Методи і засоби вимірювання зубчастих коліс

Параметри точності зубчастих коліс і передач встановлюють у робочих кресленнях відповідно до їх функціонального призначен­ня. Засоби вимірювання та контролю використовують як для ви­значення якості зубчастих коліс і передач, так і для налагоджен­ня зубооброблювальних верстатів.

Під час добору контрольованих параметрів керуються принци­пом інверсії, за яким вибирають такі параметри і способи контро­лю, які найкраще відповідають вимогам експлуатації зубчастих коліс і передач. З цією метою, наприклад, віддають перевагу ви­мірюванню міжцентрової відстані з однопрофільним зчепленням перед двопрофільним, вимірюванню за допомогою зубчастого ко­леса перед вимірюванням окремих параметрів (наприклад, кроку, радіального биття тощо), вимірюванню з базуванням контрольо­ваного зубчастого колеса на центральний отвір перед базуванням на його зовнішню поверхню тощо. Використовувані контрольно-вимірювальні засоби часто дають змогу контролювати точність не одного, а кількох параметрів водночас.

Рис. 4.29 Рис. 4.30

Показники кінематичної точності контролюють спеціальними пристроями. Схема ЗВТ для контролю найбільшої кінематичної похибки зубчастого колеса для однопрофільного зчеплення зо­бражена на рис. 4.29. Кінематичну похибку пари зубчастих ко­ліс 1і6 вимірюють за допомогою скляних прозорих лімбів 5 і 2, що мають радіальні риски з ціною поділки 2'. Переміщення рисок зумовлює відповідні імпульси електричного струму у фотодіодах, які освітлюються променями, що проходять від джерела світла через скляні лімби до діодів. Зсув фаз імпульсів, зумовлений кі­нематичною похибкою зубчастих коліс 1 і 6, визначають за допо­могою фазометра 3 із засобом реєстрування 4. За допомогою та­ких засобів контролюють зубчасті колеса та передачі діаметрами коліс 20-320 мм для зовнішнього зчеплення та 60-250 мм для внутрішнього. У разі використання замість одного з контрольова­них коліс 1 чи 6 еталонного зубчастого колеса отримують змогу контролювати кінематичну похибку одного окремого зубчастого колеса.

Схема міжцентроміра, що має оправки 4 і 5, до яких щільно припасовують контрольоване 6 та зразкове 3 зубчасті колеса, зо­бражена на рис. 4.30. Оправка 5 закріплена на нерухомому су­порті 7, розміщення якого можна змінювати під час налагоджен­ня міжцентроміра на задану міжцентрову відстань, а оправка 4 закріплена на рухомому супорті, що притискається пружиною так, щоб обидва зубчасті колеса були щільно зчеплені. Під час обер­тання зубчастих коліс колесо 6 разом з оправкою 4 і супортом 2 переміщається відповідно до похибок зубчастого колеса 6. Зна­чення та знак цього переміщення вимірюють за допомогою вимі­рювальної головки 1.

Накопичену похибку одного або k кроків переважно контро­люють пристроєм, схема якого зображена на рис. 4.31. Під час неперервного обертання зубчастого колеса 5 в електронний блок 2 надходять електричні імпульси від кругового фотоелектричного перетворювача 4, встановленого на одній осі з вимірюваним зубчастим колесом, і від лінійного фотоелектричного перетворювача 1, що видає керувальні імпульси про задане положення зуба. По­ява керувального імпульсу зумовлює реєстрацію самописним за­собом 3 похибок кроку зубчастого колеса. Такі пристрої дають змогу вимірювати похибки зубчастих коліс діаметром 5...200 мм з модулем 0.2...10 мм.

Рис. 4.31. Крокомір Рис. 4.32. Биттємір

Радіальне биття зубчастого колеса контролюють биттємірами (рис. 4.32). Вони мають профільні наконечники 2 з кутом кону­са 40° для контролю зовнішніх зубчастих поверхонь. Для контро­лю внутрішніх зубчастих поверхонь профільні наконечники роб­лять сферичними. Різниця показів вимірювальної головки 3 на супорті 4 характеризує биття контрольованого зубчастого колеса. Коливання довжини спільної нормалі контролюють спеціаль­ними пристроями з мікрометричними, ноніусними, індикаторними вимірювальними головками. Наприклад, мікрометричний нормалемір (рис. 4.33) має два наконечники з паралельними вимірю­вальними плоскими поверхнями й мікрометричну головку 2. Для контролю коливань довжини спільної нормалі спочатку, визначи­вши за геометричними формулами номінальне значення довжини спільної нормалі, за допомогою блока кінцевих мір довжини на­строюють нормалемір на нульову позначку, а потім, виміривши відхилення довжини спільної нормалі у кількох місцях (більше трьох) на всій зовнішній поверхні зубчастого колеса порівнюють їх значення з граничним, зазначеним у робочому кресленні.

Рис. 4.33. Мікрометричний нормалемір

Показники плавності роботи зубчастих коліс і передачконтролю­ють спеціальними контрольно-ви­мірювальними пристроями. Напри­клад, місцеву кінематичну похибку визначають за допомогою пристрою для вимірювання кінематичної точ­ності (див. рис. 4.29), а похибку профілю зубів — за допомогою еволь-вентоміра (рис. 4.34). Принцип роботи евольвентоміра ґрунтується на порівнянні еталонної та реаль­ної евольвентних поверхонь. На цій схемі еталонну евольвентну поверхню відтворюють за допомогою сектора 6, розміщеного на одній осі з контрольованим зубчастим колесом. Лінійкою обкату­вання евольвентної поверхні служить супорт 4, зв'язаний з секто­ром 6 за допомогою стрічок 5. Радіус основного кола змінюють під час налагодження евольвентоміра за допомогою переміщення упора 3, що знаходиться на вимірювальному супорті. Під час на­лагодження нормалеміра на заданий радіус основного кола вико­ристовують мікроскоп 1.

Широко застосовують також стаціонарні (для значних за розмі­рами зубчастих коліс) і переносні індикаторні та мікрометричні контрольно-вимірювальні пристрої, призначені для вимірювання кроків зубчастих коліс.

Якість контакту зубів у передачі також контролюють спеціа­льними вимірювальними засобами. Найпоширенішими серед них є ручні та автоматизовані контрольно-обкочувальні верстати та пристрої, що дають змогу визначати величину контактних плям контрольованих зубчастих коліс. Для цього спочатку поверхні зубів контрольованого зубчастого колеса фарбують і сушать, а потім у парі зі зразковим чи

Рис. 4.34. Евольвентомір

еталонним зубчастим колесом під наванта­женням прокручують кількома повними обертами. За знятою (сте­ртою) фарбою визначають якість контрольованого зубчастого ко­леса.

Часто контактні плями вимірюють після встановлення зубчас­тих коліс у вироби і напрацювання ними заданої частини ресурсу в умовах, близьких до експлуатаційних.

Розглянемо схему контрольно-вимірювального засобу для кон­тролю похибок направлення зубів на рис. 4.35. Повздовжнє пе­реміщення стола 1 разом з контрольованим зубчастим колесом 4 порівнюють із заданою евольвентною поверхнею. Узгодженість лінійного та обертового рухів зубчастого колеса забезпечують за допомогою нахиленої лінійки та охоплювальних шпинделів З стрічок, кінці яких закріплені до поперечного супорта 2. Ви­мірювальний вузол 5, встановлений на основі, налагоджують на задані параметри зубчастого колеса, а мікроскоп 6 дає змогу точ­но встановлювати лінійку 7 на заданий кут.

Величину бічного проміжку складеної передачі часто контро­люють наборами щупів, виготовленими з плюмбієвих чи інших м'яких матеріалів, які вставляють між робочими поверхнями зу­бів коліс. Бічний проміжок для окремого зубчастого колеса ко­нтролюють вимірюючи потон­шення зубів або зміщення (у тіло зуба) вихідного контуру. Цей параметр зручно вимірювати тангенційними зубомірами (рис. 4.35), що мають два щупи 1 і 4, вимірювальні стер­жень З і головку 4. Перед вимі­-
рюванням зубомір налагоджу­ють на задану величину моду­ля зубів контрольованого зубча­стого колеса за допомогою каліброваних роликів.

Рис. 4.35. Схема контролю похибок направлення зубів

Зубоміри дають змогу контролювати товщи­ну зубів на заданій відстані від лі­нії виступів до сталої хорди.

Товщину зубів на заданій від­стані від лінії виступів до сталої хорди вимірюють за допомогою штангензубомірів (рис. 4.36), з ноніусними, мікрометричними, індикаторними відліковими пристроями (вимірювальні головки). У ноніусному зубомірі (рис. 4.36) задане розміщення сталої хорди 4 (розмір Н) встановлюють за допомогою ноніусної пари 6-7, а довжину хорди 5 вимірюють ноніусною парою 1-2 і вимірюваль­ними наконечниками 3 і 5, вставленими у западини між зубами контрольованого зубчастого колеса. Для контролю профілю зубів широко застосовуються шаблони (рис. 4.37).

Рис. 4.37. Шаблони

Рис. 4.36. Штангензубомір

Спеціальні стаціонарні та переносні контрольно-вимірювальні засоби різних класів точності для ручного та автоматизованого, пасивного та активного контролю, з аналоговими та цифровими показувальними та реєструвальними блоками, з частковим оброб­ленням отриманих результатів контролю та вимірювання викори­стовують для параметрів циліндричних, конічних зубчастих ко­ліс і черв'яків.