М.В. Абрамчук

Науковий керівник – доктор технічних наук, професор Б.П. Тимофєєв

У статті порівнюються стандарти ISO/TR 10064-2:1996 та ГОСТ 1643-81 у плані організації нормування та контролю бічного зазору в зубчастих передачах. Також проводиться порівняння величин мінімального бічного зазору обох зазначених стандартах.

Вступ

Розглянемо технічний звіт ISO/TR 10064-2 Передачі зубчасті циліндричні. Практичний посібник із приймання. Частина 2: Контроль сумарних радіальних відхилень, биття, товщини зуба та зазору». При цьому почнемо з Додатка А, що має заголовок "Бічний зазор і допуск на товщину зуба". Послідовуватимемо послідовно положення згаданого Додатка А з розділом 3 базового стандарту ГОСТ 1643-81 «Норми бічного зазору».

Контроль бокового зазору

Стандарт ISO/TR 10064-2 містить рекомендації щодо нормування бічного зазору сполучення та товщини зубів коліс. При цьому все, що говориться в стандарті, носить рекомендаційний характер, тоді як норми, наведені у вітчизняному стандарті ГОСТ 1643-81, були обов'язковими для виконання.

У першому пункті Додатка А стандарту ISO/TR 10064-2 наводиться метод вибору допусків на товщину зуба коліс та мінімального бічного зазору. Крім того, наводяться метод розрахунку максимального передбачуваного бічного зазору в зубчастому зачепленні та рекомендовані величини мінімального бічного зазору. У ГОСТ 1643-81 встановлюються норми бічного зазору та наводяться таблиці з величинами відповідних норм. Методів розрахунку, аналогічних наведеним у рекомендаціях стандарту ISO/TR 10064-2, у ГОСТ 1643-81 немає.

У другому пункті стандарту ISO/TR 10064-2 дається визначення бічного зазору та наводиться обґрунтування необхідної його величини. Також говориться, що «бічний зазор у зачепленні змінюється у процесі функціонування передачі внаслідок зміни швидкості обертання коліс, температури, навантаження тощо». . Наш стандарт не містить визначення бічного зазору та умов функціонування передачі, що зумовлюють його зміну.

Третій пункт Додатка А стандарту ISO/TR 10064-2 має назву «Максимальна товщина зуба колеса». У ньому дається визначення цього поняття. У ГОСТ 1643-81 ніяких пояснень щодо максимальної товщини зуба колеса не міститься, наводяться лише таблиці зі значеннями допусків Ecs (найменшого відхилення товщини зуба) та Tc (допуску на товщину зуба).

У четвертому пункті Додатка А стандарту ISO/TR 10064-2, що має заголовок «Мінімальний бічний зазор», дається визначення мінімального бічного зазору та описується необхідність наявності мінімального бічного зазору - «це так званий традиційний «допуск на бічний зазор», який створюється конструктором, щоб компенсувати:

(а) похибки корпусу та підшипників, прогини валів;

(б) неспіввісність осей коліс внаслідок похибок корпусу та зазорів у підшипниках;

(в) перекіс осей внаслідок похибок корпусу та зазорів у підшипниках;

(г) похибки монтажу, такі як ексцентриситет валів;

(д) биття опор;

(е) температурні впливи (функція різниці температури між корпусом та елементами колеса, міжосьової відстані та різниці матеріалів);

(ж) збільшення відцентрової сили елементів, що обертаються;

(з) інші фактори, такі як забруднення мастила та збільшення розмірів неметалічних частин колеса» .

Також говориться, що «величина мінімального бічного зазору може бути невеликою за умови того, що наведені вище фактори контролюються. Кожен із факторів можна оцінити за допомогою аналізу допусків, а потім обчислити мінімальні вимоги» .

Рекомендації стандарту ISO/TR 10064-2:1996 зобов'язують нас при розрахунку допусків на бічний зазор враховувати похибки незубчастих елементів передачі, а також умови її роботи, що в базовому стандарті ГОСТ 1643-81, що діє, абсолютно не враховується. Про цей недолік нашого стандарту говорили багато вітчизняних фахівців, особливо наполегливо Б.П. Тимофєєв (див., наприклад, ). Необхідна стандартизація розрахунку бічного зазору на підставі проведення широких експериментальних робіт через недостатність та суперечливість наявних рекомендацій.

Загалом базовий стандарт ГОСТ 1643-81 нормує бічний зазор наступним чином. Вид сполучень зубів коліс у передачі характеризується найменшим гарантованим бічним зазором jn. Вимоги до бічного зазору встановлюють незалежно від точності виготовлення зубчастих коліс. Стандартом встановлені гарантований (найменший) бічний зазор у зубчастій передачі jn min - найменший приписаний бічний зазор, і допуск на бічний зазор Tjn, що дорівнює різниці між найбільшим допустимим і гарантованим (найменшим) бічними зазорами. Норми бічного зазору не пов'язані однозначно з конструкцією та умовами експлуатації передач, що в деяких випадках призводить до заклинювання передачі, незважаючи на «гарантований» стандартом мінімальний бічний зазор.

Залежно від величини гарантованого бічного зазору стандартом ГОСТ 1643-81 встановлено шість видів сполучень зубів коліс у передачі: H, E, D, C, B, A та вісім видів допуску на бічний зазор, що позначаються в порядку його зростання літерами h, d, c, b, a, x, y, z. Поєднання H - з найменшим нульовим зазором, Е - з малим, C і D - зі зменшеним, А - зі збільшеним. Поєднання виду B забезпечує мінімальну величину бічного зазору, при якому виключається можливість заклинювання сталевої або чавунної передачі від нагрівання при різниці температур зубчастих коліс і корпусу 25 °C.

За відсутності спеціальних вимог до зубчастих передач необхідно виходити з наступних положень: видів сполучення Н і Е відповідає вид допуску на бічний зазор h, видам сполучення D, C, B і A - види допусків d, c, b і a відповідно.

Відповідність між видом сполучення зубчастих коліс у передачі та видом допуску на бічний зазор допускається змінювати; при цьому також можуть бути використані види допусків x, y, z.

Також встановлюються шість класів відхилень міжосьової відстані, що позначаються в порядку зменшення точності римськими цифрами від I до VI.

Точність виготовлення зубчастих коліс та передач задається ступенем точності, а вимоги до бокового зазору визначаються видом сполучення за нормами бічного зазору. Гарантований бічний зазор у кожному сполученні забезпечується при дотриманні передбачених класів відхилень міжосьової відстані (для сполучень H і E - II класу, а для сполучень D, C, B і A - класів III, IV, V і VI, соответст-

венно). При цьому виходить перевизначення величини гарантованого бічного зазору: з одного боку, він залежить від виду пар, з іншого - від класу відхилення міжосьової відстані.

Вказується також, що допускається змінювати відповідність між видом сполучення та класом відхилень міжосьової відстані.

Повний бічний зазор складається з гарантованого бічного зазору, jnmin і частини бічного зазору, так, званої компенсації зменшення бічного зазору, що виникає через похибку виготовлення зубчастих коліс і монтажу передачі . Величина компенсації визначається за такою формулою:

k) =4(f« 2sin а)2 + 2fP\ + 2Fß + (sin а)2 +(fy sin а)2 ,

де fa – граничне відхилення міжосьової відстані, fPb – граничне відхилення кроку зачеплення, Fß – похибка напрямку профілю, fx – допуск на паралельність осей, fy – допуск на перекіс осей, а – кут зачеплення передачі.

При визначенні, не враховується радіальне биття зубчастого вінця, Frr, а при некратних числах зубів будь-яка виставка ексцентриситетів коліс не виключає положення, коли бічний зазор jn в передачі буде визначатися саме цим фактором.

У вже згаданому четвертому пункті Додатка А стандарту ISO/TR 10064-2 наведено таблицю з величинами мінімального бічного зазору, що рекомендуються для промислових приводів з колесами із чорних металів у корпусах із чорних металів, що працюють при окружних швидкостях менше, ніж 15 м/с, типовими комерційними (термін оригіналу, у нас прийнятішим є термін «економічно обґрунтованими») виробничими допусками для корпусів, валів та опор.

Зробимо порівняння величин мінімального бічного зазору ISO/TR 10064-2 і ГОСТ 1643-81, враховуючи ту обставину, що ISO/TR 10064-2 величина зазору залежить від модуля зубів mn і мінімальної міжосьової відстані аг-, в той час як в нашому стандарті - від виду сполучення та міжосьової відстані aw. Візьмемо вид сполучення для модулів зубів в діапазоні mn=(1,5-5) мм і вид сполучення А, для модулів mn=(12-18) мм. Отримані результати зведемо до таблиці. Жирним виділено значення гарантованого бічного зазору, взяті з ГОСТ 1643-81.

mn, мм Мінімальна міжосьова відстань, аь мм

50 100 200 400 800 1600

1,5 90 120 110 140 - - - -

3 120 120 140 140 170 185 240 230 - -

5 - 180 140 210 185 280 230 - -

12 - - 350 290 420 360 550 500 -

18 - - - 540 360 670 500 940 780

Таблиця. Порівняння величин мінімального бічного зазору ISO/TR 10064-2 і ГОСТ

Як видно з таблиці, при модулі зубів mn=3 мм величини мінімального бічного зазору ISO/TR 10064-2 і гарантованого бічного зазору в ГОСТ 1643-81

практично збігаються. При mn<3 минимальный боковой зазор по ISO/TR 10064-2 меньше, чем в ГОСТ 1643-81, mn>3 – більше.

Величини, наведені в таблиці стандарту ISO/TR 10064-2 можна розрахувати, користуючись виразом:

ГОСТ 1643-81 не містить залежностей для розрахунку значень гарантованого бічного зазору, jnmin.

Також у четвертому пункті стандарту ISO/TR 10064-2 наводиться формула для розрахунку бічного зазору:

де ЕцШ1 і ЕцПц2 - верхнє відхилення товщини зуба шестерні та колеса, відповідно, а ап -кут профілю нормальний.

Біна утонення і частка радіального зазору шестірні та колеса рівні, а значення коефіцієнта перекриття максимально». На відміну від стандарту ISO/TR 10064-2, ГОСТ 1643-81 найменші відхилення товщини зуба колеса і шестерні рівні бути не можуть, тому що залежать від ділильного діаметра, величини якого у шестерні і зубчастого колеса різні.

П'ятий пункт стандарту ISO/TR 10064-2:1996 присвячений нормуванню товщини зуба. У ньому, зокрема, даються рекомендації щодо визначення максимальної та мінімальної товщини зуба. У стандарті ГОСТ 1643-81 тема нормування товщини зуба, крім приведення табличних значень найменшого відхилення товщини зуба і допуску на товщину зуба, не зачіпається.

Шостий пункт ISO/TR 10064-2 містить рекомендації щодо нормування максимального бічного зазору. Наводиться визначення цього параметра точності - «максимальний бічний зазор у зубчастій передачі, jbnmax - це сума допуску на товщину зуба, впливу відхилень міжосьової відстані та впливу відхилень геометрії зуба колеса» та умова його виникнення: «теоретичний максимальний бічний зазор виникає, коли два якісні зубчасті колеса, зроблених відповідно до норми мінімальної товщини зуба, знаходяться в зачепленні на максимально допустимій вільній міжосьовій відстані» . Наводяться формули для підрахунку мінімальної дійсної товщини зуба та максимального окружного бічного зазору, а також формула переведення величини окружного зазору нормальний бічний зазор. Також говориться, що «будь-які виробничі відхилення зуба збільшуватимуть максимальний передбачуваний бічний зазор. Для оцінки прийнятних величин потрібна серйозна дослідницька робота з урахуванням великої кількості дослідів» . Підкреслюється, що «якщо потрібно контролювати максимальний бічний зазор, потрібно провести ретельне вивчення кожного його компонента і обраного ступеня точності, що обмежує відхилення геометрії зуба колеса» . Нормування максимального бічного зазору в ГОСТ 1643-81 зводиться до приведення величин гарантованого бічного зазору, jnmin, а величину допуску на бічний зазор Г, рекомендується отримувати з виразу:

Положення стандарту ISO/TR 10064-2 мають рекомендаційний характер, конкретних даних щодо нормування він не містить. Як показники зазору вико-

де ТН1 та ТН2 - допуски на зміщення вихідного контуру шестерні та колеса.

користуються величини Esns і Tsn (верхнє відхилення товщини зуба та допуск на товщину зуба колеса). У нас це Ecs (найменше відхилення товщини зуба) та Tc (допуск на товщину зуба). Величини Esns і Tsn ISO/TR 10064-2 не нормуються, а даються лише рекомендації щодо методів їх визначення. Таким чином, прийняття цих рекомендацій без розробки стандартних норм, що забезпечують бічний зазор, означало б відмову від використання методів та засобів вимірювання всіх показників, наведених у нашому стандарті, а саме:

EHs (найменше додаткове зміщення вихідного контуру);

Ewms (найменше відхилення середньої довжини загальної нормалі);

Ews (найменше відхилення довжини загальної нормалі);

Ea""s (верхнє граничне відхилення вимірювальної міжосьової відстані) та інших.

Рекомендації стандарту ISO/TR 10064-2 не пов'язують величину зазору та її нормування ні з видом сполучення, ні з видом допуску на бічний зазор, ні з класом відхилення міжосьової відстані. Однак вони вимагають обов'язкового обліку похибки виготовлення та монтажу незубчастих деталей передачі (корпусу, валів, підшипників тощо), умов роботи зубчастої передачі, а також виду мастила, його забруднення, наявності неметалевих частин коліс та інших елементів.

Висновок

Детальний розгляд стандарту ISO/TR 10064-2:1996 та його порівняння з ГОСТ 1643-81 призводить до висновку про необхідність невідкладної розробки вітчизняного стандарту, що містить конкретні допуски на величини, що нормуються, що дозволяють у повному обсязі використовувати існуюче обладнання для контролю зубчастих коліс та передач . Згаданий нормативний документ повинен, на противагу стандарту ГОСТ 1643-81, відповідати основним принципам рекомендацій стандарту ISO. Організувати виробництво зубчастих коліс та передач лише на базі рекомендацій ISO без використання вітчизняного стандарту неможливо. Існуючий стандарт ГОСТ 1643-81 у низці положень прямо суперечить згаданим рекомендаціям.

Література

1. ISO/TR 10064-2:1996. Cylindrical gears. Code of inspection practice. Part 2. Inspection відношення до radial composite deviations, runout, tooth thickness and backlash.

2. Тимофєєв Б.П., Шалобаєв Є.В. Стан та перспективи нормування точності зубчастих коліс та передач. // Вісник машинобудування. № 12. 1990. С. 34-36.

3. Тищенко О.Ф., Валедінський О.С. Взаємозамінність, стандартизація та технічні виміри. М: Машинобудування, 1977.

4. Тимофєєв Б.П., Шалобаєв Є.В. Встановлення виду сполучення в зубчастій передачі та регламентація норм бокового зазору. // Метрологічна служба у СРСР. М: Вид-во стандартів. 1990. Вип. 2. С. 27-31.

5. ГОСТ 1643-81. Передачі зубчасті циліндричні. Допуски. М., Видавництво стандартів, 1989.

6. Юр'єв Ю.А., Мурашев В.А., Шалобаєв Є.В. Вибір виду сполучення та ймовірнісна оцінка мертвого ходу передачі. Л.: ЛІТМО., 1977. 28 с.

Теоретичноевольвентні зубчасті зачеплення є двопрофільними (в контакті обидва профілі зуба).

Практичнотакі зачеплення непрацездатні через наявність:

Похибки виготовлення та помилок монтажу;

Температурні деформації;

Згинання зубів під навантаженням;

Через відсутність мастила між сполученими поверхнями.

Таким чином, працездатним є однопрофільне зачеплення, в якому передача обертання здійснюється парою сполучених профілів, а інша пара профілів утворює бічний зазор, необхідний компенсації вище зазначених похибок.

Бічний зазорj nзабезпечує невеликий люфт (поворот) зубчастого колеса у передачі при загальмованому або нерухомому другому колесі. Бічний зазор вимірюється вздовж лінії зачеплення між дотичними до неробочих профілів зубів у перерізі, перпендикулярному до напрямку зубів, і в площині, що стосується основних циліндрів.

Для нормальної роботи бічний зазор у передачі повинен бути не меншим за встановлений гарантований зазор j n min і більше найбільшого допустимого зазору.

Вимоги до бокового зазору між неробочими профілями зубів у зібраній передачі, об'єднані в норму бічного зазору, призначають додатково незалежно від точності виготовлення коліс і передач.

Величина бічного зазорує характеристикою виду сполучення(Рис.60).

Рис. 59. Схема розташування полів допусків на бічний зазор

Стандартом передбачається шість видів сполучення та вісім видів допусків бічного зазорудля зубчастих передач із модулем св. 1 мм (табл. 14).

Вибір виду сполученняне залежить від ступеня точності зубчастого колеса, а залежить від міжосьової відстані, швидкості обертання і температурного режимуроботи передачі.

Для нерегульованихпередач із модулем св. 1 мм встановлені шість класів відхилень міжосьової відстані, що позначаються в порядку зменшення точності римськими цифрами I, II, III, IV, V, VI.

Гарантований бічний зазор у кожному поєднанні забезпечується за дотримання передбачених класів відхилень міжосьової відстані. Наприклад, для передач з модулем св.1 мм сполучення Hі Eзабезпечуються при II класі, а поєднання D,C,Bі A- відповідно при III, IV, V та VI класах відповідно.

Для гарантованого бічного зазоруj n min згідно з ГОСТ 1643 встановлені ряди значень, що залежать від виду сполучення та рівні допускам(IT q) певних квалітетів за ГОСТ 25346 на відповідну міжосьову відстань передачі (табл. 15).

Таблиця 15

Відповідність видів сполучення та видів допусківjn

Види сполучень	H	E	D	C	B	A	Примітка
Види допусків бічного зазору, Т jn	h	h	d	c	b	a	Додаткові види допусків: x, y, z
Гарантований бічний зазор j n min		IT 7	IT 8	IT 9	IT 10	IT 11	Допуск на відповідну міжосьову відстань a
Класи відхилень міжосьової відстані	II	II	III	IV	V	V I	На нерегульовані передачі
Примітка. Позначення видів сполучення розташовані у порядку зростання допусків бічного зазору.

Величина необхідного бічного зазору, відповідна температурна компенсація, Визначається за формулою:

j n I = a[α 1 ( t 1 – 20 0) - α 2 ( t 2 - 20 0)] ∙ 2Sinα,

де a- міжосьова відстань передачі, a = m(z 1 + z 2)/2 мм; α 1 і α 2 - коефіцієнти лінійного розширення для матеріалу відповідно зубчастих коліс та корпусу; t 1і t 2 –граничні температури, для яких розраховується бічний зазор, відповідно зубчастих коліс та корпусу. При розрахунках можна прийняти: сталі = 12∙10 -6 , 1 / град; α чавуну = 11∙10 -6 , 1 / град; α алюміній. = 20∙10 -6 , 1 / град.

При вугіллі вихідного профілю α = 20 0 отримаємо:

j n I = 0,684a[α 1 ( t 1 – 20 0) - α 2 ( t 2 - 20 0)].

Величина бічного зазору, що забезпечує нормальні умови змащення,залежить від окружної швидкості та способу подачі мастила. Орієнтовно її можна визначити, залежно від модуля.

Засоби виміру

лінійних та кутових

величин

Будь-який лінійний розмір може бути виміряний різними вимірювальними засобами, що забезпечують різну точність виміру. У кожному конкретному випадку точність вимірювання залежить від принципу дії, конструкції приладу, а також умов налаштування та застосування.

Принцип вибору засобів вимірювання полягає в порівнянні існуючої граничної похибки вимірювання конкретного засобу вимірювання з розрахунковою похибкою вимірювання, що допускається, регламентованої стандартами . При цьому гранична похибка не повинна перевищувати допустиму, що становить зазвичай 20-35% від величини допуску на розмір.

В окремих випадках похибка вимірювання, що допускається, може бути збільшена при зменшенні допуску розміру, наприклад, при розділенні виробів на розмірні групи при селективному складанні . У цьому випадку часто розмір групи (його приймають умовно за допуск контрольованого виробу) беруть близьким або навіть рівним похибки вимірювання для того, щоб у групах обмежити різнорозмірність деталей. При селективному складанні недоцільно нормувати жорсткіші вимоги до похибки вимірювання.

Допустимі значення випадкової похибки вимірювання (зм.), Регламентовані стандартами СТ СЭВ 303-76 і ГОСТ 8.051-81, прийняті при довірчій ймовірності 0,95 (виходячи з припущення, що закон розподілу похибок - нормальний ізм. Прирівнюється зоні ±2 ) .

Значення граничної випадковості похибки (Lim) прирівнюють зоні розподілу ±3 (виходячи з нормального закону розподілу), тобто довірча ймовірність становить 0,9973. Для виробничих вимірювань у масовому та великосерійному виробництві значення похибки вимірювань приймають рівною ±2 .

Перш ніж перейти до розгляду існуючих методик вибору вимірювальних засобів, зупинимося на деяких загальних поняттях.

Класифікація приладів для вимірювання лінійних та кутових величин

Засоби виміру - технічні засоби, призначені для вимірів, що мають нормовані метрологічні властивості (характеристики).

Засоби виміру (СІ) - це всілякі заходи, інструменти, прилади та пристрої, за допомогою яких виробляються виміри.

Подана в даному посібнику класифікація СІ відноситься до СІ, призначених для вимірювання геометричних параметрів.

На вигляд всі засоби вимірювання діляться:

на міри;

Вимірювальні інструменти;

Вимірювальні прилади.

Заходи- Засоби вимірювання, призначені для відтворення фізичної величини заданого розміру.

Для лінійних та кутових вимірювань розрізняють:

плоскопаралельні кінцеві заходи;

кутові заходи;

Спеціальні заходи та зразки, які служать для налаштування приладів.

Плоскопаралельні кінцеві заходидовжини являють собою набори паралелепіпедів (пластин та брусків) із сталі довжиною до 1000 мм або твердого сплаву довжиною до 100 мм з двома плоскими взаємно паралельними вимірювальними поверхнями (ГОСТ 9038-83). Вони призначені для безпосереднього вимірювання лінійних розмірів, передачі розміру одиниці довжини від первинного еталона кінцевим заходам меншої точності, а також для повірки, градуювання та налаштування вимірювальних приладів, інструментів, верстатів та ін. дією міжмолекулярних сил тяжіння, кінцеві заходи можна збирати в блоки необхідних розмірів, які розпадаються при переміщеннях. Набори складаються з різної кількості кінцевих заходів (від 2 до 112 шт.). Кінцеві заходи виготовляють таких класів точності: 00; 01; 0; 1; 2; 3.

Розрізняють розряди плиток залежно від паралельності робочих граней: 1; 2; 3; 4; 5. Для 0 кл. виготовляються плитки 4; 5 розрядів; для 1 кл.-4; 5 розрядів; для 2 кл. - 3; 4; 5 розрядів; для Зкл. - 2; 3; 4 розрядів). Плитки 4, 5 класів промисловістю не випускаються, це зношені плитки для ремонтного виробництва та сільськогосподарського машинобудування.

У таблиці 2 посібника вказані класи та розряди плиток, які рекомендуються для налаштування приладів.

Кутові заходислужать для зберігання та передачі одиниці плоского кута, перевірки та градуювання кутових приладів, для контролю кутових виробів. Їх зазвичай виготовляють із сталі у вигляді трьох- та чотиригранних плиток. Вимірювальні поверхні плиток доводять, що дозволяє складати блоки з кількох заходів.

Відповідно до стандарту кутові заходи випускають у вигляді кількох наборів 0, 1 і 2-го класів точності в залежності від відхилень робочих кутів, що допускаються. Так, для 0-го класу відхилення робочих кутів знаходяться в межах ±3...5", першого ±10" та другого ±30".

Для контролю взаємної перпендикулярності застосовують косинці з робочим кутом 90°. Кутники виготовляють п'яти типів і чотирьох класів точності (0, 1, 2 та 3).

Вимірювання кутів за допомогою кутових заходів ґрунтується на методі порівняння. Для відліку різниці кутів використовують світловий просвіт між сторонами вимірюваного кута та міри (рис. 52).

Відхилення кута виробу від кута міри визначається по відношенню просвіту до довжини сторони Н. Якщо просвіт не більше 30 мкм, то використовують зразки просвіту, якщо більше 30 мкм - спеціальні щупи.

Рис. 52. Вимірювання кутів косинцем.

Спеціальні заходи- це коробочки з плоскопаралельними скляними пластинками, якими перевіряються мікрометри на паралельність п'ят. Калібри – це безшкільні прилади, які призначені для контролю деталей у масовому виробництві. Докладніше з класифікацією калібрів можна ознайомитись у будь-якій довідковій літературі, в т.ч. .

Інструмент- це засіб вимірювання, що має одну механічну передачу. До інструментів відносяться штангенциркулі та інші штангенінструменти, мікрометри гладкі та мікрометричні інструменти (штихмаси, мікрометричні головки, глибиноміри, всі типи мікрометричних триточкових нутромірів).

Прилади- засоби вимірювання, що мають дві або більше механічних передач або поєднання оптичної та механічної передач або поєднання однієї або декількох оптичних передач.

Усі прилади та інструменти за призначенням поділяються на:

Спеціальні

Універсальні.

Універсальнізасоби використовують для вимірювання різних геометричних параметрів або безпосередньо, або у поєднанні з предметними столиками, плитами, стійками, штативами, струбцинами та іншими додатковими пристроями. Спеціальні засоби дозволяють здійснювати вимірювання чи контроль параметрів деталей певного виду.

За типом передач прилади та інструменти діляться:

1. Інструменти та прилади з механічними передачами:

Пряма передача (штангенінструменти);

Гвинтова передача (мікрометричні інструменти);

Важелева передача (мініметри);

Зубчаста передача (індикатори вартового типу);

Важільно-зубчаста передача (важальні скоби, важільні мікрометри);

Пружинна передача (мікрокатори, мікатори).

2. Оптичні передачі (довгоміри, проектори, мікроскопи).

3. Оптико-механічні передачі (оптиметри, оптикатори, ультраоптиметри).

4. Електромеханічні передачі (клугломіри, профілактографи-профілометри).

До приладів для вимірювання довжин і кутів висувають такі вимоги:

Точність;

Надійність;

Технологічність;

Економічність;

Безпека;

Ергономічність;

Естетичність;

Інфікованість;

Активний вплив на технологічний процес для одержання лише придатних деталей.

2 Засоби вимірювання бічного зазору в зубчастому зачепленні

Для усунення можливого заклинювання при нагріванні передачі, забезпечення умов протікання мастильного матеріалу та обмеження мертвого ходу при реверсуванні відлікових і ділильних реальних передач вони повинні мати бічний зазор j n (між неробочими профілями зубів сполучених коліс). Цей зазор необхідний для компенсації похибок виготовлення і монтажу передачі. Бічний зазор визначають у перерізі, перпендикулярному до напрямку зубів, у площині, що стосується основних циліндрів (рисунок 2.1).
Малюнок 2.1

Вимірювання бічного зазору в зачепленні можна здійснити двома способами:

1.За допомогою індикатора: встановіть на спеціальному кронштейні мікрометр так, щоб щуп його упирався в робочу поверхню зуба веденого колеса із зовнішнього боку. При зафіксованому вихідному валі з ведучою шестернею поверніть ведене колесо до упору ліворуч і праворуч. Різниця показань індикатора в крайніх точках є бічний зазор.

2. Для вимірювання бічного зазору свинцевим дротомна зубці шестерні накладають і закріплюють тавотом два рівні по довжині відрізка дроту діаметром 1-3 мм і заміряють відстань між дротиками. Потім, повертаючи від руки колесо, сплющують дріт. Отримані відбитки бічного та радіального зазорів будуть представляти смужки зі змінною товщиною. Менша товщина відповідає зазору з робочого боку зуба, а велика - з неробочої. Сума товщин обох відбитків, виміряна мікрометром, дорівнює бічному зазору зачеплення.

Глава 1ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ПРО ЗУБЧАТІ ПЕРЕДАЧІ

Зубчаста передача складається з пари зубчастих коліс, що знаходяться в зачепленні або зубчастого колеса і рейки. У першому випадку вона служить для передачі обертального руху від одного валу до іншого, у другому - для перетворення обертального руху на поступальне.

У машинобудуванні застосовують такі види зубчастих передач: циліндричні (рис. 1) при паралельному розташуванні валів; конічні (рис. 2, а)при валах, що перетинаються і перехрещуються; гвинтові та черв'якові (рис. 2, бі в)при перехресних валах.

Зубчасте колесо, що передає обертання, називають ведучим, що приводиться в обертання - веденим. Колесо зубчастої пари з меншим числом зубів називають шестірнею, що з ним парне колесо з великим числом зубів - колесом.

Відношення числа зубів колеса до зубів шестерні називають передатним числом:

Кінематичною характеристикою зубчастої передачі є передатне відношення i , Що являє собою відношення кутових швидкостей коліс, а при постійному i - і відношення кутів повороту коліс

Якщо при i не стоять індекси, то під передавальним ставленням слід розуміти відношення кутової швидкості ведучого колеса до кутової швидкості веденого.

Зубчасте зачеплення називають зовнішнім, якщо обидва зубчасті колеса мають зовнішні зубці (див. рис. 1, а, б), і внутрішнім, якщо одне з коліс має зовнішні, а друге - внутрішні зуби (див. рис. 1, в).

Залежно від профілю зубів коліс розрізняють зачеплення трьох основних видів: евольвентні, коли профіль зуба утворений двома симетричними евольвентами; циклоїдальні, коли профіль зубів утворений циклоїдальними кривими; зачеплення Новікова, коли профіль зуба утворений дугами кола.

Евольвентом, або розгорткою кола, називається крива, яку описує точка, що лежить на прямій (так званої виробляє прямий) лінії, що стосується кола і перекочується по колу без ковзання. Коло, розгорткою якого є евольвента, називають основним колом. Зі збільшенням радіуса основного кола кривизна евольвенти зменшується. При радіусі основного кола, що дорівнює нескінченності, евольвента перетворюється на пряму, що відповідає профілю зуба рейки, окресленому по прямій.

Найбільш широке застосування знаходять зубчасті передачі з евольвентним зачепленням, яке має наступні переваги перед іншими видами зачеплення: 1) допускається невелика зміна міжосьової відстані при незмінному передавальному відношенні та нормальній роботі пари з'єднаної зубчастих коліс; 2) полегшується виготовлення, оскільки одним і тим самим інструментом можна нарізати колеса

Рис. 1.

Рис. 2.

з різним числом зубів, але однакового модуля та кута зачеплення; 3) колеса одного і того ж модуля сполучаються між собою незалежно від числа зубів.

Наведені нижче відомості належать до евольвентного зачеплення.

Схема звольвентного зачеплення (рис. 3 а). Два колеса з евольвентними профілями зубів стикаються в точці А, що знаходиться на лінії центрів О 1 О2 і називається полюсом зачеплення. Відстань aw між осями коліс передачі міжосьової лінії називають міжосьовою відстанню. Через полюс зачеплення проходять початкові кола зубчастого колеса, описані навколо центрів О1 і О2 і при роботі зубчастої пари, що перекочуються одна по одній без ковзання. Поняття про початкового кола не має сенсу для одного окремо взятого колеса, і в цьому випадку застосовують поняття про ділильне коло, на якому крок і кут зачеплення колеса відповідно дорівнюють теоретичному кроку і куту зачеплення зуборізного інструменту. При нарізуванні зубів методом обкатки ділильне коло є як би виробниче початкове коло, що виникає в процесі виготовлення колеса. У разі передачі без усунення ділильні кола збігаються в початковими.

Рис. 3. :

а – основні параметри; б – інволюту; 1 – лінія зачеплення; 2 - основне коло; 3 - початкова та ділильна кола

При роботі циліндричних зубчастих коліс точка торкання зубів переміщається по прямій MN, дотичної до основних кіл, що проходить через полюс зачеплення і званою лінією зачеплення, що є загальною нормаллю (перпендикуляром) до сполучених евольвентів.

Кут atw між лінією зачеплення MN та перпендикуляром до міжосьової лінії O1O2 (або між міжосьовою лінією та перпендикуляром до лінії зачеплення) називається кутом зачеплення.

Елементи прямозубого циліндричного колеса (рис. 4): da-діаметр вершин зубів; d - діаметр ділильний; df - діаметр западин; h - висота зуба - відстань між колами вершин та западин; ha - висота ділильної головки зуба - відстань між колами ділильної і вершин зубів; hf - висота ділильної ніжки зуба - відстань між колами ділильної і западин; pt - окружний крок зубів - відстань між однойменними профілями сусідніх зубів по дузі концентричного кола зубчастого колеса;

st - окружна товщина зуба - відстань між різноіменними профілями вуба по дузі кола (наприклад, ділильною, початковою); ра – крок евольвентного зачеплення – відстань між двома точками однойменних поверхонь сусідніх зубів, розташованих на нормалі MN до них (див. рис. 3).

Окружний модуль mt-лінійна величина, п(3,1416) разів менше за окружний крок. Введення модуля спрощує розрахунок та виготовлення зубчастих передач, оскільки дозволяє виражати різні параметри колеса (наприклад, діаметри колеса) цілими числами, а не нескінченними дробами, пов'язаними з числом п. ГОСТ 9563-60 * встановив такі значення модуля, мм: 0,5; (0,55); 0,6; (0,7); 0,8; (0,9); 1; (1,125); 1,25; (1,375); 1,5; (1,75); 2; (2,25); 2,5; (2,75); 3; (3,5); 4; (4,5); 5; (5,5); 6; (7); 8; (9); 10; (11); 12; (14); 16; (18); 20; (22); 25; (28); 32; (36); 40; (45); 50; (55); 60; (70); 80; (90); 100.

Рис. 4.

Значення ділового окружного кроку pt і кроку зачеплення для різних модулів представлені в табл. 1.

1. Значення ділового окружного кроку та кроку зачеплення для різних модулів (мм)

У ряді країн, де ще застосовують дюймову систему (1" = 25,4 мм), прийнята пітча система, за якою параметри зубчастих коліс виражені через пітч (pitch - крок). і вище:

де г - Число зубів; d - діаметр ділового кола, дюйми; р – діаметральний пітч.

При розрахунку евольвентного зачеплення користуються поняттям евольвентного кута профілю зуба (інволюти), що позначається inv aх. Він являє собою центральний кут 0х (див. рис. 3 б), що охоплює частину евольвенти від її початку до якоїсь точки хi і визначається за формулою:

де ах – кут профілю, радий. За цією формулою розраховані таблиці інволюти, які наведені у довідниках.

Радіан дорівнює 180 ° / п = 57 ° 17 "45"або 1 ° = 0,017453радий. На цю величину потрібно помножити кут, виражений у градусах, щоб перевести його на радіани. Наприклад, ах = 22 ° = 22 X 0,017453 = 0,38397 рад.

Початковий контур. При стандартизації зубчастих коліс та зуборізного інструменту для спрощення визначення форми та розмірів нарізуваних зубів та інструменту введено поняття вихідного контуру. Це контур зубів номінальної вихідної зубчастої рейки в перерізі площиною, перпендикулярною до її ділильної площини. На рис. 5 показаний вихідний контур за ГОСТ 13755-81 (СТ РЕВ 308-76) - прямобічний рейковий контур з наступними значеннями параметрів та коефіцієнтів: кут головного профілю а = 20 °; коефіцієнт висоти голівки h*a = 1; коефіцієнт висоти ніжки h * f = 1,25; коефіцієнт радіусу кривизни перехідної кривої р * f = 0,38; коефіцієнт глибини заходу зубів у парі вихідних контурів h * w = 2; коефіцієнт радіального зазору у парі вихідних контурів З* = 0,25.

Допускається збільшення радіусу перехідної кривої рf = р * mякщо це не порушує правильності зачеплення в передачі, а також збільшення радіального зазору З = З * mдо 0,35mпри обробці долбяками або шеверами і до 0,4mпри обробці під зубошліфування. Можуть бути передачі з укороченим зубом, де h*a = 0,8. Частину зуба між ділильною поверхнею та поверхнею вершин зубів називають ділильною головкою зуба, висота якої ha = hф*m;частина зуба між ділильною поверхнею і поверхнею западин - ділильною ніжкою зуба. При введенні зубів однієї рейки у западини іншої до збігу їх профілів (пара вихідних контурів) між вершинами та западинами утворюється радіальний зазор з. Висота заходу чи висота прямолінійної ділянки становить 2m, а висота зуба m+m+0,25m = 2,25m. Відстань між однойменними профілями сусідніх зубів називають кроком рвихідного контуру, його значення р = пm, А товщина зуба рейки в ділильній площині складає половину кроку.

Для поліпшення плавності роботи циліндричних коліс (переважно при збільшенні окружної швидкості їх обертання) застосовують профільну модифікацію зуба, в результаті якої поверхня зуба виконується з навмисним відхиленням від евольвентної теоретичної формули у вершини або біля основи зуба. Наприклад, зрізають профіль зуба біля його вершини на висоті hc = 0,45 мвід кола вершин на глибину модифікації А = (0,005%0,02) m(Рис. 5, б)

Для поліпшення роботи зубчастих коліс (підвищення міцності зубів, плавності зачеплення і тп.), отримання заданої міжосьової відстані, щоб уникнути підрізання * 1 зубів та інших цілей проводять зміщення вихідного контуру.

Зміщення вихідного контуру (рис. 6) - відстань по нормалі між ділильною поверхнею зубчастого колеса і ділильною площиною вихідної зубчастої рейки при її номінальному положенні.

При нарізуванні зубчастих коліс без усунення інструментом рейкового типу (черв'якові фрези, гребінки) ділильне коло колеса обкатується без ковзання по середній лінії рейки. У цьому випадку товщина зуба колеса дорівнює половині кроку (якщо не враховувати нормальний бічний зазор *2, значення якого мало.

Рис. 7. Бічний з і радіальний inзазори зубчастого зачеплення

При нарізуванні зубчастих коліс зі зміщенням вихідну рейку зміщують у радіальному напрямку. Ділинне коло колеса обкатується не по середній лінії рейки, а по якійсь іншій прямій, паралельній середній лінії. Відношення змішування вихідного контуру до розрахункового модуля - коефіцієнт усунення вихідного контуру х. У коліс зі зміщенням товщина зуба по діловому колу не дорівнює теоретичній, тобто половині кроку. При позитивному зміщенні вихідного контуру (від осі колеса) товщина зуба на ділильному колі більша, при негативному (в напрямку осі колеса) - менше

половини кроку.

Для забезпечення бічного зазору в зачепленні (мал. 7) товщину зуба коліс роблять дещо меншою за теоретичну. Однак через малу величину цього зміщення такі колеса практично вважають колесами без зміщення.

При обробці зубів методом обкатки зубчасті колеса зі зміщенням вихідного контуру нарізають тим же інструментом і при тому ж налаштуванні верстата, що колеса без зміщення. Сприймається зміщення - різницю міжосьової відстані передачі зі зміщенням та її ділильної міжосьової відстані.

Визначення та формули для геометричного розрахунку основних параметрів зубчастих коліс наведені у табл. 2.

2.Визначення та формули розрахунку деяких параметрів евольвентних циліндричних зубчастих коліс

Параметр	Позначення	Визначення	Розрахункові формули та вказівки	Малюнок
Початкові дані
Модуль: розрахунковий евольвентного зачеплення		Дільний нормальний модуль зубів. Лінійна величина, в п раз менша ділового окружного кроку	За ГОСТ 9563 – 60*
Кут профілю вихідного контуру		Гострий кут між дотичною до профілю зуба рейки і прямою, перпендикулярною до ділової площини рейки	За ГОСТ 13755-81 а = 20 °
Число зубів: шестерні колеса
Кут нахилу лінії зуба
Коефіцієнт висоти головки		Відношення відстані ha між колами вершин зубів і ділильною до розрахункового модуля
Коефіцієнт радіального зазору		Відношення відстані C між поверхнею вершин одного колеса передачі та поверхнею западин іншого до розрахункового модуля		7
Коефіцієнт зміщення: у шестерні, біля колеса		Відношення відстані між ділильною поверхнею колеса і ділильною площиною рейки, що виробляє, до розрахункового модуля
Розрахунок параметрів
Діаметри зубчастого колеса: Ділительний		Діаметри концентричних кіл

Зубчасті передачі збирають і випробовують зазвичай на заводі-виробнику. Редуктори малої та середньої потужності відправляють із заводу-виробника запломбованими. Потужні редуктори та відкриті передачі з великими шестернями надходять для монтажу в розібраному вигляді.

Всі механічно оброблені зубчасті передачі поділяють на 12 ступенів точності. Для обладнання молочної промисловості найчастіше застосовують циліндричні передачі 6-11-го ступеня точності, конічні 6-11-го і черв'ячні 5-9-го ступеня точності (чим менше номер ступеня, тим вища точність зубчастого колеса, що визначається за нормами кінематичної точності, плавності роботи та контакту зубів).

При складанні зубчастих передач необхідно перевірити радіальне та торцеве биття зубчастих коліс, міжцентрову відстань, бічний зазор та ступінь прилягання робочих поверхонь зубів.

Радіальне та торцеве биття циліндричних зубчастих передач перевіряють на спеціальних призмах перед установкою або в центрах після насадки на вал. Биття контролюють рейсмусом чи індикатором (рис. 7.8). Для цього між зубами колеса поміщають циліндричний калібр діаметром 1,68/і (де - модуль), на який встановлюють ніжку індикатора і фіксують положення його стрілки. Перекладаючи калібр через 2-3 зуби та повертаючи вал, визначають різницю у показаннях індикатора для всього зубчастого колеса. Ця різниця є величиною радіального биття по початковому колу зубчастого колеса. Торцеве биття перевіряють індикатором.

Бічні зазори в зачепленні зубчастих циліндричних коліс контролюють щупом або індикатором (рис. 7.9). Для цього на валу одного із зубчастих коліс кріплять повідець, кінець якого упирається в ніжку індикатора, встановленого на корпус вузла. Інше колесо закріплюють нерухомо фіксатором. Повідець разом з валом і колесом повертають в один бік, потім в інший (це можна зробити лише на величину бічного зазору). Різницю у показаннях індикатора при першому та другому положенні зубчастого колеса перераховують на величину бічного зазору за формулою

Сп = CR 1L,

Де сп - величина бічного зазору, м; З -різниця у показаннях індикатора при першому та другому положеннях зубчастого колеса, м; R - радіус початкового кола, м; L - довжина повідця, м.

У технічних умовах фіксують найменший бічний зазор.

При складанні зубчастих передач з колесами, які мають модуль вище 6 мм, ці зазори перевіряють прокатуванням між зубами
трьох-чотирьох відрізків свинцевого зволікання, що встановлюються на довжині зуба.

Відбитки зволікань є смужки змінної товщини. Менша товщина відповідає частині бічного зазору з робочого боку зуба, а велика с2 - з неробочої. Сума цих величин складає бічний зазор, тобто cn = з + с2.

Закінчують перевірку зубчастого зачеплення оглядом відбитків фарби у місцях контакту. Для цього зубці провідної шестерні покривають тонким шаром сажі або синьки, розведеної на оліфі, і провертають зубчасту передачу кілька разів.

На зубцях веденого колеса з'являються сліди торкання (відбитки), якими судять про якість зачеплення. Якщо відбитки знаходяться у верхній частині зуба, то міжцентрова відстань більша за нормальну. При відбитку в нижній частині зуба колеса зближені більше, ніж потрібно. У правильно зібраній передачі відбитки розташовуються в середній частині бічної поверхні зубів за висотою та довжиною.

При недостатньому контакті поверхонь зубів доведення на монтажі роблять шабрінням, притиранням абразивними порошками та пастами, притиранням з олією під навантаженням. Використання напильників категорично забороняється.

Конічні передачі переважно збирають під час ремонту. При цьому вершини початкових конусів повинні збігатися, а осі повинні бути перпендикулярні взаємно. Відхилення у зачепленні не повинні виходити за межі допусків. Положення осей конічних шестерень вивіряють за допомогою струн з схилями, лінійок та інших універсальних інструментів. Установку конічних коліс перевіряють за збігами їх утворюють в площині осей колеса. норми: недостатній зазор - колеса надмірно зближені (мал. 7.10, г); в)або більше за розрахунковий (рис. 7.10, 6). Якщо на зубцях ведучого або веденого коліс сліди фарби розташовані щільно на одній стороні зуба на вузькому кінці, а з іншого боку - на широкому, це свідчить про перекос осей зубчастих коліс. У всіх випадках відхилення від норми виправляють додатковими слюсарними операціями. Характерні відбитки при правильному зачепленні конічних коліс показано на рис. 7.10, а.

Рис. 7.10. Контроль якості зачеплення конічної зубчастої передачі:

I - без навантаження (при складанні); II - з повним навантаженням (у роботі); а – правильне зачеплення; б - міжосьовий кут більше за розрахунковий; в - між осьовий кут менше за розрахунковий; г - недостатній зазор

При складанні черв'ячної передачі перевіряють міжосьову відстань валів черв'яка та черв'ячного колеса, правильність положення валів, бічний зазор у зачепленні та прилягання робочих поверхонь зубів колеса та витків черв'яка. Установку черв'ячної пари перевіряють за допомогою спеціально виготовлених шаблонів і щупів, схилів, масштабної лінійки та рівня. З валу черв'яка опускають схилі і вимірюють відстань від валу до бічної поверхні колеса. При правильному зачепленні ці відстані мають бути однакові. Таку перевірку не завжди можна здійснити, оскільки передача встановлена ​​у корпусі редуктора. Тому при монтажі перевіряють торкання на фарбу (рис. 7.11). Зміщення торкання в один чи інший бік вказує на перекіс осей. Наближення плями дотику до краю зуба свідчить про збільшену міжосьову відстань, і навпаки.

Рис. 7.11. Контроль якості зачеплення черв'ячної передачі

Для нормальної роботи черв'ячної передачі велике значення має величина бічного зазору (рис. 7.12), яка залежить від точності та розмірів передачі. У зібраних передачах величину зазору визначають за поворотом черв'яка при «мертвому» ході, тобто при кутовому переміщенні черв'яка і нерухомому колесі. У разі відсутності цього проміжку відбувається заклинювання черв'яка.

У малогабаритних точних передачах, де бічний зазор дуже малий, вільний поворот хробака визначають індикатором. На виступаючих кінцях черв'яка і колеса кріплять важелі, що стосуються індикаторів, фіксують положення індикатора стрілки в початковому положенні.

Дефекти зачеплення сприяють появі додаткових звуків і шумів: стукіт і клацання зубів, що іноді зникають, часом посилюються, можуть бути викликані помилками кроку зубів або занадто великими зазорами; брязкітні звуки і скрегіт, що тягнуть за собою вібрацію корпусу передачі, можуть бути викликані малими бічними зазорами (щільним зачепленням), наявністю гострих кромок на головках зубів коліс, перекосом осей коліс; шум високого тону, що переходить зі збільшенням частоти обертання в різке виття та постійний нерівномірний стукіт у зачепленні, відбувається при спотворенні форми робочих поверхонь зубів або наявності на них місцевих дефектів; шум, що періодично посилюється і слабшає, систематично повторюється при кожному обороті колеса, є наслідком ексцентричного розташування зубів щодо осі обертання або нещільної посадки.

Нормальна робота черв'ячної передачі визначається при випробуванні її вхолосту та під навантаженням. При цьому перевіряють не тільки величину і характер плям торкання, а й температуру нагрівання передачі, яка не повинна перевищувати для передач 2-го та 3-го ступеня точності 80 °С, для передач 4-го ступеня точності - 65 °С. Надмірне нагрівання вказує на дефекти збирання та виготовлення, недостатнє мастило або неправильний підбір мастила.