Лаб. работа №3 Контроль качества сборки зубчатой передачи

Цель работы: приобретение практических навыков контроля качества сборки зубчатых передач, закрепление сообщаемых в лекционном курсе сведений об определении вида погрешности зацепления, практическое применение методов контроля правильности относительного расположения валов.

Продолжительность работы – 2 часа.

Необходимое оборудования (инструменты, материалы):

1. Лабораторная установка.
2. Электронный штангенциркуль и/или штихмас.
3. Индикатор часового типа со штативом (ГОСТ 577-68), цена деления 0,01 мм.
4. Поводок.
5. Щупы (ГОСТ 882-75) L=100 мм, набор №2.
6. Свинцовая проволока d=0,5…2 мм.
7. Краска (ультрамарин) (ГОСТ 6-10-404-77).
8. Растворитель (ГОСТ 7931-76 Олива натуральная).
9. Ветошь.
10. Зубомер (ГОСТ 4446-81).
11. Профиломер (ГОСТ 19300-73).

 

1.3.1. Теоретические основы сборки зубчатых передач

К монтажу цилиндрических зубчатых передач предъявляются следующие требования:

а)    обеспечение заданного межосевого расстояния, параллельности осей вала и отсутствие перекоса;

б)   обеспечение радиального биения зубчатых колес в установленных пределах;

в)    обеспечение допустимых зазоров в зацепления — радиального и бокового в соответствии с принятой плотностью зацепления;

г)    обеспечение ненадлежащего контакта в зацеплении.

При отклонении межосевых расстояний от расчетных, зацепление будет неправильным: глубоким — в случае уменьшения этих расстояния и мелким — в случае их увеличения.

Глубокое зацепление приводит к недопустимому уменьшению радиальных зазоров, выжиманию смазки, увеличению трения в зацеплении, прогибу валов и тугому ходу передачи. При мелком зацеплении увеличиваются радиальные зазоры, возникают удары и быстро изнашиваются вершины (головки) зубьев. Межосевые расстояния и параллельность осей валов проверяют электронным штангенциркулем, штихмасами или мерными скалками. При сборке передачи предельное отклонение межосевого расстояния должно укладываться в пределы, установленных в ГОСТ — 1643-81.

Радиальные биения происходят вследствие искривления валов или в результате неправильной расточки посадочного отверстия по отношению к окружности выступов.

При слишком больших радиальных зазорах появляются усилия, раздвигающие шестерни, что может привести к быстрому износу зубьев или изгибу валов. Внешним признаком малого радиального зазора являются гудение и скрип при работе зубчатой передачи.

Замер радиального биения производят индикатором часового типа, установленным на магнитной стойке (рис. 5). Нормы на радиальные биения зубчатого колеса приведены в ГОСТ 1643-81.

Зазоры между зубьями колес необходимы во избежание заклинивания зубьев, при компенсации неточности межосевых расстояний и размеров зубьев, для компенсации тепловых деформаций, а также для сохранения в зубчатом зацеплении слоя смазки.

Расстояние между окружностью выступов одного колеса и окружность впадин другого называют радиальным зазором j_r. Он зависит от межосевого расстояния передачи. Наименьшее расстояние по нормам между соседними нерабочими поверхностями зубьев называют боковым зазором j_n (рис. 10). Он зависит от толщины зубьев.

В соответствии с исходным контуром зубчатой рейки боковой зазор между зубьями колес теоретически равен нулю. Практически, при изготовлении зубчатых колес, предусматривается определенный минимальный размер бокового зазора, который оказывает большое влияние на плавность работы зубчатой передачи и на силу ударов.

Зазоры в зацеплении собранного узла зубчатых колес проверяют на ощупь и путем замера. При проверке на ощупь одно из зубчатых колес покачивается в обе стороны в качестве зацепления судят по плавности хода. Этот способ очень неточный и имеет ограниченное применение. Более точно радиальный и боковой зазоры проверяют щупом, индикатором (рис. 9) или свинцовой проволокой, прокатываемой между зубьями парных колес (рис. 10).

На рис. 9 представлена схема контроля бокового зазора в зубчатом зацеплении (1,2) с помощью поводка (3) и микрометра часового типа (4).  На валу одного из зубчатых колес укрепляют поводок (3), конец которого упирается в ножку индикатора (4), устанавливаемого на корпусе пли плите. Если второе зубчатое колесо удерживать от вращения, а поводок слегка поворачивать в том или другом направлении, то поворот будет возможен лишь на величину зазора в зубьях. Зазор может быть определен по показанию индикатора, приведенному к радиусу 0.5∙d_w начальной окружности по формуле:

где А – показания микрометра, мкм; l – плечо поводка, мм; d _w1 – диаметр делительной окружности шестерни, мм.

Рисунок 9 – Схема измерения бокового зазора в зубчатом зацеплении с помощью индикатора

Для измерения бокового зазора свинцовой проволокой на зубья шестерни накладывают два равных по длине отрезка проволоки диаметром 0,5-2 мм и замеряют расстояние – l между проволоками, как показана на рис. 10, 11. Затем, поворачивая от руки колесо, пропускают проволоку через зацепление, при этом проволока сплющивается. Полученные оттиски бокового 1 и радиального 2 зазоров будут представлять полоски с переменой толщиной. Меньшая толщина, a соответствуют зазору с рабочей стороны зуба, а большая b — с нерабочей.

Сумма толщин обоих оттисков равна боковому зазору зацепления j_n =а+b

Рисунок 10 – Схемы образования и проверки бокового и радиального зазоров: а) образование зазоров; б) схема наложении проволоки на зубья; в) форма оттисков

 

Рисунок 11 – Схема соотношения боковых зазоров: а — непараллельные; в — пересекаются

Нормы гарантированного бокового зазора приведены в ГОСТ 1643-81.

Если толщины соответствующих оттисков неравны, например а>а₁ и/или b>b₁, как представлено на рис. 11, то оси валов непараллельное на величину ΔХ, равную

ΔХ=((a+b)-(a₁+b₁))/2∙sinα,

где α – угол зацепления (обычно 20 ⁰)

Относительную величину отклонения от параллельности определяют делением

ΔХ на l.

При а>а₁ и/или b>b₁ оси валов скрещиваются. Тогда а+b = а₁+b₁ .

Относительную величину скрещивания определяют делением разности а-а₁ и/или b—b₁ на l.

Средний оттиск s (рис. 10) на свинцовой проволоке дает полную величину радиального зазора. Если размер радиального зазора равен j_n – 0,2m, то его колебание должно соответствовать нормам отклонения межосевого расстояния.

Допуски на параллельность и перекос осей колес приведены в ГОСТ. Перечисленные операции называют центровкой зубчатых колес.

После центровки, контакт зацепления проверяют на краску. Для этого зубья ведущего колеса покрывают тонким слоем краски /ультрамарин/ и проворачивают передачу от руки, чтобы зубьях появились следы от краски. Площадь контакта должна быть расположена в середине рабочей поверхности зуба, как представлена на рис. 12.

Определяются относительные размеры пятна контакта в процентах: по длине зуба — отношения расстояния а между крайними точками следов прилегания за вычетом разрывов с, превосходящих величину модуля в мм, к длине зуба b:

((a—c)/b) ∙100%.

По высоте зуба — отношение средней (по высоте зуба) высоты следов прилегания h_m к высоте зуба h_p, соответствующей активной боковой поверхности:

(h_m /  h_p)∙100%.

Степень точности сборки зубчатой передачи в зависимости от размера пятна контакта приводится в табл. 3.

Таблица 3. Степень точности сборки передачи в зависимости от площади пятна контакта

Рисунок 12 – Проверка правильности монтажа по пятну на поверхности контакта зуба: а) схема измерения пятна контакта; б) правильное и неправильное зацепление зацепления зубчатых колес

На рис. 13 представлены схемы контроля осевого смещения и углового перекоса зубчатых колес (1, 2) с помочью линейки, транспортира (3), набора щупов.

Рисунок 13 – Схема контроля осевого смещения и углового перекоса колес

Степень точности передачи определяется при сопоставлении результатов замеров основных параметров зубчатого зацепления с требованиями ГОСТ 1643-81.

1.3.2. Порядок выполнения работы

1. Определить основные параметры зубчатого зацепления путем обмера зубчатых колес и расчета. Расчетные величины определяются по формулам, приведенным в курсе Детали машин. Данные занести в таблицу 4.
2. Проверить межосевое расстояние a_w.
3. Проверить параллельность осей валов.
4. Определить радиальное биение зубчатых венцов и шестерни колеса.
5. Определить с помощью свинцовых проволочек величину радиального и бокового зазоров в зацеплении.
6. Нанести на поверхность зубьев колеса тонкий слой краски (ультрамарин), провернуть передачу вручную, определить площадь пятна контакта и сравнить с допустимыми нормами.
7. Определить радиальный j_r и боковой j_n зазор с помощью микрометра.
8. Провести проверку зацепления по пятну контакта.
9. Оформить отчет. Провести анализ результатов и сделать выводы по работе.

Таблица 4. Данные замеров, необходимые для определения степени точности передачи

Примечание: А, Б, В — различные способы замеров.