Система допусков цилиндрических зубчатых передач

Одним из основных показателей качества работы зубчатых передач является их точность. Точ­ность изготовления зубчатых колес не только определяет геометрические показатели передачи, но оказывает влияние на динамические характеристики (вибрации, шум), а также существенно влияет на долговечность работы, прочностные показатели передачи и на потери на трение.

Рассмотрим схему комплексного контроля цилиндрической зубчатой передачи (рис. 2.11).

Ведущее и ведомое зубчатые колеса находятся в однопрофильном зацеплении. Образцовое вращение задается фрикционными дисками, диаметры которых строго равны делительным диамет­рам ведущего и ведомого зубчатых колес.

При вращении ведущего зубчатого колеса вращается и фрикционная пара. Рассогласование во вращении между шпинделем ведомого фрикционного диска и ведомым зубчатым колесом фиксиру­ется измерительным прибором. Прибор установлен на делительной окружности ведомого колеса Шпиндель ведомого фрикционного диска воспроизводит образцовое вращение и вынесен так что­бы полученные отклонения фиксировались на делительном диаметре колеса. Таким образом из­меряется рассогласование между действительным?₁ и номинальным?₂ углами поворота ведомо­го колеса.

На рис. 2.12 представлены графики, полученные на подобной установке при прямом и обрат­ном вращении, т. е. при контакте по правому и левому профилям зубчатых колес. Графики харак­теризуют геометрическую погрешность зубчатой передачи. Практически вся система допусков и посадок зубчатых колес базируется на этих графиках.

Рассмотрим графики на полном цикле измерения относительного положения зубчатых колес т.е. на таком угле поворота ведомого колеса, при котором первый зуб ведущего колеса вновь войдет в контакт с первым зубом ведомого колеса. При дальнейшем вращении колес характер кривых будет полностью повторяться.

Угол поворота ведомого колеса, соответствующий полному циклу, рассчитывается по формуле:

где z₁ — число зубьев ведущего колеса;

х — наибольший общий делитель чисел зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес.

Разность между действительным и номинальным (расчетным) углами поворота ведомого зубча­того колеса передачи называется кинематической погрешностью передачи. Наибольшая алгебраи­ческая разность значений рассогласований на полном цикле измерения характеризует кине­матическую точность передачи.

Наибольшая алгебраическая разность между местными соседними экстремальными значениями называется местной кинематической погрешностью передачи и характеризует плавностьра­боты передачи.

Наименьшее расстояние между кривыми называется гарантированным боковым зазором и определяет характер сопряжения колес в передаче.

Разность между и является наибольшим интервалом изменения бокового зазора в передаче и характеризует точность выполнения бокового зазора в передаче.

Если нанести краситель на боковые поверхности зубьев веду­щего колеса и провернуть колеса на полный оборот при легком торможении, обеспечивающем непрерывное контактирование зубь­ев обоих зубчатых колес, то на зубьях ведомого колеса появятся следы прилегания зубьев (рис. 2.13).

Примечание. Относительные размеры пятна контакта определяют­ся в процентах (см. рис. 2.13):

по длине зуба по формуле

по высоте по формуле

где а — длина следа;

с — разрыв по длине следа;

h_m — высота следа;

h_p — высота активной боковой поверхности зуба.

Часть активной боковой поверхности зуба колеса передачи, на которой располагаются следы, называется мгновенным пятном контакта и характеризует контакт зубьев в передаче.

Чаще всего при изготовлении требуется определить точность отдельного колеса, а не передачи в целом, тем более, что сопрягаемое колесо возможно еще и не изготовлено. В этом случае вместо одного из колес на прибор (см. рис. 2.11) устанавливают измерительное колесо, т. е. колесо повышен­ной точности. Получают аналогичные графики (рис. 2.14), которые в данном случае характеризуют точность контролируемого колеса, при этом погрешностями измерительного колеса пренебрегают.

По аналогии с передачей получают:

наибольшую кинематическую погрешность колеса

местную кинематическую погрешность колеса .

Точность контакта колеса определяют по пятну контакта его зубьев с зубьями измерительного зубчатого колеса.

Не всегда удается выполнять измерения колес на установках, аналогичных рассмотренной (например из-за отсутствия измерительных колес), или возникает необходимость измерить параметры колеса, не снимая его со станка. Поэтому стандартом предусмотрены иные показатели, которые характеризуют точность колеса и в то же время позволяют осуществлять контроль менее сложны­ми и более доступными средствами измерения.

Схема построения системы допусков и посадок цилиндрических зубчатых передач с перечисле­нием нормируемых показателей приведена в сокращении на рис. 2.15.

Как было показано ранее, система допусков и посадок зубчатых колес исходя из требований эксплуатации передач устанавливает следующие нормы точности:

• кинематическую норму точности зубчатых колес и передач;

• норму плавности работы зубчатых колес и передач;

• норму контакта зубьев зубчатых колес и передач.

Каждая норма имеет 12 степеней точности. Для самых высоких степеней точности (1 и 2) допуски и отклонения не регламентированы, так как эти степени предусмотрены для будущего раз­вития.

Указанные три вида норм точности могут как в зубчатом колесе, так и в передаче взаимно комбинироваться и назначаться из разных степеней точности. В силу того что ряд показателей точности, относящихся к различным нормам, геометрически связаны, существует ограничение при комбинировании норм с разными степенями точности.

При комбинировании норм разной степени точности нормы плавности работы зубчатых колес и передач могут быть не более чем на две степени точнее или на одну степень грубее норм кине­матической точности; нормы контакта зубьев могут назначаться по любым степеням более точ­ным, чем нормы плавности, или на одну степень грубее норм плавности.

Для устранения возможности заклинивания передачи при нагреве и обеспечения нормальных условий смазки передачи должны иметь гарантированный боковой зазор .

Установлено шесть видов сопряжении зубчатых колес в передаче A,B,C,D,E,H и восемь ви­дов допуска T_jn на боковой зазор х, у, z, a, b, с, d, h. Обозначения даны в порядке убывания величи­ны бокового зазора и допуска на него (рис. 2.16).

Соответствие между видом сопряжения зубчатых колес в передаче и видом допуска на боко­вой зазор допускается изменять, при этом также могут быть использованы виды допусков х, у, z.

Гарантированный боковой зазор делится между сопрягаемыми зубчатыми колесами. Боковой зазор обеспечивается путем радиального смещения исходного контура от его номинального поло­жения в тело колеса. При этом смещение исходного контура у зубчатых колес дополнительно уве­личивается с целью компенсации погрешности изготовления и монтажа колес.

Термины, обозначения и определения по ГОСТ 1643-81.