О контрольных размерах зубчатых колёс и боковом зазоре. Виды сопряжений зубьев колес в передаче При измерении бокового зазора зубчатых передач используют

Сборка зубчатых передач

В технологическом оборудовании применяются зубчатые передачи 7, 8, 9 и 10-й степени точности, которая задается в зависимости от скорости вращения и типа передачи. В зависимости от рабочей скорости различают тихоходные (окружная скорость до 3 м/с); среднескоростные (окружная скорость 3—5 м/с); быстроходные (окружная скорость свыше 15 м/с) зубчатые передачи. При скорости вращения v = 6—10 м/с применяют прямозубые колеса 7-й или косозубые 8-й степени точности, при v = 2 м/c — прямозубые колеса 9-й степени точности, а в тихоходных передачах — колеса 10-й степени точности.

К зубчатым колесам, поступающим на сборку, и зубчатым передачам предъявляются следующие требования:

— точность изготовления зубчатых колес должна соответствовать требованиям государственных и отраслевых стандартов;

— биение колес (радиальное, торцовое) должно находиться в пределах, установленных техническими условиями для данной передачи;

— зубья колес при контроле на краску должны иметь поверхность контакта, составляющую не менее 0,3 длины и 0,6—0,7 высоты зуба;

— между зубьями колес должен быть зазор, величина которого определяется степенью точности передачи;

— оси валов под зубчатые колеса должны быть взаимно параллельны (для цилиндрической передачи) или взаимно перпендикулярны (для конической зубчатой передачи) и лежать в одной плоскости.

Сборка цилиндрических зубчатых передач. Технологический процесс сборки зубчатой передачи включает в себя следующие основные операции: сборку зубчатого колеса, если в собираемой конструкции предусмотрена установка составных зубчатых колес; установку и закрепление зубчатых колес на валах; монтаж валов с зубчатыми колесами в корпусе; проверку и регулировку зацепления; контроль

Сборка составного зубчатого колеса включает на-прессовку зубчатого венца 1 (рис. 6.33) на ступицу 2 до упора в бурт, обеспечивающего фиксацию венца в осевом направлении относительно диска ступицы, и фиксацию венца от поворота вокруг оси ступицы с помощью стопорных винтов 3 (рис. 6.33, а) или презонных болтов 4 (рис. 6.33, б).

Рис. 6.33. Составное зубчатое колесо с фиксацией зубчатого венца стопором (а) или болтами (6): 1 — зубчатый венец; 2— ступица; 3 — стопорный винт; 4 — болт

Собранная зубчатая передача должна быть испытана на холостом ходу и под нагрузкой и обеспечивать плавность и бесшумность работы, а также умеренный нагрев подшипниковых опор.

Во избежание перекоса и облегчения напрессовки зубчатый венец рекомендуется нагревать в масляной ванне или токами высокой частоты до 150 °С и вначале закреплять его на диске ступицы временными болтами, диаметр которых должен быть меньше диаметра постоянных болтов 4.

После этого проверяют биение зубчатого венца и по результатам проверки при необходимости контролируют его положение относительно ступицы, например, проточкой торцовой поверхности диска ступицы или сопрягаемой с ней поверхности зубчатого венца. При обеспечении требуемой точности его установки последовательно заменяют все временные болты постоянными, затягивая их динамометрическим ключом. После установки постоянных болтов или стопорных винтов окончательно проверяют радиальное биение зубчатого венца.

Установка зубчатых колес . Зубчатые колеса устанавливают на валы с помощью пресса и специальных приспособлений. Эту операцию выполняют также с тепловым воздействием на детали, нагревая колесо или охлаждая вал. Посадочные поверхности шейки вала и отверстия в зубчатом колесе не должны иметь дефектов в виде забоин, трещин и т.п.

Кроме искажения профиля зубчатого венца, типичными дефектами сборки являются: качание зубчатого колеса на шейке вала (рис. 6.34, а), радиальное (рис. 6.34, б) и торцовое (рис. 6.34, в) биения зубчатого колеса; неплотное прилегание его торца к упорному буртику вала (рис. 6.34, г). Радиальное биение зубчатого колеса проверяют индикаторами по диаметру начальной окружности, а торцовое — по торцовой поверхности. Для проверки вал с зубчатым колесом устанавливают на призмах или в центрах.

Рис. 6.34. Погрешности установки зубчатого колеса на валу: а — качание на шейке вала; б — радиальное биение; в — торцовое биение; г — неплотное прилегание к упорному буртику

Радиальное и торцовое биение колеса проверяют с помощью индикаторного приспособления (рис. 6.35). Вал 5 с зубчатым колесом 4 устанавливают в центрах приспособления. Поворачивая от руки вал и перекладывая контрольный валик 3 по впадинам зубьев, с помощью индикатора определяют радиальное биение зубчатого венца, равное разнице в показаниях индикатора в пределах полного оборота колеса. Далее, к торцу обода зубчатого колеса подводят ножку индикатора 1 и, поворачивая колесо, определяют его торцовое биение. Если оно больше допускаемого, то колесо переустанавливают на валу с поворотом относительно его оси на некоторый угол (при установке колеса на шлицах) и повторяют проверку биения. Эта операция может повторяться многократно для выявления положения колеса, при котором его биение минимально.

Рис. 6.35. Схема приспособления для измерения радиального и осевого биения зубчатого колеса: 1 — индикатор; 2 — индикаторная стойка; 3 — валик контрольный; 4 — контролируемое зубчатое колесо; 5 — вал; б — центр

Контрольный валик 3 имеет диаметр, равный 1,68m (где m — модуль), что обеспечивает касание валика по начальной окружности колеса. Обычно радиальное биение для колес 7-й степени точности допускается 0,03—0,08 мм, а торцовое биение — 0,04—0,08 мм на 100 мм диаметра колеса.

На условия работы зубчатых колес существенно влияет расположение ведущего и ведомого валов в корпусе. Для обеспечения геометрически правильного зубчатого зацепления оси валов должны быть взаимно параллельными (рис. 6.36). Расстояние L (мм) между ними

L = m(z 1 + z 2 )/2,

где m — модуль колес, мм; z 1 и z 2 — число зубьев соответственно на ведущем и ведомом колесах.

Рис. 6.36. Схема контрольного приспособления: 1, 3 — оправки; 2 — штихмас; 4— индикатор; 5 — штангенциркуль; D, D 1 —диаметры оправок;Ɩ 1, Ɩ 2 — расстояния между оправками; L — межосевое расстояние

Межосевое расстояние может быть больше (но не меньше) расчетного (номинального) значения на величину ΔL = am (мм) (раздвижка осей), где а — числовой коэффициент, который в зависимости от окружной скорости и межосевого расстояния находится в пределах 0,015—0,04. Меньшие значения коэффициента а соответствуют более высоким окружным скоростям и небольшим межосевым расстояниям (50—200 мм).

Зная разницу в расстояниях L 1 и L 2 между осями отверстий, измеренных в двух плоскостях при расстоянии t (мм) между ними (рис. 6.37), определяют непараллельность осей между собой.

Разность значений межосевого расстояния на длине 1 м не должна превышать допуска на раздвижку осей, т.е.

L 1 - L 2=Δ Lt/1000

Измеряя, например, в тех же плоскостях, с помощью индикатора 4 (см. рис. 6.36) расстояния от основания корпуса до осей отверстий, определяют угол скрещивания осей.

Рис. 6.37. Схема проверки параллельности осей валов: L 1 L 2 — межосевые расстояния между валами; t— расстояние между плоскостями измерений

Если расстояние между осями зубчатых колес меньше или больше допускаемого, то этот дефект устраняется при соответствующей конструкции узла выпрессовкой неправильно запрессованных втулок и последующей запрессовкой и расточкой новых втулок. Для обеспечения требуемого межосевого расстояния иногда необходима расточка отверстия новой втулки эксцентрично ее наружной поверхности.

Проверка бокового и радиального зазоров между зубьями . При монтаже зубчатых передач необходимо обеспечить определенный боковой зазор в зацеплении, правильный контакт зубьев по боковым поверхностям и радиальный зазор во впадинах зубьев.

Боковой зазор необходим для создания нормальных условий смазки зубьев, компенсации погрешностей изготовления, монтажа и температурной деформации элементов передачи. При недостаточном зазоре температурные деформации зубчатых колес в радиальном направлении вызывают выдавливание смазки и быстрое изнашивание зубьев, дополнительное нагружение подшипников и изгиб валов. Это проявляется в виде более интенсивного шума, создаваемого зубчатой передачей (гудение, скрип). При увеличенном боковом зазоре взаимодействие зубьев носит более динамичный (ударный) характер, что может быть причиной их быстрого изнашивания или поломки.

Допускаемая величина зазоров зависит от модуля и степени точности зубчатых колес. Зубчатые колеса необходимо заменять при боковом зазоре Δ б = b"m, где b "— коэффициент, учитывающий допустимый износ зубьев колес; b" = 0,15—0,25 для колес 7-й и 8-й степеней точности; b"= 0,2—0,4 для колес 9-й и 10-й степеней точности; в исключительных случаях для тихоходных колес допускается b" = 0,5.

Боковой зазор между зубьями измеряют непосредственно щупом, через угол поворота одного из зубчатых колес в пределах бокового зазора или с помощью свинцовой проволоки.

В первом случае шестерни прижимают поверхностями зубьев друг к другу, как показано на рис. 6.38, и щупом измеряют образовавшийся зазор Δ б между их свободными боковыми поверхностями. При отсутствии свободного доступа к торцам зубьев для измерения бокового зазора щупом, применяют второй способ. В этом случае одно из зубчатых колес стопорят (рис. 6.39), а на валу другого колеса закрепляют рычаг 1, который контактирует со штоком индикатора 2, закрепленного на корпусе К редуктора.

Рис. 6.38. Схема расположения радиального (Др) и бокового (Дб) зазоров в цилиндрической зубчатой передаче

Рис. 6.39. Схема измерения бокового зазора индикаторным устройством: 1 — рычаг; 2 — индикатор

Поворачивая это колесо в пределах бокового зазора из одного крайнего положения в другое, определяют величину бокового зазора Δ б (мм) через показание С индикатора, приведенное к радиусу начальной окружности зубчатого колеса: Δ б =d 1 C/L, где d 1 —диаметр начальной окружности поворачиваемого зубчатого колеса, мм; L — длина рычага до точки контакта со штоком индикатора, мм. Достоинством этого способа является возможность измерять боковой зазор в передаче без разборки механизма.

Боковой и радиальный зазоры в зубчатой передаче можно определить также по оттиску, который получают, прокатывая свинцовую проволоку между зубьями при вращении зубчатых колес. Измеряя затем микрометром толщину деформированных участков проволоки, определяют соответствующие зазоры между зубьями. Преимуществами этого способа являются простота осуществления и высокая точность измерения зазоров, поэтому он широко применяется на практике.

Допускаемые колебания боковых зазоров указываются в технических условиях на сборку узлов после ремонта. Для передач, собранных из новых зубчатых колес, допускаются следующие зазоры:

— боковой зазор Δ б = bm, где b = 0,02—0,1 — коэффициент, зависящий от окружной скорости и типа передачи;

— радиальный зазор Δ р = (0,15—0,3)m.

Величины радиального и бокового зазоров зависят от точности обработки зубчатых колес и погрешности межцентрового расстояния (раздвижки осей). Например, для эвольвентной зубчатой передачи с углом зацепления 20° влияние раздвижки осей ΔL на величину бокового зазора выражается зависимостью Δ б = 2ΔLsin20° = 0,684am.

Наименьший боковой зазор в зацеплении Δ б = 12

Нагревание зубчатого механизма в процессе работы сопровождается изменением диаметров зубчатых колес и расстояния между осями валов, что влияет на величину зазоров, образованных при сборке зубчатой передачи. Однако это влияние можно не учитывать, так как коэффициенты линейного расширения материалов корпуса и зубчатых колес имеют близкие значения.

Если зазор в зубчатом зацеплении не соответствует требованиям технических условий или зубчатые колеса вращаются с периодическим заклиниванием, то передачу необходимо разобрать, подогнать зубчатые колеса или заменить их новыми и снова произвести сборку.

При контроле величины зазора возможны следующие случаи.

1.Недостаточная величина зазора между зубьями. Причиной этого могут быть зубья, изготовленные полнее на одном или обоих зубчатых колесах. В этом случае необходимо колеса заменить.

2.Зазор в зубьях больше допускаемого. Это возможно, если толщина зубьев на одном или обоих зубчатых колесах меньше допускаемой или увеличено расстояние между осями зубчатых колес. Погрешности устраняются так же, как указано раньше.

3.Зазор в зубьях неравномерный. В этом случае определяется визуально наихудшее положение, например, наименьший зазор, после чего зубчатые колеса расцепляются, одно из них поворачивается на 180° и колеса снова сцепляются. Если после этого зацепление не изменилось, то причину следует искать во втором зубчатом колесе. Если же зазор стал больше, то причина — в первом зубчатом колесе, и его необходимо заменить.

4.Неравномерная толщина зубьев одного зубчатого колеса или эксцентричность осей начальной окружности зубьев или втулки зубчатого колеса.

5.Зубчатое колесо при зацеплении имеет биение по торцу зуба. Этот дефект возникает при перекосе оси отверстия колеса и легко выявляется индикатором. Если же зуб колеса зацепляется неправильно (утоплен в направлении торца) и при проворачивании колеса на 180° положение не меняется, то имеет место перекос в корпусе оси гнезда втулки, несущей вал зубчатого колеса. Эта погрешность исправляется путем запрессовки новой втулки и последующей ее расточки.

Проверка качания колес относительно вала . Зубчатые цилиндрические колеса, неподвижно установленные на валу, не должны иметь качаний (рис. 6.40), превышающих допускаемые значения относительно оси вала (угловое качание) и в проходящей через нее плоскости (боковое качание).

Рис. 6.40. Схема проверки качания колеса: а — в плоскости, проходящей через ось вала; б — вокруг оси вала

Допускаемая величина качания обусловлена допускаемыми значениями зазора между ступицей зубчатого колеса и валом и зазора в шпоночном или шлицевом соединении. Для колес 7-й и 8-й степеней точности допускается угловое качание не более 0,02 мм и боковое качание не более 0,05 мм на радиусе 50 мм. Оба вида качания зубчатого колеса проверяют индикаторами (см. рис. 6.40).

Для оценки качества собранного узла, кроме выполнения рассмотренных проверок, определяют мощность, необходимую для вращения вхолостую (мощность холостого хода). Для этого узел присоединяют к тарированному электродвигателю и определяют при помощи ваттметра потребляемую мощность.

Сборка конических зубчатых передач . Последовательность операций сборки узлов с коническими зубчатыми колесами и проверка собранных узлов такие же, как и при сборке цилиндрических. Конические зубчатые колеса имеют зуб переменной толщины, что усложняет их сборку. Она включает следующие работы:

— установку и закрепление зубчатых колес на валах;

— установку валов с зубчатыми колесами в корпусе;

— регулировку зубчатого зацепления с целью обеспечения требуемого зазора в передаче и плавности ее работы.

При сборке передачи необходимо установить оба сцепляемых колеса в такое положение, при котором их начальные окружности соприкасаются в одной точке (рис. 6.41), а вершины конусов и образующие конусов совмещаются, что достигается регулировкой передачи. В этом случае начальные окружности колес соприкасаются, а зазор при проворачивании колес будет равен нормальному и одинаков по всей окружности.

Рис. 6.41. Элементы зацепления конической зубчатой передачи: δ — межосевой угол передачи; φ 1. φ 2 — углы начальных конусов; Ɩ — длина образующей начального конуса

Качество сборки конической зубчатой передачи зависит от точности относительного расположения осей валов, точности изготовления и расположения зубчатых колес относительно друг друга, величин бокового и радиального зазоров, влияющих на условия контакта зубьев. Для получения правильного зацепления конических колес их оси должны быть расположены в одной плоскости. Выполнение этого условия зависит от точности расположения отверстий в корпусе механизма. При этом погрешности параметров поступающих на сборку колес не должны превышать допускаемых значений.

Собираемость конической передачи существенно зависит от фактических значений углов φ 1. φ 2 начальных конусов, определяющих межосевой угол δ передачи. Если оси колес не лежат в одной плоскости, то имеет место смещение δ осей (рис. 6.42, а). Допускаемое его значение зависит от степени точности и модуля т зубчатых колес. Например, для колес 8-й степени точности при m = 2—8 мм δ = (0,015—0,06)m, а для m = 8—14 мм δ = (0,02—0,015)m, то есть чем больше модуль, тем меньше значение числового коэффициента.

Смещение осей вызывается их расположением в различных плоскостях. Расстояние δ между плоскостями, в которых расположены оси зубчатых колес, можно определить при помощи контрольных оправок, концы которых срезаны вдоль оси (рис. 6.42, б). Его определяют, измеряя щупом или специальным калибром расстояние между плоскими поверхностями оправок, и полученную величину сравнивают с допускаемым смещением осей.

Перпендикулярность осей обычно проверяют при помощи контрольных оправок. В одно отверстие корпуса вставляют гладкую контрольную оправку 3 (рис. 6.42, в), а в другое — оправку 1 с наконечниками 2 и 4, рабочие поверхности которых расположены в плоскости, перпендикулярной к оси оправки. По разности зазоров между оправкой 3 и рабочими поверхностями наконечников 2 и 4, которые измеряют с помощью щупа, определяют неперпендикулярность осей.

Рис. 6.42. Схемы относительного расположения и контроля элементов конической зубчатой передачи: а — непересечение осей колес; б — схема контроля смещения осей валов; в — схема контроля неперпендикулярности осей валов: 1, 3— контрольные оправки; 2,4 — наконечники

Возможные варианты относительного расположения конических зубчатых колес при несовмещении вершин их начальных конусов показаны на рис. 6.43. Совмещение вершин конусов обеспечивается перемещением вдоль своих осей при сборке одного (см. рис. 6.43, а) или обоих (рис. 6.43, б, е) зубчатых колес. Несовпадение вершин конусов ΔА (рис. 6.44) как замыкающее звено размерной цепи определяется из равенства ΔА = А 1 – А 2 - А 3 и обеспечивается за счет изменения размера А 2 (толщины компенсатора 1).

Рис. 6.43. Схемы расположения зубчатых колес при несовмещении вершин их начальных конусов в одной (а) и двух (б, в) плоскостях

Регулировка конического зацепления по рассмотренной схеме при сборке неудобна, так как связана с необходимостью разборки механизма для установки компенсатора.

Регулировку проще выполнять перемещением зубчатого колеса вместе с валом (рис. 6.45) или по неподвижному валу посредством регулировочных гаек (рис. 6.46), что не требует разборки механизма.

Рис. 6.44. Схема сборки зацепления конических колес с компенсатором 1

Рис. 6.45. Конструкции узлов с регулируемым положением конической шестерни: а — узел с одним компенсатором; б — конструкция компенсатора; в — узел с двумя компенсаторами: 1 — компенсатор; 2 — крышка; 3 — корпус; 4 — стакан; 5 — вал; 6 — шестерня

Если опоры вала с коническим колесом расположены в одной стенке корпуса 3 в стакане 4 (рис. 6.45, а), то их перемещение вдоль оси вала 5 обеспечивается за счет изменения толщины а компенсатора 1

Последний обычно выполняется в виде двух полуколец (рис. 6.45, б) или комплекта тонких полуколец толщиной от 0,1 до 0,8 мм. В первом случае для возможности перемещения конического колеса на заданное расстояние сошлифовывают торец компенсатора до нужной толщины, а во втором — изменяют толщину комплекта за счет количества и толщины отдельных полуколец.

Благодаря тому, что регулировочные элементы представляют собой не целые кольца, а полукольца, при вывернутых винтах они свободно вынимаются из-под фланца стакана для изменения их толщины а и устанавливаются при сборке на место без демонтажа стакана. После этого крышка 2, стакан 4 и компенсатор 1 крепятся винтами к корпусу 3 механизма.

Если опоры вала расположены в разных стенках корпуса 3, то осевое положение вала 5 с шестерней 6 регулируют изменением толщины δ 1 и δ 2 (рис. 6.45, в) двух компенсаторов 7, каждый из которых представляет набор тонких металлических прокладок. Этими же прокладками производится регулировка подшипников. Поэтому вначале, исходя из условия обеспечения требуемого натяга подшипников, необходимо определить общую толщину δ 1 + δ 2 прокладок, а затем их переустановкой с одного места на другое отрегулировать осевое положение вала с шестерней, контролируя зубчатое зацепление.

Положение шестерни 1 вдоль оси вала 2 можно регулировать с помощью двух (рис. 6.46, а) или одной (рис. 6.46, б) гаек 3. В первом случае она фиксируется относительно вала теми же гайками, а во втором — стопорным винтом 4.

Рис. 6.46. Схемы регулирования положения конической шестерни двумя (а) или одной (б) гайками: 1 — шестерня; 2 — вал; 3 — гайка; 4 — стопорный винт

Проверка степени прилегания зубьев колес . Зацепление цилиндрических и конических колес контролируют при сборке по форме пятна контакта, обеспечивая тем самым правильность касания зубьев. Для этого зубья меньшего колеса покрывают краской и колеса приводят во вращение поочередно в одну и другую сторону, чтобы пятна краски равномерно покрыли среднюю часть боковой поверхности зубьев. После этого по отпечаткам на сопряженном зубчатом колесе судят о качестве сборки, сравнивая полученные отпечатки с установленными нормами. Покрытая пятнами площадь зависит от степени точности колеса: для передач 7-й степени точности — не менее 0,75 длины и 0,6 высоты зуба; 8-й степени — соответственно 0,6 и 0,4; 9-й степени — 0,5 и 0,3 и в передачах 10-й степени точности — 0,4 и 0,2.

Зубья 7-й и 8-й степеней точности доводят до требуемой степени прилегания боковых поверхностей приработкой и обкаткой, 9-й и 10-й степеней точности — шабрением.

Несоблюдение межцентрового расстояния, а также непараллельность и перекос осей в зубчатой передаче обуславливают неправильный контакт зубьев, что выявляют по форме и расположению пятен контакта на их рабочих поверхностях. При неправильном расположении пятен контакта зубьев цилиндрических колес следует проверить их точность, а также межцентровые расстояния и параллельность осей в корпусе.

На рис. 6.47 показана форма пятен контакта зубьев цилиндрических колес при правильном зацеплении (рис. 6.47, а) и погрешностях взаимного расположения осей (рис. 6.47, б—г).

Рис. 6.47. Расположение пятен контакта зубьев цилиндрических колес: а — при качественной сборке передачи; б — при перекосе осей колес; в — при увеличенном межосевом расстоянии; г — при уменьшенном межосевом расстоянии

По расположению пятен контакта можно установить следующие дефекты сборки цилиндрической зубчатой передачи:

1. Пятно контакта расположено с одной стороны зуба (рис. 6.47, 6). Это свидетельствует о перекосе осей колес или валов. Если положение пятна контакта не изменяется при повороте зубчатого колеса на 180°, то перекошена ось отверстий в корпусе. Для устранения этого дефекта необходимо расточить заново отверстия в корпусе, запрессовать в них втулки и расточить их под подшипники.

2. Пятно контакта расположено в верхней части зуба (рис. 6.47, в), что имеет место при увеличенном расстоянии между осями валов в корпусе. Дефект устраняется, как и в предыдущем случае.

3. Пятно контакта расположено у ножки зуба (рис. 6.47, г). Это свидетельствует о недостаточном радиальном зазоре из-за увеличенной толщины зубьев или уменьшенного межцентрового расстояния. В этом случае необходимо подобрать зубчатые колеса с меньшей толщиной зубьев или изменить, как описано выше, межцентровое расстояние.

Поверхность контакта зубьев в конической передаче меньше, чем в цилиндрической. При проверке зацепления конических передач «на краску» возможно расположение пятен контакта, как показано на рис. 6.48: а — при правильном зацеплении; б — при недостаточном зазоре между зубьями; в, г — соответственно межосевой угол больше или меньше расчетного.

Боковой зазор проверяют так же, как и в цилиндрических зубчатых передачах (щупом, свинцовой проволокой). Необходимый боковой зазор обеспечивают перемещением одного или обоих колес вдоль их осей.

Допустимые зазоры для конических колес указываются в конструкторской документации и зависят от их модуля и степени точности.

Быстроходные зубчатые передачи проверяют также на шум. Чем точнее они изготовлены и собраны, тем ниже уровень шума. Контроль осуществляется с помощью специальных приборов — шумомеров. Допускаемый уровень шума указывается в технической документации на изделие.

Рис. 6.48. Расположение пятен контакта при контроле «на краску» конической зубчатой передачи: а — при правильном зацеплении; б—г — при неправильном зацеплении

Сборка и регулировка червячных передач

При сборке червячных передач требуется обеспечить правильный контакт зубьев, необходимый боковой зазор в зацеплении и постоянство момента вращения червяка. Для этого, кроме изготовления с заданной точностью червяка и червячного колеса, необходимо обеспечить с допускаемыми погрешностями расстояние между их осями, перпендикулярность этих осей между собой и расположение оси червяка в средней плоскости венца червячного колеса.

Если выполнение первых двух требований зависит в основном от точности изготовления корпуса червячной передачи, то последнее может быть обеспечено только за счет качества сборки. При некачественной сборке снижается КПД, увеличиваются тепловыделение и интенсивность изнашивания червячной передачи.

Совмещением оси червяка 2 со средней плоскостью венца червячного колеса 1 достигается оптимальная форма пятна контакта их зубьев (рис. 6,49, а). На рис. 6.49, б,в изображены пятна контакта при неправильном зацеплении, т.е. при смещении колеса относительно оси червяка соответственно вправо на величину е 1 или влево на е 2 .

Для обеспечения надежной работы червячной передачи, между витками червяка и зубьями колеса должен быть гарантированный боковой зазор. Однако он является причиной «мертвого хода» червяка, под которым понимается угол поворота червяка, при котором червячное колесо остается неподвижным. Для новых передач величина бокового зазора составляет (0,015—0,03)m, где m — торцовый модуль передачи, мм.

Боковой зазор с (мм) определяют по углу поворота червяка при закрепленном червячном колесе; с = φmk/412, где φ — угол поворота червяка; m — осевой модуль, мм; k — число заходов червяка.

Рис. 6.49. Форма пятна контакта в червячной передаче при правильной (а) и неправильной (б, в) сборке: 1 — червячное колесо; 2 — червяк

Определяют «мертвый ход» червяка следующим образом. На вал червяка надевают градуированный диск 3 (рис. 6.50), а к одному из зубьев червячного колеса подводят индикатор 1.

Угол «мертвого хода» устанавливают по указателю 2 при покачивании червяка, причем стрелка индикатора должна оставаться неподвижной. В передачах 7-й и 8-й степеней точности «мертвый ход» червяка должен быть в пределах 8—12° при однозаходном, 4—6° при двухзаходном и 3—4° при трехзаходном червяках.

Проверка степени прилегания рабочих поверхностей червяка и червячного колеса производится «на краску». Винтовую поверхность червяка покрывают тонким слоем краски и медленно проворачивают червяк. По расположению отпечатков на колесе судят о правильности сборки передачи (см. рис. 6.49).

При наличии смещения червячного колеса 2, регулируют его положение относительно червяка 3 и одновременно натяг в подшипниках за счет изменения толщин δ 1 и δ 2 (рис. 6.51) компенсаторов 1 (набор прокладок) аналогично, как описано выше для узла с коническими зубчатыми колесами. Выверку положения червячного колеса производят также его перемещением вдоль оси вала с помощью гаек, аналогично тому, как показано на рис. 6.46, а для конического колеса. При правильном положении червяка краска должна покрывать поверхность зуба червячного колеса не менее чем на 50—60 % по длине и высоте.

Рис. 6.50. Схема проверки мертвого хода червяка: 1 — индикатор; 2 — указатель; 3 — градуированный диск

Рис. 6.51. Конструкция передачи с регулируемым положением червячного колеса:

1 — компенсаторы; 2 — червячное колесо; 3 — червяк

В случае неудовлетворительного прилегания рекомендуется пришабрить зубья, а затем их приработать. После сборки червячную передачу проверяют на легкость проворачивания вхолостую. Крутящий момент, необходимый для вращения червяка, не должен изменяться в пределах одного полного оборота червячного колеса более чем на 30—40 %.

Боковой зазор j n между неработающими профилями зубьев сопряженных колес определяют в сечении, перпендикулярном направлению зубьев, в плоскости, касательной к основным цилиндрам (рисунок 36). Этот зазор необходим для устранения заклинивания при нагреве передачи (температурная компенсация), размещения слоя смазки, а также для компенсации погрешностей изготовления и сборки. Боковой зазор приводит к появлению при реверсировании передач мертвого хода, величину которого ограничивают для уменьшения ударов по нерабочим профилям зубьев. Теоретическая зубчатая передача является двухпрофильной и беззазорной (j n = 0). Реальная передача должна иметь боковой зазор.

Минимальная величина бокового зазора j n min определяет вид сопряжения зубьев. Стандартами предусматривается шесть видов сопряжения: А (с увеличенным гарантированным зазором j n min для 3-12 степеней точности), В (с нормальным гарантированным зазором, 3-11), С, D (с уменьшенным j n min , 3-9, 3-8), Е (с малым j n min , 3-7), Н (нулевым j n min , 3-7).

Установлено восемь видов допусков Тj n бокового зазора (при этом Тj n =

j n min - j n max): h, d, c, b, a, z, y, x. Допуски расположены в порядке возрастания. Видам сопряжения Н и Е соответствует вид допуска h, видам сопряжения D, С, В, А – соответственно d, c, b , a. Допускается по технологическим или иным соображениям менять соответствие видов сопряжения и допуски бокового зазора, используя также виды допуска z, y, x (см. рисунок 36).

Установлено шесть классов отклонений межосевых расстояний, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами от 1 до Y1. Гарантированный боковой зазор обеспечивается при соблюдении установленных для данного вида сопряжения классов отклонений межосевого расстояния (Н, Е –II класс, D, C, B, A – III, IY, Y, YI классы).

Минимальный боковой зазор j n min должен учитывать температурную компенсацию j nt и слой смазки  см:

j n min = j nt +  см. (3.156)

Рисунок 36 – Боковой зазор в зубчатой передаче

Необходимую температурную компенсацию можно рассчитать, зная температуру колеса t кол и корпуса передачи t пер и учитывая, что боковой зазор j n измеряют под углом профиля :

t = a w [ кол (t кол – 20 0) -  кор (t кор – 20 0)],

где w – межосевое расстояние,  I – коэффициенты линейного расширения ( кол – колеса,  кор – корпуса).

Учитывая, что толщина смазки должна составлять от 0,01 до 0,03 модуля, получим, что минимальный (гарантированный) боковой зазор j n min должен быть равен

j n min = (0,01  0,03) m + a w [(( кол (t кол –20 0) -  пер (t пер – 20 0) 2sin (3.157)

Сопряжение вида В гарантирует боковой зазор, при котором исключается заклинивание зубьев передачи от нагрева при разности температур колес и корпуса 25 0 С (см. рисунок 36).

Как следует из сказанного, вид сопряжения зубьев назначается расчетным или опытным путем независимо от степеней точности. Допустимые погрешности изготовления или монтажа зубчатой передачи, зависящие от степеней точности, сказываются на максимальной величине бокового зазора.

Существуют три метода обеспечения бокового зазора: регулирование расстояния между осями передачи, применение при изготовлении специального инструмента с утолщенными зубьями и метод радиального смещения исходного контура рейки зубонарезного инструмента.

Первый метод практически не применяют, т.к. перемещение рабочих валов для получения бокового зазора приводит к уменьшению активной части профиля и коэффициента перекрытия; этот метод невозможен при нескольких парах сопряженных зубьев, сидящих на двух параллельных валах, так как отрегулированный боковой зазор одной пары шестерен дает неприемлемые значения для остальных пар шестерен.

Второй метод получения “тонких” зубьев шестерен за счет увеличения толщины режущих зубьев инструмента (фрез, реек и т.д.) ведет к увеличению номенклатуры и удорожанию инструмента.

Третий метод получил преимущественное распространение, так как использует стандартный инструмент и позволяет обеспечивать любые боковые зазоры за счет дополнительного смещения зубонарезного инструмента в “тело” заготовки. Наименьший боковой зазор создается за счет уменьшения толщины зуба по постоянной хорде Е с методом радиального смещения исходного контура на величину Е Н. Дополнительное уменьшение толщины зуба по хорде на величину допуска Т с происходит за счет допуска на смещение исходного контура Т Н, что вызывает соответствующее увеличение бокового зазора. Зависимости, характеризующие изменение бокового зазора от смещения исходного контура и утонения зуба показана на рисунке 36:

j n min = 2 Е Н sin; (3.158)

E C = 2E H tg. (3.159)

Таким образом, боковой зазор определяется смещением исходного контура Е Н, межосевым расстоянием а (для него установлены отклонения f a), толщиной зуба на делительной окружности или постоянной хордой зуба

При наличии радиального биения F r толщины зубьев не остаются постоянными, но изменяются с приближением и удалением к ведущему колесу, поэтому Т Н  F r:

Т Н = 1,1 F r + 20. (3.160)

Боковой зазор состоит из гарантированного бокового зазора j n min и бокового зазора j n 1 для компенсации погрешности изготовления и монтажа (1 и 2 – колесо и шестерни):

j n min + j n1 = (Е Н 1 + Е Н 2)2 sin. (3.161)

Принимая смещение колеса и шестерни приблизительно одинаковыми

Е Н 1  Е Н 2  Е Н, получим ( = 20 0):

Боковой зазор j n 1 учитывает отклонения межосевого расстояния f a , шага зацепления f p в двух колес, отклонения направления F  двух колес, отклонения от параллельности f x и перекоса осей f у, j n 1 равен при квадратичном суммировании:

Наибольший боковой зазор является замыкающим звеном сборочной размерной цепи, составляющими звеньями которой будут отклонения межосевого расстояния и смещения исходных контуров:

j n max = j n min + (Т Н 1 + Т Н 2 + 2f a) 2sin. (3.164)

Учитывая производственные потребности, для характеристики бокового зазора применяют следующие показатели:

наименьшее смещение исходного контура Е Н (допуск Т Н );

наименьшее отклонение толщины зуба Е С (допуск Т С = 0,73 Т Н );

наименьшее отклонение средней длины общей нормали Е wm (допуск Т wm );

наименьшее отклонение длины общей нормали Е w (допуск Т w );

предельные отклонения измерительного межосевого расстояния  Е а`` (+ E a `` s и -Е а`` I ).

Нормаль W – расстояние между разноименными боковыми поверхностями группы (2, 3 и т.д.) зубьев.

Измерительное межосевое расстояние – расстояние беззазорного сопряжения зубьев контролируемого колеса и измерительного колеса; E a `` s =
(колебание измерительного расстояния на одном зубе); E a `` I = -Т Н.

При разработке чертежей зубчатых колес, корпусов редукторов, приводов и т.д. применяются показатели w (E w , T w), S c (E c , T c), f a (рисунок 36).

При контроле зубчатых колес используют комплексы показателей, которые установлены для различных степеней точности. Комплексы контроля являются равноправными, но не равноценными. Первый из них (для каждой нормы, образованный одним комплексным показателем, дает наиболее полную оценку точности колеса). Каждый последующий характеризует значительную долю основной погрешности или отдельные ее части.

Выбор того или иного комплекса контроля зависит от назначения и точности зубчатых колес и передач (принцип инверсии), их размеров, практики контроля, объема и условий производства и др. Для выбранного комплекса на чертеже зубчатого колеса с нестандартным исходным контуром указывают необходимые допуски и отклонения и колесо контролируют по всем параметрам.

В чертежах зубчатых колес со стандартным исходным контуром (рисунок 37), показатели комплекса конструктор не указывает; эти показатели назначаются технологическими службами.

Контроль зубчатых колес может быть приемочный, профилактический и технологический.

Приемочный контроль – контролируют показатели комплекса.

Профилактический – отладка технологических процессов и выявление причин брака.

Для контроля кинематической точности используют приборы для измерения кинематической погрешности колес, измерительного межосевого расстояния, накопленной погрешности шагов, радиального биения, колебания длины общей нормали, погрешности обката.

При контроле плавности работы применяют приборы для измерения местной кинематической и циклических погрешностей, шага зацепления, погрешности профиля, отклонений углового шага.

При контроле полноты контакта применяют приборы для измерения суммарного пятна контакта, осевого шага, направления зуба, погрешности формы и расположения контактной линии.

При контроле бокового зазора измеряют приборами смещение исходного контура, отклонение измерительного межосевого расстояния, отклонение средней длины общей нормали, толщину зуба (в том числе штангензубомерами).

Рисунок 37 – Зубчатое колесо

В дизеле привод распределительного вала, топливного, масляного и водяного насосов и так далее осуществляется, главным образом, при помощи зубчатой передачи.
Характерными дефектами цилиндрической зубчатой передачи дизеля являются изнашивание зубьев (выкрашивание, отслаивание, наволакивание, заедание, коррозия, трещины, поломка) и нарушение центровки осей шестерён и колёс передачи.
Выкрашивание (питтинг) — это появление на зубьях мелких, а затем более крупных оспин и раковин. Этот дефект объясняется тем, что в микротрещины зуба попадает масло и под действием капиллярного давления в несколько тысяч атмосфер, создаваемого в процессе работы зубчатой пары, происходит его выкрашивание.
Другой причиной выкрашивания зубьев является непараллельность или перекос осей валов и шестерён, их изгиб, либо плохое качество нарезания зубьев. Для устранения этого дефекта нужен качественный монтаж зубчатой передачи с пригонкой контакта зацепления по краске, обкатка передачи под нагрузкой с подшабровкой натиров, применение масла повышенной вязкости.
Отслаивание — усиленное проявление прогрессивного выкрашивания металла, выраженное в отделении сравнительно больших частиц металла от поверхности зубьев. При появлении отслаивания необходимо установить магниты в фильтры, чаще менять или сепарировать масло.
Наволакивание — образование канавки вдоль зуба ведущей шестерни и «хребта» вдоль зуба ведомого колеса в зоне их контакта. При устранении этого дефекта необходимо снять шабером «хребет» с зубьев ведомого колеса, зачистить канавку на зубьях шестерён и зашлифовать мелкой наждачной шкуркой.
Заедание — образование глубоких борозд по высоте зуба. Заедание, как и наволакивание, возможно при недостаточном количестве или же низком качестве масла. Для предупреждения этого дефекта следует применять масло повышенной вязкости и следить за системой смазки зубчатой передачи.
Коррозия — возникает вследствие обводнения масла.
Трещины — на поверхности зубьев выявляют одним из методов дефектоскопии: цветным, люминесцентным или магнитным.
Поломка зубьев — наиболее тяжёлое повреждение зубчатой передачи вследствие усталости материала, или попадания в передачу посторонних предметов.
Одним из наиболее распространённых дефектов зубчатой передачи дизеля является нарушение центровки осей валов зубчатых колёс и шестерён, которое возникает из-за неравномерного изнашивания подшипников и шеек валов передачи, а также из-за деформации корпуса передачи.
Центровка зубчатой передачи характеризуется следующими факторами: взаимным расположением осей шестерни и колеса, контактом по боковым поверхностям зубьев, боковым (масляным) зазором зубчатой передачи, разностью величин диаметральных зазоров в подшипниках скольжения шестерни (колеса), а также геометрической формой их расточки.
В технической литературе качество центровки зубчатой пары принято оценивать непараллельностью и перекосом. Однако, на основании правил геометрии, перекос осей есть частный случай непараллельности, значит применение термина «перекос» для оценки скрещивания осей является неправильным, поэтому отклонение осей валов зубчатой пары от параллельности определяют по их пересечению и скрещиванию.
Оси валов шестерни и колеса будут параллельны в том случае, если они лежат в одной плоскости и все точки вершины образующей зуба шестерни равно удалены от образующей впадины зуба колеса (идеальный случаи).
Центровка цилиндрической зубчатой пары проверяется по отклонению их осей от параллельности. Непараллельность осей валов колеса и шестерни бывает двух видов: оси валов пересекаются; оси валов скрещиваются.
В первом случае оси валов лежат в одной плоскости и пересекаются. Во втором случае они лежат в разных плоскостях и не пересекаются, то есть скрещиваются.
Перекос осей зубчатой передачи:

Непараллельность осей зубчатой передачи в плоскости их расположения (скрещивание осей)

Контроль центровки цилиндрической зубчатой передачи заключается в проверке контакта по рабочим натирам, на краску и в проверке бокового зазора в зацеплении.
Проверку контакта зубчатой передачи на краску производят в собранной зубчатой передаче по отпечаткам краски, перенесённой с зубьев шестерни на зубья колеса. В качестве краски следует использовать специальные тонкотёртые масляные краски (берлинская лазурь, ультрамарин и т.п.). Перед проверкой контакта все зубья шестерни и участок зубьев колеса на дуге, равной длине окружности шестерни, должны быть насухо протёрты и обезжирены. Краску наносят на обезжиренные поверхности 12-16 зубьев шестерни или колеса тампоном или кистью и тщательно растирают до образования сплошного тонкого слоя. Для получения чётких отпечатков краски передачу проворачивают так, чтобы накрашенный участок зубьев прошёл через зацепление 2-3 раза в обоих направлениях.

Нормы контакта зубьев на краску: по высоте зуба — не менее 60% рабочей поверхности зуба на передний и задний ход; по длине зуба — не менее 90% на передний ход и 70% на задний ход.
Боковой зазор в зубчатом зацеплении измеряют с помощью свинцовых оттисков, индикатором часового типа или пластинами щупа.
Измерение бокового зазора оттисками свинцовой проволоки выполняют, прокатывая свинцовую проволоку через зубчатое зацепление.
Схема укладки и измерения свинцовой проволоки:

1 — свинцовая проволока; 2 — шестерня; 3 — свинцовая «выжимка».
Проволоку укладывают посередине зубчатого колеса по профилю 8-10 зубьев и закрепляют на зубьях консистентной смазкой.Провернув зубчатую передачу, проволоку снимают, расправляют и измеряют её толщину микрометром.
Определение бокового зазора с помощью индикатора:

По результатам измерений определяют среднюю толщину оттисков с рабочей (А) и нерабочей (В) сторон зубьев. При этом случайные измерения (резко отличающиеся от остальных) из расчёта средних исключают.

Средние значения А и В определяют из соотношений:

где n — число измерений.
Средняя величина суммарного зазора в зубчатом зацеплении равна:
С = А+В.
Для измерения бокового зазора с помощью индикатора часового типа одно из колёс зубчатой передачи закрепляют от проворачивания, а на другом колесе перпендикулярно боковой поверхности зуба устанавливают индикатор. Величину бокового зазора определяют по разности показаний индикатора при проворачивании незакреплённого колеса до упора в одну и другую сторону.
Боковой зазор пластинами щупа измеряют через каждые 90 градусов поворота колеса. При этом пластины щупа заводят в зазор между зубьями шестерни и колеса в точке их контакту.
Измерение бокового зазора пластинами щупа:

1 — шестерня-колесо; 2 — пластины щупа .
Если разность измеренных зазоров составляет 20-40%, то проверяют биение венца зубчатого колеса индикатором.
Схема проверки биения венца зубчатого колеса индикатором:

1 — зубчатое колесо; 2 — шестерня; 3 — фигурная ножка; 4 — индикатор.
Для этого ножку индикатора следует установить на венец зубчатого колеса и снять показания индикатора через каждые 90 градусов поворота вала шестерни. Биение венца зубчатого колеса не должно превышать 0,05-0,15 мм. При наличии в зубчатой передаче нескольких шестерён боковой зазор измеряют в каждой зубчатой паре. В этом случае одну из двух проверяемых шестерён фиксируют неподвижно.
В таблице приведены установочные и предельно допустимые величины боковых зазоров в зубчатом зацеплении дизелей:
Установочный (У) и предельно допустимый (П) боковой зазор в зубьях шестерён, мм:

После технического обслуживания зубчатой передачи проводят обкатку дизеля с целью приработки отремонтированных элементов зубчатой передачи.

Боковой зазор j n между неработающими профилями зубьев сопряженных колес определяют в сечении, перпендикулярном направлению зубьев, в плоскости, касательной к основным цилиндрам (рисунок 36). Этот зазор необходим для устранения заклинивания при нагреве передачи (температурная компенсация), размещения слоя смазки, а также для компенсации погрешностей изготовления и сборки. Боковой зазор приводит к появлению при реверсировании передач мертвого хода, величину которого ограничивают для уменьшения ударов по нерабочим профилям зубьев. Теоретическая зубчатая передача является двухпрофильной и беззазорной (j n = 0). Реальная передача должна иметь боковой зазор.

Минимальная величина бокового зазора j n min определяет вид сопряжения зубьев. Стандартами предусматривается шесть видов сопряжения: А (с увеличенным гарантированным зазором j n min для 3-12 степеней точности), В (с нормальным гарантированным зазором, 3-11), С, D (с уменьшенным j n min , 3-9, 3-8), Е (с малым j n min , 3-7), Н (нулевым j n min , 3-7).

Установлено восемь видов допусков Тj n бокового зазора (при этом Тj n =

j n min - j n max): h, d, c, b, a, z, y, x. Допуски расположены в порядке возрастания. Видам сопряжения Н и Е соответствует вид допуска h, видам сопряжения D, С, В, А – соответственно d, c, b , a. Допускается по технологическим или иным соображениям менять соответствие видов сопряжения и допуски бокового зазора, используя также виды допуска z, y, x (см. рисунок 36).

Установлено шесть классов отклонений межосевых расстояний, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами от 1 до Y1. Гарантированный боковой зазор обеспечивается при соблюдении установленных для данного вида сопряжения классов отклонений межосевого расстояния (Н, Е –II класс, D, C, B, A – III, IY, Y, YI классы).

Минимальный боковой зазор j n min должен учитывать температурную компенсацию j nt и слой смазки  см:

j n min = j nt +  см. (3.156)

Рисунок 36 – Боковой зазор в зубчатой передаче

Необходимую температурную компенсацию можно рассчитать, зная температуру колеса t кол и корпуса передачи t пер и учитывая, что боковой зазор j n измеряют под углом профиля :

t = a w [ кол (t кол – 20 0) -  кор (t кор – 20 0)],

где w – межосевое расстояние,  I – коэффициенты линейного расширения ( кол – колеса,  кор – корпуса).

Учитывая, что толщина смазки должна составлять от 0,01 до 0,03 модуля, получим, что минимальный (гарантированный) боковой зазор j n min должен быть равен

j n min = (0,01  0,03) m + a w [(( кол (t кол –20 0) -  пер (t пер – 20 0) 2sin (3.157)

Сопряжение вида В гарантирует боковой зазор, при котором исключается заклинивание зубьев передачи от нагрева при разности температур колес и корпуса 25 0 С (см. рисунок 36).

Как следует из сказанного, вид сопряжения зубьев назначается расчетным или опытным путем независимо от степеней точности. Допустимые погрешности изготовления или монтажа зубчатой передачи, зависящие от степеней точности, сказываются на максимальной величине бокового зазора.

Существуют три метода обеспечения бокового зазора: регулирование расстояния между осями передачи, применение при изготовлении специального инструмента с утолщенными зубьями и метод радиального смещения исходного контура рейки зубонарезного инструмента.

Первый метод практически не применяют, т.к. перемещение рабочих валов для получения бокового зазора приводит к уменьшению активной части профиля и коэффициента перекрытия; этот метод невозможен при нескольких парах сопряженных зубьев, сидящих на двух параллельных валах, так как отрегулированный боковой зазор одной пары шестерен дает неприемлемые значения для остальных пар шестерен.

Второй метод получения “тонких” зубьев шестерен за счет увеличения толщины режущих зубьев инструмента (фрез, реек и т.д.) ведет к увеличению номенклатуры и удорожанию инструмента.

Третий метод получил преимущественное распространение, так как использует стандартный инструмент и позволяет обеспечивать любые боковые зазоры за счет дополнительного смещения зубонарезного инструмента в “тело” заготовки. Наименьший боковой зазор создается за счет уменьшения толщины зуба по постоянной хорде Е с методом радиального смещения исходного контура на величину Е Н. Дополнительное уменьшение толщины зуба по хорде на величину допуска Т с происходит за счет допуска на смещение исходного контура Т Н, что вызывает соответствующее увеличение бокового зазора. Зависимости, характеризующие изменение бокового зазора от смещения исходного контура и утонения зуба показана на рисунке 36:

j n min = 2 Е Н sin; (3.158)

E C = 2E H tg. (3.159)

Таким образом, боковой зазор определяется смещением исходного контура Е Н, межосевым расстоянием а (для него установлены отклонения f a), толщиной зуба на делительной окружности или постоянной хордой зуба

При наличии радиального биения F r толщины зубьев не остаются постоянными, но изменяются с приближением и удалением к ведущему колесу, поэтому Т Н  F r:

Т Н = 1,1 F r + 20. (3.160)

Боковой зазор состоит из гарантированного бокового зазора j n min и бокового зазора j n 1 для компенсации погрешности изготовления и монтажа (1 и 2 – колесо и шестерни):

j n min + j n1 = (Е Н 1 + Е Н 2)2 sin. (3.161)

Принимая смещение колеса и шестерни приблизительно одинаковыми

Е Н 1  Е Н 2  Е Н, получим ( = 20 0):

Боковой зазор j n 1 учитывает отклонения межосевого расстояния f a , шага зацепления f p в двух колес, отклонения направления F  двух колес, отклонения от параллельности f x и перекоса осей f у, j n 1 равен при квадратичном суммировании:

Наибольший боковой зазор является замыкающим звеном сборочной размерной цепи, составляющими звеньями которой будут отклонения межосевого расстояния и смещения исходных контуров:

j n max = j n min + (Т Н 1 + Т Н 2 + 2f a) 2sin. (3.164)

Учитывая производственные потребности, для характеристики бокового зазора применяют следующие показатели:

наименьшее смещение исходного контура Е Н (допуск Т Н );

наименьшее отклонение толщины зуба Е С (допуск Т С = 0,73 Т Н );

наименьшее отклонение средней длины общей нормали Е wm (допуск Т wm );

наименьшее отклонение длины общей нормали Е w (допуск Т w );

предельные отклонения измерительного межосевого расстояния  Е а`` (+ E a `` s и -Е а`` I ).

Нормаль W – расстояние между разноименными боковыми поверхностями группы (2, 3 и т.д.) зубьев.

Измерительное межосевое расстояние – расстояние беззазорного сопряжения зубьев контролируемого колеса и измерительного колеса; E a `` s =
(колебание измерительного расстояния на одном зубе); E a `` I = -Т Н.

При разработке чертежей зубчатых колес, корпусов редукторов, приводов и т.д. применяются показатели w (E w , T w), S c (E c , T c), f a (рисунок 36).

При контроле зубчатых колес используют комплексы показателей, которые установлены для различных степеней точности. Комплексы контроля являются равноправными, но не равноценными. Первый из них (для каждой нормы, образованный одним комплексным показателем, дает наиболее полную оценку точности колеса). Каждый последующий характеризует значительную долю основной погрешности или отдельные ее части.

Выбор того или иного комплекса контроля зависит от назначения и точности зубчатых колес и передач (принцип инверсии), их размеров, практики контроля, объема и условий производства и др. Для выбранного комплекса на чертеже зубчатого колеса с нестандартным исходным контуром указывают необходимые допуски и отклонения и колесо контролируют по всем параметрам.

В чертежах зубчатых колес со стандартным исходным контуром (рисунок 37), показатели комплекса конструктор не указывает; эти показатели назначаются технологическими службами.

Контроль зубчатых колес может быть приемочный, профилактический и технологический.

Приемочный контроль – контролируют показатели комплекса.

Профилактический – отладка технологических процессов и выявление причин брака.

Для контроля кинематической точности используют приборы для измерения кинематической погрешности колес, измерительного межосевого расстояния, накопленной погрешности шагов, радиального биения, колебания длины общей нормали, погрешности обката.

При контроле плавности работы применяют приборы для измерения местной кинематической и циклических погрешностей, шага зацепления, погрешности профиля, отклонений углового шага.

При контроле полноты контакта применяют приборы для измерения суммарного пятна контакта, осевого шага, направления зуба, погрешности формы и расположения контактной линии.

При контроле бокового зазора измеряют приборами смещение исходного контура, отклонение измерительного межосевого расстояния, отклонение средней длины общей нормали, толщину зуба (в том числе штангензубомерами).

Рисунок 37 – Зубчатое колесо

Средства измерения

линейных и угловых

величин

Любой линейный размер может быть измерен различными измерительными средства­ми, обеспечивающими различную точность измерения. В каждом конкретном случае точ­ность измерения зависит от принципа действия, конструкции прибора, а также от условий настройки и применения.

Принцип выбора средств измерения заключается в сравнении существующей предель­ной погрешности измерения конкретного средства измерения с расчетной допускаемой по­грешностью измерения, регламентированной стандартами . При этом предельная по­грешность не должна превышать допускаемую, составляющую обычно 20 35% от величины допуска на размер.

В отдельных случаях допускаемая погрешность измерения может быть увеличена при уменьшении допуска размера, например, при разделении изделий на размерные группы при селективной сборке . В этом случае часто размер группы (его принимают условно за до­пуск контролируемого изделия) берут близким или даже равным погрешности измерения с тем, чтобы в группах ограничить разноразмерность деталей. При селективной сборке неце­лесообразно нормировать более жесткие требования к погрешности измерения.

Допускаемые значения случайной погрешности измерения (изм.), регламентирован­ные стандартами СТ СЭВ 303-76 и ГОСТ 8.051-81, приняты при доверительной вероятности 0,95 (исходя из предположения, что закон распределения погрешностей – нормальный иизм. приравнивается зоне ±2) .

Значение предельной случайности погрешности (Lim) приравнивают зоне распреде­ления ±3, (исходя из нормального закона распределения), т. е. доверительная вероятность составляет 0,9973. Для производственных измерений в массовом и крупносерийном производстве значение погрешности измерений принимают равной ±2.

Прежде чем перейти к рассмотрению существующих методик выбора измерительных средств, остановимся на некоторых общих понятиях.

Классификация приборов для измерения линейных и угловых величин

Средства измерения - технические средства, предназначенные для измерений, имеющие нормированные метрологические свойства (характеристики).

Средства измерения (СИ) - это всевозможные меры, инструменты, приборы и приспособления, с помощью которых производятся измерения.

Представленная в данном пособии классификация СИ относится к СИ, предназначенным для измерения геометрических параметров.

По виду все средства измерения делятся:

На меры;

Измерительные инструменты;

Измерительные приборы.

Меры - средства измерения, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного размера.

Для линейных и угловых измерений различают:

плоскопараллельные концевые меры длины;

угловые меры;

Специальные меры и эталоны, которые служат для настройки приборов.

Плоскопараллельные концевые меры длины представляют собой наборы параллелепипедов (пластин и брусков) из стали длиной до 1000 мм или твердого сплава длиной до 100 мм с двумя плоскими взаимно параллельными измерительными поверхностями (ГОСТ 9038-83). Они предназначены для непосредственного измерения линейных размеров, передачи размера единицы длины от первичного эталона концевым мерам меньшей точности, а также для поверки, градуировки и настройки измерительных приборов, инструментов, станков и др. Благодаря способности к притираемости (т.е. сцеплению), обусловленной действием межмолекулярных сил притяжения, концевые меры можно собирать в блоки нужных размеров, которые не распадаются при перемещениях. Наборы составляют из различного числа концевых мер (от 2 до 112 шт.). Концевые меры изготовляют следующих классов точности: 00; 01; 0; 1; 2; 3.

Различают разряды плиток в зависимости от параллельности рабочих граней: 1; 2; 3; 4; 5. Для 0 кл. изготовляются плитки 4; 5 разрядов; для 1 кл.-4; 5 разрядов; для 2 кл. - 3; 4; 5 разрядов; для Зкл.- 2; 3; 4 разрядов). Плитки 4, 5 классов промышленностью не выпускаются, это изношенные плитки для ремонтного производства и сельскохозяйственного машиностроения.

В таблице 2 пособия указаны классы и разряды плиток, рекомендуемые для настройки приборов.

Угловые меры служат для хранения и передачи единицы плоского угла, проверки и градуировки угловых приборов, для контроля угловых изделий. Их обычно изготавливают из стали в виде трех- и четырехгранных плиток. Измерительные поверхности плиток доводят, что позволяет составлять блоки из нескольких мер.

В соответствии со стандартом угловые меры выпускают в виде нескольких наборов 0, 1 и 2-го классов точности в зависимости от допускаемых отклонений рабочих углов. Так, для 0-го класса отклонения рабочих углов находятся в пределах ±3...5", первого ±10" и второго ±30".

Для контроля взаимной перпендикулярности применяют угольники с рабочим углом 90°. Угольники изготавливают пяти типов и четырех классов точности (0, 1, 2 и 3).

Измерение углов при помощи угловых мер основано на методе сравнения. Для отсчета разности углов используют световой просвет между сторонами измеряемого угла и меры (рис. 52).

Отклонение угла изделия от угла меры определяется по отношению просвета к длине стороны Н. Если просвет не более 30 мкм, то используют образцы просвета, если более 30 мкм - специальные щупы.

Рис. 52. Измерение углов угольником.

Специальные меры - это коробочки с плоскопараллельными стеклянными пластинками, по которым проверяются микрометры на параллельность пяток. Калибры - это бесшкальные приборы, которые предназначены для контроля деталей в массовом производстве. Подробнее с классификацией калибров можно ознакомиться в любой справочной литературе, в т.ч. .

Инструмент - это средство измерения, имеющее одну механическую передачу. К инструментам относятся штангенциркули и другие штангенинструменты, микрометры гладкие и микрометрические инструменты (штихмасы, микрометрические головки, глубиномеры, все типы микрометрических трехточечных нутромеров).

Приборы - средства измерений, имеющие две или более механических передач или сочетание оптической и механической передач или сочетание одной или нескольких оптических передач.

Все приборы и инструменты по назначению делятся на:

Специальные

Универсальные.

Универсальные средства используют для измерения различных геометрических параметров либо непосредственно, либо в сочетании с предметными столиками, плитами, стойками, штативами, струбцинами и другими дополнительными приспособлениями. Специальные средства позволяют осуществлять измерения или контроль параметров деталей определенного вида.

По типу передач приборы и инструменты делятся:

1. Инструменты и приборы с механическими передачами:

Прямая передача (штангенинструменты);

Винтовая передача (микрометрические инструменты);

Рычажная передача (миниметры);

Зубчатая передача (индикаторы часового типа);

Рычажно-зубчатая передача (рычажные скобы, рычажные микрометры);

Пружинная передача (микрокаторы, микаторы).

2. Оптические передачи (длиномеры, проекторы, микроскопы).

3. Оптико-механические передачи (оптиметры, оптикаторы, ультраоптиметры).

4. Электромеханические передачи (клугломеры, профилографы-профилометры).

К прибором для измерения длин и углов предъявляют следующие требования :

Точность;

Надежность;

Технологичность;

Экономичность;

Безопасность;

Эргономичность;

Эстетичность;

Инфицированность;

Активное воздействие на технологический процесс с целью получения только годных деталей.

2 Средства измерения бокового зазора в зубчатом зацеплении

Для устранения возможного заклинивания при нагреве передачи, обеспечения условий протекания смазочного материала и ограничения мертвого хода при реверсировании отсчетных и делительных реальных передач они должны иметь боковой зазор j n (между нерабочими профилями зубьев сопряженных колес). Этот зазор необходим также для компенсации погрешностей изготовления и монтажа передачи. Боковой зазор определяют в сечении, перпендикулярном к направлению зубьев, в плоскости, касательной к основным цилиндрам (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1

Измерение бокового зазора в зацеплении можно осуществить двумя способами:

1.С помощью индикатора : установите на специальном кронштейне микрометр так, чтобы щуп его упирался в рабочую поверхность зуба ведомого колеса в с внешней стороны. При зафиксированном выходном вале с ведущей шестерней проверните ведомое колесо до упора влево и вправо. Разница показаний индикатора в крайних точках и есть боковой зазор.

2. Для измерения бокового зазора свинцовой проволокой на зубья шестерни накладывают и закрепляют тавотом два равных по длине отрезка проволоки диаметром 1-3 мм и замеряют расстояние между проволоками. Затем, поворачивая от руки колесо, сплющивают проволоку. Полученные оттиски бокового и радиального зазоров будут представлять полоски с переменной толщиной. Меньшая толщина а соответствует зазору с рабочей стороны зуба, а большая - с нерабочей. Сумма толщин обоих оттисков, замеренная микрометром, равна боковому зазору зацепления.