, определяют плавность работы зубчатой передачи. Наиболее совершенным способом выделения цикли­ ческих погрешностей является гармонический анализ резуль­ татов измерения кинематической погрешности.

Под циклической погрешностью передачи fzkor (рис. 3.119, а)

и зубчатого колеса fzkr (рис. 3.119, б) понимают удвоенную амплитуду гармонической составляющей кинематической по­ греш ности соответственно передачи или колеса. Д ля ограниче­

340