Контроль точности зубчатых колес

Содержание

Введение…………………………………………………………………………....3

1 Контроль точности цилиндрических зубчатых колес………………………...5

2 Современные тенденции в конструкции зубчатых колес и технология их обработки………………………………………………………………………….16

3 Зубоизмерительные машины…………………………………………………..20

Заключение………………………………………………………………………..31

Список литературы……………………………………………………………….32

Приложение А (обязательное) Справка об анализе  литературы …………… .33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

      В большинстве современных изделий, выпускаемых предприятиями машиностроения и приборостроения, используются зубчатые передачи, которые в конструктивном, технологическом и метрологическом отношении являются одними из наиболее сложных элементов машин и механизмов. Рост требований к качеству зубчатых колес приводит к непрерывному совершенствованию и усложнению методов их проектирования, технологий изготовления, средств и методов контроля.

      Использование зубчатых колес по видам передач можно оценить примерно следующим образом: цилиндрические зубчатые колеса с внешними зубьями – 85…90% от общего количества, из них около 97% - прямозубые; цилиндрические колеса с внутренними зубьями, в основном прямозубые – 3…4%; конические прямозубые – 6…7%; конические с круговыми зубьями - около 1% [2].

       Высокое качество зубчатых и червячных передач можно обеспечить при применении современных методов и средств контроля, а также технического контроля на протяжении технологического цикла изготовления, - начиная с заготовки и кончая финишными операциями и сборкой. Для обеспечения взаимозаменяемости и надежности работы зубчатых и червячных передач погрешности изготовления зубчатых колес, червяков и передач ограничены допусками, установленными стандартами.

        При изготовлении червяков, зубчатых и червячных колес их подвергают производственному, выборочному и приемочному контролю.

        Производственный контроль осуществляется оператором или наладчиком непосредственно на производственном участке около станков на простейших, быстродействующих приспособлениях или приборах. Обычно контролируют длину общей нормали, размер по роликам (шарикам), толщину и высоту зубьев, колебание измерительного межосевого расстояния (угла) за оборот и на одном зубе, пятно контакта в паре с измерительным (сопряженным) колесом и т.д. Визуально определяют параметр шероховатости поверхности на профилях зубьев. Эти параметры контролируют периодически для оценки правильности работы станков, точности установки заготовки и износа режущего и правящего инструмента. Контролируют два первых зубчатых колеса с каждого станка в начале смены, после замены инструмента, подналадки станка, а также через каждые 1…2 ч работы станков [3].

         Выборочный контроль проводят контролеры с помощью приборов в специальных помещениях, расположенных на участке изготовления зубчатых колес или рядом с ним. Выборочный контроль заключается в систематическом поэлементном контроле зубчатых колес в процессе обработки, своевременном выявлении производственных неполадок с целью их оперативного устранения.

Кроме того, контролируют погрешности профиля и направления зуба, отклонение шага, накопленную погрешность шага, биение (радиальное) зубчатого венца, форму и расположение пятна контакта, размер зубьев, боковой зазор, уровень шума и т.д.

         Приемочный контроль осуществляют после термической обработки и шлифования баз. На этой стадии у каждого колеса проверяют базы (отверстия, торцы и шейки) после шлифования и параметры зубьев. Основные контролируемые параметры зацепления и средств для контроля выбирает завод-изготовитель зубчатых колес. Например, у зубчатых передач легковых, грузовых автомобилей основным параметром оценки качества является плавность зацепления и бесшумность работы.

Зубчатые  колеса в приборостроении, работающие с минимальным боковым зазором, изготовляют с жесткими допусками  по отклонению шага зубьев и биению зубчатого венца. Для колес обычной  точности при малом выпуске комплексный двухпрофильный контроль является достаточным средством проверки качества [2].

 

       1 Контроль точности цилиндрических зубчатых колес

        Для обеспечения высококачественного зацепления зубьев и взаимозаменяемости цилиндрических зубчатых передач погрешности их изготовления ограничены допусками по ГОСТ 1643. Стандартом установлено 12 степеней точности, более точные колеса имеют первые номера, менее точные - последние. Для 1 и 2-й степеней допуски еще не разработаны. Каждая степень содержит три нормы - кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев в передаче, а также шесть видов сопряжений и восемь видов допусков на боковой зазор. Стандарт допускает комбинирование степенями точности по трем видам норм с определенными ограничениями. Каждая норма точности (кинематическая, плавности работы и пятна контакта), а также сопряжение по боковому зазору имеют несколько измеряемых параметров (табл. 1), которые являются равноправными. Завод-изготовитель может выбирать измеряемые параметры в зависимости от условий работы передачи, применяемых измерительных средств, размеров зубчатых колес, их степени точности и т.д. [3].

Нормы	Измеряемый параметр	Обозначение	Степень точности	Наибольшие размеры, мм	Номинальный модуль, мм
Кинематической точности	Кинематическая погрешность колеса	F’ir	3…8	L = 7200	1...25
	Накопленная погрешность шага колеса	FPr	3…8	L = 4584	1...25
	Накопленная погрешность Л шагов	FPkr	3…8	L = 7200	1...25
	Радиальное биение зубчатого венца	Frr	3…12	d=6300	1...55
	Колебание длины общей нормали	FuWr	3…8	d=1600	1...40

Таблица 1 -  Основные измеряемые параметры  цилиндрических зубчатых колес.

Окончание таблицы 1

Нормы	Измеряемый параметр	Обозначение	Степень точности	Наибольшие размеры, мм	Номинальный модуль, мм
Плавности работы	Местная кинематическая погрешность  колеса	fir’	3…8	d =6300	1...25
	Погрешность профиля зуба	ffr	3…8	d = 6300	1...25
	Отклонение шага зацепления	fPbr	3…12	d = 6300	1...55
	Отклонение шага	fPtr	3…12	d=6300	1...55
	Колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе	fir”	5…12	d =1600	1...16
Контакта зубьев	Погрешность направления зуба	Fb r	3…12	b = 1250	1...55
	Суммарное пятно контакта	-	3…11	b = 1250	1...55

Бокового зазора	Гарантированный боковой зазор	jn min	3…12	aW =4000	1...55
	Наименьшее отклонение толщины зуба	Ecs	3…12	d=6300	1...55
Обозначения: d – делительный диаметр; L – длина дуги делительной окружности; b – ширина зубчатого венца или  полушеврона; aW – межосевое расстояние.

 

          Кинематическая погрешность колеса F’_ir разность между действительным и номинальным (расчетным) углами поворота зубчатого колеса 1 (рисунке 1,а) на его рабочей оси, ведомого измерительным зубчатым колесом 2 при номинальном взаимном положении осей вращения этих колес. Наибольшую кинематическую погрешность измеряют на приборе в однопрофильном зацеплении за один оборот проверяемого колеса. В качестве измерительного зубчатого колеса используют сопряженное или точно изготовленное зубчатое колесо. Погрешность проверяемого зубчатого колеса вызывает периодическое ускорение или замедление его вращения [2].

Рисунок 1.1 -Схемы измерения цилиндрических зубчатых колес.

        Накопленная погрешность шага колеса F_Pr — наибольшая алгебраическая разность значений накопленных погрешностей окружных шагов в пределах зубчатого колеса (рисунок 1.1, б). Она определяется расчетом результатов измерений окружных шагов по всей окружности зубчатого колеса.

При контроле накопленной погрешности  шага у зубчатых колес с большим  числом зубьев можно производить  измерения через три - пять зубьев, что значительно ускоряет процесс  контроля.

        Накопленная погрешность k шагов F_Pkr - наибольшая разность диcкретных значений кинематической погрешности зубчатого колеса при номинальном его повороте на А целых угловых шагов. На рисунке 1.1, б приведена схема возникновения накопленной погрешности F_Pkr трех окружных шагов Р_t, следующих друг за другом [3].

        Радиальное биение зубчатого венца F_rr - разность действительных предельных положений исходного контура в пределах зубчатого колеса (от его

 рабочей оси). Радиальное биение определяют по наибольшей разности

положений измерительного наконечника  индикатора, который вводится последовательно  во все впадины зубьев, расположенных в любом торцовом сечении оси колеса. Чаще всего в качестве измерительного наконечника применяют шарик 1 (рисунке 1.2, а) или конус 2. Размеры наконечника выбирают таким образом, чтобы его контакт с боковыми поверхностями зубьев происходил вблизи делительной окружности.

 

 

Рисунок 1.2- Схемы измерения радиального биения (а), длины общей нормали (б), колебания измерительного межосевого расстояния (в) и профиля зуба (г).

        Колебание длины общей нормали F_uWr - разность между наибольшей и наименьшей действительными длинами общей нормали в одном и том же зубчатом колесе. Действительная длина общей нормали W (рисунке 1.2, б) представляет собой отрезок прямой, расположенный касательно к основной окружности диаметром d_b, между двумя разноименными боковыми поверхностями зубьев. Контроль колебания длины общей нормали проводят на измерительных центрах или вручную микрометрами с измерительными

поверхностями, охватывающими несколько зубьев. Результаты измерений позволяют оценить толщину зуба и припуск под последующую обработку зубьев шевингованием, шлифованием и другими методами.

       Колебание измерительного межосевого расстояния за оборот колеса F_ir”— разность между наибольшим и наименьшим действительными межосевыми расстояниями при двухпрофильном зацеплении измерительного зубчатого колеса 2 (рисунке 1.2, в) с контролируемым зубчатым колесом 1 при повороте последнего на полный оборот. Вследствие неточности проверяемого зубчатого колеса при взаимном обкате под давлением пружины 4 происходит

изменение межосевого расстояния A_a”, которое фиксирует индикатор 3. На колебание измерительного межосевого расстояния оказывают влияние погрешности профиля, отклонения шага и толщины зуба, радиальное биение и другие неточности зубьев (см. таблицу 2). При контроле в одно- и двухпрофильном зацеплении точность измерительного зубчатого колеса имеет большое значение, ее определяют в зависимости от точности проверяемых зубчатых колес [1].

Таблица 2 – Зависимость степени точности измерительного колеса от проверяевого

Степень точности проверяемого колеса	4…5	6…7	8…9	10…12
Степень точности измерительного колеса	Точнее 3	3…4	4…5	5…6

 

        Местная кинематическая погрешность колеса f_ir’ — наибольшая разность между местными соседними экстремальными (минимальными и максимальными) значениями кинематической погрешности зубчатого колеса в пределах его оборота (см. рисунок 1.1, а)[3].

        Погрешность  профиля зуба f_fr - расстояние по нормали между двумя ближайшими друг к другу номинальными торцовыми профилями зуба, между которыми размещается действительный торцовый активный профиль зуба зубчатого колеса. Погрешность профиля измеряют с помощью эвольвентомеров или измерительных центров. Теоретически точный эвольвентный профиль 3 (рисунок 1.2, г) зубьев, записанный измерительным прибором в увеличенном масштабе представляет собой прямую линию 1. Как правило, эвольвентный профиль 4 имеет отклонения от теоретической точной формы в «+» или «-» и его форма изображается в виде кривой линии 2. Диаметры N_a и N_f ограничивают активную линию профиля соответственно на головке и ножке зуба на длине измерения L_a.

        Многие производители цилиндрических зубчатых колес для более точной оценки погрешности профиля f_fr рассматривают ее состоящей из погрешности формы профиля f_fa и угла профиля f_Ha . Наряду с числовыми значениями погрешностей профиля зубьев очень важна также аналитическая оценка графически записанной формы профиля: длины активной линии профиля и его угла, наличия необходимых модификаций, волнистости и т.д.

        Отклонение  шага зацепления f_Pbr - разность между действительным и номинальным шагами зацепления (см. рисунок 1.1, б). Перед измерением прибор устанавливают на номинальное значение шага зацепления и контролируют отклонения каждого шага от этого значения.