Допуски изделий и средства измерений

П р и м е ч а н и е . Отклонения внутреннего конуса с диаметрами до 3 мм: К 9 (-0,025);

К 1 0 (-0,04); К 11 (-0,06); К 12 (-0,1).

П рим ер п ол ьзован ия т аблицей. Диаметр D большого основания наружного конуса имеет размер 0 50&9. Найти отклонения. По таблице 0 50Л9 (+0,062).

1.15. ДОПУСКИ ЗУ Б Ч А Т Ы Х И Ч Е Р В Я Ч Н Ы Х П ЕРЕ Д АЧ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫ Е П ЕРЕДАЧ И

Точность изготовления зубчатых колес и точность их монтажа влияет на качество работы зубчатой (и червячной) передачи, ко­ торое определяется четырьмя эксплуатационными показателями.

1.Кинематическая точность передачи, т. е. согласованность уг­ лов поворота ведущей и ведомой шестерен. Количественно кине­ матическая точность характеризуется наибольшей кинематичес­ кой погрешностью, для которой в стандарте установлен допуск.

2.Плавность работы передачи, т. е. отсутствие циклических по­ грешностей, многократно повторяющихся за оборот колеса (отсут­ ствие резких изменений отклонений ведомого колеса). Погрешно­ сти углов поворота могут изменяться с различной скоростью, резкое изменение отклонений углов поворота ведомой шестерни означает

неплавность ее работы. Плавность работы характеризуется местной кинематической погрешностью и циклической погрешностью.

3.Полнота контакта зубьев колес. Теоретически зубья контак­ тируют по всей боковой поверхности, но из-за погрешностей изготов­ ления и монтажа зубья контактируют по отдельным участкам (точкам) боковых поверхностей. Полнота контакта характеризуется суммарным или мгновенным пятнами контакта в процентах по вы­ соте и длине зуба.

4.Величина бокового зазора между зубьями с целью устране­ ния заклинивания зубьев во впадинах. Боковой зазор характери­ зуется видом сопряжения, видом допуска бокового зазора и клас­ сом отклонения межосевого расстояния зубчатой передачи.

Стандартом (ГОСТ 1643-81) для зубчатых колес установлено 12 степеней точности (с 1-й по 12-ю). Для каждой степени точно­ сти (кроме 1 и 2-й) установлены допуски и отклонения парамет­

ров, которые определяют кинематическую точность, плавность ра­ боты, контакт зубьев колес.

Высшие степени точности (3-5) предназначены для измери­ тельных зубчатых колес, используемых при комплексном кон-

троле передач. В редукторах и различных приводах применяют зубчатые колеса 6—10-й степеней точности (для быстроходных пере­ дач — 3-5-й степеней точности), в грубых передачах — 11 и 12-й степени точности.

В обозначении зубчатого колеса, которое указывается в таблице параметров на чертеже зубчатого колеса, должны содержаться сле­ дующие данные:

степень точности по нормам кинематической точности; степень точности по нормам плавности работы; степень точности по нормам контакта зубьев (степень точности

указывают один раз, если она одинакова по всем трем нормам); вид сопряжения в боковом зазоре (его устанавливают незави­

симо от степени точности); вид допуска бокового зазора (его указывают, если вид допуска

отличается от вида сопряжения):

класс отклонения межосевого расстояния зубчатой передачи (указывают, если он отличается от установленного для данного вида сопряжения);

уменьшенный гарантированный боковой зазор jn^ (указывают, если принят более грубый, чем это установлено для данного вида сопряжения, класс отклонения межосевого расстояния).

Например, 8 -7 -6 -В : здесь 8 — степень точности по нормам кинематической точности, 7 — степень точности по нормам плав­ ности, 6 — степень точности по нормам контакта зубьев, В — вид сопряжения (вид допуска бокового зазора и класс отклонения меж­ осевого расстояния соответствуют виду сопряжения); 8-7 -6 -В а — то же, но вид допуска бокового зазора а не соответствует виду сопряжения; 8 -7 -6 -B a/V I-196 — то же, но класс отклонения межосевого расстояния VI не соответствует виду сопряжения В, а уменьшенный гарантированный боковой зазор составит 196 мкм при aw = 450 мм \jn min= yn' min - 0,68 (fa' - fa) = 250 - 0,68 (200 -

- 120) = 196 мкм].

Кинематическая точность передачи зависит от кинематичес­ кой погрешности зубчатых колес (чем меньше погрешность, тем выше точность).

Кинематическая погрешность колеса jFKnK — разность между действительным cpg и номинальным фя (расчетным) углами пово­ рота зубчатого колеса, ведомого измерительным зубчатым коле­ сом при отсутствии перекоса и непараллельности осей (рис. 81). Погрешность выражается длиной дуги на делительной окружнос­ ти зубчатого колеса:

где г — радиус делительной окружности, г = <2/2 = тг/2 (т — модуль, z — число зубьев).

Каждому номинальному углу поворота контролируемого зубча­ того колеса обычно соответствует определенная погрешность -FKnK;

эту зависимость показывают на графике (см. рис. 81, график из­ менения -FKnK от фк). Кинематическую точность зубчатого колеса определяет диапазон изменения ^кпк, который называется наи­ большей кинематической погрешностью F* (наибольшая алгеб­ раическая разность значений кинематической погрешности колеса в пределах одного оборота, см. рис. 81). Эта погрешность ограни­ чивается допуском F't.

Погрешности (отклонения) углов поворота колеса вызываются, в основном, следующими факторами: накопленной погрешностью окружного шага Рг^ (допуск Fp), радиальным биением зубчатого венца Frr, отклонением профиля зуба от теоретической эвольвен-

погрешность во взаимном расположении двух одноименных про­ филей зубьев по окружности, проходящей посередине зуба. Допус­ ком Fp ограничивается разность наибольших Р ^ нб и наименьших Pt^нм значений накопленной погрешности шага:

Величина погрешности F^r составляет 70-80 % от величины наибольшей кинематической погрешности колеса F'ir.

Радиальное биение — наибольшая, в пределах одного оборота, разность расстояний от рабочей оси колеса до элемента исходно­ го контура, наложенного на профили зубьев. Биение зубчатого венца изменяет толщины зубьев, входящих во впадины парного колеса, как бы увеличивая или уменьшая начальный радиус. Это вызывает аналогичные изменения шага, что приводит к откло­ нениям углов поворота. Радиальное биение ограничено допуском Fr (колебание расстояния от центра вращения до постоянной хорды зуба).

Погрешность профиля зуба преобразуется в погрешность угла поворота, но только во время зацепления одного зуба. Погреш­ ность профиля ограничивается допуском

По стандарту допуск на кинематическую погрешность зубча­ того колеса F/i равен сумме допусков на накопленную погрешность шага Fp и погрешность профиля /у

В производственной практике для оценки кинематической точ­ ности часто используют и иные показатели (параметры) или ком­

плексы:

колебание длины общей нормали FvW (W — общая нормаль, т. е. расстояние между двумя параллельными плоскостями, каса­ тельными к двум разноименным активным боковым поверхно­ стям зубьев колеса; при измерении охватывают от 1 до 15 зубьев в зависимости от общего числа зубьев);

колебание измерительного межосевого расстояния F"t оборота колеса — разность между наибольшим и наименьшим действи­ тельными межосевыми расстояниями при беззазорном зацеплении измерительного колеса с подпруженным контролируемым колесом при повороте последнего на один оборот (или один угловой шаг);

погрешность обката Fc — составляющая часть кинематичес­ кой погрешности, которая зависит от кинематической погрешно­ сти делительной цепи зуборезного станка.

Для контроля кинематической точности всего используется де­ вять комплексов или показателей: F\; F +F Dk; FD; Fc + Fr; FnW +

' » '

Для производственных целей важно знать, какой из основных фак­ торов превалирует в образовании кинематической погрешности — радиальное биение или погрешность шага. Радиальное биение воз­ никает при обработке из-за смещения посадочного отверстия заготовки, а погрешность шага — при зубонарезании из-за погрешностей дели­ тельной цепи станка. Малое значение последней погрешности дости­ гается измерением и ограничением погрешности обката Fcr (допуск F ), которая является кинематической погрешностью за вычетом ра­ диального биения. Для повышения кинематической точности колес необходимо обрабатывать их на станках с повышенной кинематичес­ кой точностью делительной цепи и принимать меры для уменьшения радиального биения (точно центрировать заготовку).

Кинематическая точность особенно важна для отсчетных зубчатых передач: в приборах, часовых механизмах, делительных цепях, для которых характерны малые скорости и нагрузки, небольшие модули, но важно точное соотношение оборотов ведомых и ведущих звеньев.

Зубчатые передачи, характеризуемые одной и той же кинемати­ ческой точностью F\ в то же время могут иметь различную плав­ ность вращения. Передача, в которой «скачки» значений кинемати­ ческой погрешности колеса меньше, работает с большей плавностью (рис. 82). Циклические погрешности, характеризующие плавность работы передачи, определяют волнообразный характер кинемати­ ческой погрешности, которую можно представить в виде спектра гармонических составляющих.

Прямыми показателями плавности вращения являются мест­ ная кинематическая погрешность f ir и циклическая погрешность колеса fzkr (см. рис. 82). f ir — наибольшая разность между мест­ ными соседними максимальными значениями FKUK в пределах одного оборота, fzkr —- удвоенная амплитуда гармонической со­ ставляющей кинематической погрешности колеса (/?2^0Г — то же для передачи). Допуски fzko и fzk определяются зависимостью:

где k — число циклов за оборот колеса, Fr — радиальное биение зубчатого венца (см. выше).

Для ограничения циклической погрешности с частотой, равной частоте входа зубьев в зацепление, установлен допуск на цикличес-

Погрешность углового шага связана с отклонением шага за­ цепления fpbr — разностью между действительным и номиналь­ ным шагами зацепления. Шаг зацепления равен расстоянию меж­ ду параллельными плоскостями, касательными к двум одноимен­ ным боковым поверхностям зубьев (в плоскости, касательной к основному цилиндру).

Погрешность шага зацепления приводит к тому, что пересопряжение зубьев происходит неплавно и сопровождается повышен­ ным шумом. Отклонения шага зацепления ±fpb и отклонения уг­

где а — угол профиля исходного контура, а= 20°.

В стандарте принято, что местная кинематическая погрешность f i равна сумме погрешности углового шага fpt и погрешности /у

В производственной практике для оценки плавности работы используют также и другие показатели и комплексы:

колебание измерительного межосевого расстояния на одном

fpb + ff* fpb fpt* f' i\ fzkJfpb’ fptm

Неплавность работы приводит к увеличению относительных ускорений, к соударению зубьев, силовое взаимодействие которых увеличивается по мере роста частоты вращения, увеличению шума и снижению долговечности.

Для увеличения плавности работы повышают точность инстру­ мента и червяка, сопряженного с делительным колесом станка (уменьшение fptr), а также применяют шевингование и хонингова­ ние зубьев (уменьшение fjr).

Для повышения плавности вращения высокоскоростных пере­ дач у вершины зуба делают срез — фланк, который обеспечивает более плавный вход и выход зуба из зацепления, что способствует уменьшению ускорений и образованию масляного клина между контактирующими зубьями.

Показатели плавности особенно важны для скоростных пере­ дач, величина скорости которых определяет степень точности ко­ леса (см. рис. 82).

Для обеспечения полноты контакта зубьев в передачах уста­ навливаются наименьшие размеры суммарного и мгновенного пя­ тен контакта (рис. 83).

Суммарное пятно контакта — это часть активной боковой по­ верхности зуба колеса, на которой располагаются следы его приле­ гания к зубьями парного колеса после вращения под нагрузкой. Мгновенное пятно контакта фиксируют при легком торможении передачи. Пятна контакта определяют в процентах по длине и вы-