Геометрические отклонения элементов зацепления в соответствии с действующими государственными стандартами

Погрешности в изготовлении зубчатых колес наряду с непра­вильным их монтажем приводят к повышенным динамическим нагруз­кам, шуму и ускоренному износу деталей.

Допуски, устанавливаемые на зубчатые колеса, должны обеспечить сохранение постоянства мгновенного передаточного отношения, правильное прилегание зубьев по длине и создание требуемых боковых зазоров в зацеплении.

Геометрические отклонения элементов зацепления необходимо указывать в чертежах зубчатых колес в соответствии с действующими государственными стандартами:

ГОСТ 1643-46 для цилиндрических зубчатых колес с модулем от 1 до 20. Стандарт устанавливает отклонения по элементам, обеспечи­вающим:
а) сохранение постоянства передаточного отношения (предельное отклонение основного шага, предельная разность соседних окружных шагов, допуск на профиль, предельная накопленная погрешность окружного шага);

б) обеспечение прилегания по длине зуба (предельное отклоне­ние направления зуба,- предельные непараллельность и перекос осей, пятно касания);
в) создание боковых зазоров (наименьшее смещение исходного контура и допуск на него, предельное отклонение межцентрового расстояния, наименьший боковой зазор).

ГОСТ 1758-42 для конических зубчатых колес с прямым и косым зубом и модулем от 1 до 20.

Стандарт устанавливает отключения по элементам, обеспечи­вающим:
а) сохранение постоянства передаточного отношения (наибольшая разность соседних окружных шагов, допуск на профиль, наибольшая накопленная погрешность окружного шага по колесу);

б) обеспечение прилегания по длине зуба (предельное отклонение направления зуба, предельное отклонение межосевого расстояния, предельное смещение базисного торца и вершины начально-производственного конуса, пятно касания);
в) создание боковых зазоров (верхнее отклонение толщины зуба и допуск на него, предельное отклонение межосевого угла, наимень­ший боковой зазор).

ГОСТ 3675-47 для червячных передач с модулем от 1 до 20.

Стандарт устанавливает отклонения и допуски раздельно по червяку и колесу, обеспечивающие сохранение постоянства переда­точного отношения, прилегание по длине зуба и создание боковых зазоров.

Конструктор объекта, внося в чертеж того или иного зубчатая колеса допуски и технические условия, которыми должна полностью определиться необходимая точность изготовления колеса, обязан отдавать себе отчет в том, какими методами и средствами может быть обеспечено их измерение.

Указанные в чертеже технические условия и допуски на точность! зубчатого колеса в какой-то мере уже определяют и метод его контроля.

Так, конструктор должен определить выбор между поэлементными или комплексными отклонениями. Это вопрос не столько технологический, сколько конструктивный.

Комплексные методы контроля зубчатых колес в производственных условиях целесообразнее поэлементных. Они выявляют действий тельные сочетания погрешностей, осуществляются при непрерывном движении колес и определяют их точность в условиях, приближающихся к эксплуатационным. Погрешности отдельных элементов, измеренные независимо друг от друга, еще не характеризуют эксплу­атационных качеств передачи, так как они могут или взаимно ком­пенсироваться, или, накладываясь одно на другое, взаимно усили­ваться.

Контроль зубчатых передач преследует цели:
1) выявить кинематическую точность колеса, определяя, в како! мере оно будет нарушать закон передаваемого им движения;
2) выявить качество контакта боковых поверхностей зубьев колеса, определяя его способность к восприятию заданных рабочие нагрузок;
3) выявить отклонения в размерах зубьев колеса, определяющие наличие и возможные пределы колебаний боковых зазоров в передаче.

Указанные цели не могут быть достигнуты методами лишь по­элементного контроля, а достигаются комплексными методами.

Это подтверждает, что выбор между поэлементным или комплексным контролем является не специфическим вопросом технического контроля, а прежде всего вопросом, связанным с условиями эксплуатации передач, т, е. вопросом, который должен быть решен конструктором объекта при создании чертежа зубчатого колеса.

С другой стороны при значительном объеме производства контроль! колес по отдельным элементам оказывается чрезмерно трудоемким] и невыполнимым в цеховых условиях.

Поэлементный контроль зубчатых колес остается основным преимущественно в лабораторных условиях.

Для того чтобы надежнее и правильнее ориентировать непосредственную разработку методов и средств контроля зубчатых колес, построение их чертежей должно, по возможности, увязываться с принятыми в той или иной отрасли машиностроения методами про­изводственного контроля и располагаемыми средствами измерения.

Комплексные методы контроля зубчатых колес наряду с поэле­ментными предусматриваются и государственными стандартами: ГОСТ 1643-46 (цилиндрические колеса), ГОСТ 1758-42 (конические колеса) и ГОСТ 3675-47 (червячные колеса).

К комплексным методам контроля цилиндрических зубчатых колес относятся контроль в однопрофильном зацеплении, контроль в двухпрофильном зацеплении и испытание в условиях, приближающихся к эксплуатационным.

При однопрофильном контроле проверяемое колесо приводит в движение измерительную шестерню; при этом сопоставляются мгно­венные изменения их передаточного отношения со средним значением, которое определяется отношением чисел зубьев. Этот метод оцени­вает кинематическую точность колеса в условиях зацепления, наи­более близких к эксплуатационным.

Однако однопрофильная проверка не характеризует величин боко­вых зазоров между зубьями и потому должна дополняться двухпрофильной проверкой.

Пределы допустимых отклонений при однопрофильном зацеплении стандартом (ГОСТ 1643-46) не регламентированы.

При двухпрофильном контроле измерение производится в плот­ном (беззазорном) зацеплении проверяемого колеса с измерительной шестерней по колебаниям их межцентрового расстояния. Двухпрофильный контроль прост и мало трудоемок. Вместе с тем серьез­ным его недостатком является именно двухпрофильность зацепле­ния, т. е. одновременное сопряжение рабочих и нерабочих профилей зубьев, каждый из которых _является самостоятельным носителем неточностей. В результате может иметь место взаимная компенсация погрешностей обоих профилей зубьев или наложение их друг на друга и суммирование.

По совокупности своих достоинств и недостатков двухпрофильный метод контроля получил наибольшее производственное распро­странение.

Для правильного выполнения двухпрофильного контроля в чер­теж цилиндрического зубчатого колеса должно быть внесено следую­щее техническое условие:

При плотном зацеплении колеса с измерительной шестерней, имеющей толщину зуба по постоянной хорде, равную S_хэ расстояние между их центрами должно быть меньше номинального а на величину Δ_ва до Δ_на у всех колес и не должно колебаться более чем на δ₀а пределах полного оборота колеса.

Колебание расстояния между центрами при повороте на один угловой шаг допускается не более δ_γа.

Величины S_хэ и а вносятся в чертеж по конкретным размерам передачи. Отклонения Δ_ва, Δ_на, δ₀а и δ_γа назначают по ГОСТ 1643-46.

При необходимости произвести испытание цилиндрического зубча­того колеса в условиях, приближающихся к эксплуатационным, об этом должно быть сделано указание в чертеже колеса. Размер пятна касания по боковым поверхностям зубьев должен указываться по ГОСТ 1643-46.

К комплексным методам контроля конических зубчатых колес относятся: контроль в двухпрофильном зацеплении по величине комплексного линейного допуска δа_л, контроль в двухпрофильном зацеплении по величине комплексного углового допуска δа_у и кон­троль по боковому зазору и пятну касания при зацеплении колес па теоретических монтажных расстояниях.

Двухпрофильный контроль производят в условиях, аналогичных применяемым для цилиндрических колес. Проверку ведут по откло­нению расстояния от оси одного колеса пары до торца сопряженного колеса, т. е. по величине комплексного линейного допуска δа_л, отклонения которого ограничены ГОСТ 1758-42.

Данному методу контроля, помимо обычных недостатков из­мерения в двухпрофильном зацеплении, свойственна дополни­тельная погрешность засчет возможного непостоянства совме­щения вершин начально-производственных конусов обоих колес в одной точке.

Чертеж конического колеса может требовать его измерения в двух­профильном зацеплении с измерительной шестерней по изменению межосевого угла φ, колебание которого ограничено комплексным угловым допуском δа_у; отклонения - допуска δа_у также определены ГОСТ 1758-42.

На необходимость контроля по боковому зазору С и пятну каса­ния при зацеплении колес на теоретических монтажных расстояниях можно указывать в чертежах конических колес также в соответствии с ГОСТ 1758-42.

Комплексный контроль червячных передач производится в двух­профильном зацеплении по отклонениям мерительного межосевого расстояния Δ_ва и Δ_на, по колебанию этого расстояния за оборот колеса δ₀а и при повороте на один зуб δ_γа.

Вторым методом комплексного .контроля червячных передач который может быть предписан чертежами, является проверка пятна касания и боковых зазоров с_minи с_max при обкатке передачи на теоретическом межосевом расстоянии.

Величины: Δ_ва, Δ_на, δ₀а и δ_γа при двухпрофильном методе конт­роля; с_minи с_max и пятно касания при обкатке на теоретическом меж­осевом расстоянии следует устанавливать в чертежах колеса и чер­вяка по ГОСТ 3675-47.

Могут быть случаи, когда в чертежах должны быть оговорены отклонения именно по отдельным элементам, а не заменяющие их комплексные отклонения. Так, ГОСТ 1643-46 не предусматривает возможности комплексного контроля в двухпрофильном зацеплении для цилиндрических зубчатых колес 1-го класса.

Объясняется это прежде всего практической невозможностью обеспечить изготовление измерительных шестерен достаточно высокой точности, чтобы использовать их при комплексной проверке колес 1-го класса точности.

Кстати, следует отметить, что если цилиндрические зубчатые колеса полностью могут быть обеспечены приборами для поэлемент­ного контроля, то в отношении конических колес дело обстоит значи­тельно хуже, что еще более увеличивает значение комплексных мето­дов их контроля.