4935

Измерение элементов зубчатых колес

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Цель работы Изучить принцип действия и устройство зубомеров и овладеть методикой измерения размеров элементов зубчатых колес штангензубомером и микрометрическим зубомером. Материальное обеспечение Штангензубомер типа...

Русский

2012-11-29

424.5 KB

177 чел.

Цель работы

Изучить принцип действия и устройство зубомеров и овладеть методикой измерения размеров элементов зубчатых колес штангензубомером и микрометрическим зубомером.

Материальное обеспечение

1) Штангензубомер типа ___________, № ___________ завода ___________, с пределами измерения ____________ мм, цена деления шкалы нониуса ________ мм, погрешность измерения __________ мм.

2) Штангенциркуль типа ___________, № ___________ завода ___________, с пределами измерения ____________ мм, цена деления шкалы нониуса ________ мм, погрешность измерения __________ мм.

3) Микрометрический зубомер типа ___________, № ___________ завода ___________, с пределами измерения _____________ мм, цена деления шкалы барабана ________ мм, погрешность измерения __________ мм.

4) Зубчатые колеса.

1. Теоретические положения

1.1. Общие сведения о зубчатых колесах и методах их контроля

Зубчатое колесо представляет собой достаточно сложное изделие. Его качество во многом определяется точностью целого ряда параметров, зависящих от технического состояния зубообрабатывающего оборудования, уровня технологии, качества режущего инструмента и качества контрольно-измерительных операций зубообрабатывающего производства.

Требования к точности большинства параметров зубчатых колес не одинаковы и зависят в основном от конкретного назначения колес и передачи в целом. Для коробок скоростей станков и для точных приборов особо высокие требования предъявляют к параметрам, характеризующим точность передачи движения, т.е. кинематическую точность. В высокоскоростных передачах первостепенными являются параметры, определяющие плавность работы, что обеспечивает уменьшение шума, вибраций и износа. Для силовых передач важно строго выдержать параметры, влияющие на условия контакта зубьев. С целью компенсации некоторых погрешностей изготовления реальные передачи имеют зазор между неработающими поверхностями профилей, который называют боковым зазором. Значение этого зазора особенно велико для передач, работающих в условиях больших колебаний температуры и в реверсивных механизмах.

В ГОСТ 1643 – 81 «Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски» все требования к обеспечению точности параметров зубчатых колес разделены на четыре группы, которые называются нормами точности. ГОСТ предусматривает нормы кинематической точности, нормы плавности, нормы контакта зубьев и нормы бокового зазора. В первых трех группах допуски на конкретные параметры устанавливаются в зависимости от степени точности. Всего существует 12 степеней точности. Однако в стандарте оговорены значения параметров только с 3-й по 12-ю, а наиболее точные, 1-я и 2-я степени, оставлены в качестве резервных.

При изготовлении зубчатых колес их качество обеспечивается как высоким уровнем окончательного (приемочного) контроля, так и другими организационно-предупредительными мероприятиями – профилактическим, технологическим и активным видами контроля.

При окончательном контроле устанавливают, соответствует ли точность изготовления зубчатых колес условиям работы передачи.

Профилактический контроль заключается в проверке состояния технологического оборудования: станков, приспособлений, режущего инструмента. Он должен проводиться до начала изготовления зубчатых колес.

Технологический контроль состоит в поэлементном контроле зубчатых колес. Он позволяет установить точность отдельных элементов технологического оборудования и в случае необходимости принять своевременные меры для исключения брака.

Активный контроль заключается в том, что в процессе обработки измеряют один или несколько параметров. Используя результаты измерений, осуществляется управление технологическим процессом, например, прерывается процесс обработки по достижении требуемого размера.

Профилактический, технологический и активный контроль должны предшествовать окончательному (приемочному) контролю.

1.2. Поэлементный контроль зубчатых колес

Применяемые для поэлементного (дифференцированного) контроля приборы по конструкции делят на накладные (Н) и станковые (С).

Первыми проверяют, как правило, крупногабаритные детали, которые трудно устанавливать на станковые приборы. Однако из-за того, что базой для накладных приборов служит окружность выступов колеса, а не эксплуатационная база (отверстие колеса или вал шестерни), погрешность их больше, чем станковых.

Поэлементный контроль заключается в проверке соответствия значений отдельных параметров требованиям стандарта. Данные, получаемые при дифференцированном контроле зубчатых колес, позволяют оперативно проводить подналадку технологического оборудования для предупреждения возможного брака.

Проверку радиального биения зубчатого венца, характеризующего часть его кинематической погрешности, осуществляют на специальных приборах, называемых биениемерами. Принципиальная схема измерения показана на рис. 1, а.

Рис. 1. Схемы измерения радиального биения зубчатых венцов:

а принципиальная; б) в цеховых условиях; в  колес с внутренним зацеплением

Измерительный наконечник 2, изготовленный в виде усеченного конуса с углом при вершине 40°, вводят во впадину зубчатого колеса 7. С измерительной головки 3 снимают показание. Затем, отводя каретку 4 и поворачивая зубчатое колесо, вводят измерительный наконечник в каждую следующую впадину. Значение радиального биения принимают равным разности наибольшего и наименьшего показаний головки за один оборот. Прибор позволяет контролировать и конические зубчатые колеса.

В цеховых условиях контроль радиального биения зубчатого венца 7 (рис. 1, б) можно осуществлять, используя контрольные центры 5 и 9, калиброванный ролик 10, стойку 11 с измерительной головкой 8 и оправку 6. Для этого зубчатое колесо надевают на оправку и устанавливают в центрах, используя центровые отверстия. Во впадины колеса последовательно закладывают ролик и берут отсчет по шкале головки. Значение радиального биения определяют так же, как на биенимере.

Чтобы измерить радиальное биение внутреннего зубчатого венца колеса 13 (рис. 1, в), используют наконечник 12 сферической формы. Радиальные погрешности обработки могут быть выявлены с помощью наконечников сферической формы и роликов только при наивыгоднейшем их диаметре.

Радиальное биение зубчатого венца возникает из-за непостоянства расстояния между зубчатым колесом и обрабатывающим его инструментом. Для уменьшения этой погрешности необходимо проверить и устранить радиальное биение заготовки на оправке перед установкой ее на зубообрабатывающий станок. Значительно реже наблюдается радиальное биение режущего инструмента.

Колебание длины общей нормали W контролируют приборами, имеющими две параллельные измерительные поверхности и устройство для измерения расстояния между ними.

Измерить длину общей нормали абсолютным методом можно микрометрическими зубомерами типа МЗ (рис. 2, а) с ценой деления 0,01 мм и диапазонами измерений 0...25; 25...50; 50...75 и 75...100 мм.

Рис. 2. Микрометрический зубомер (а), нормалемер (б), сферические наконечники (в) и предельный калибр (г) для контроля длины общей нормали

Измерение длины общей нормали (а также ее колебаний) методом сравнения проводят с помощью нормалемера (рис. 2, б), который имеет две измерительные губки базовую 5 и подвижную 1. Последняя соединена передаточным механизмом с измерительной головкой 2. Базовая губка с помощью разрезной втулки 3 крепится в требуемом положении на штанге 4 при настройке прибора на нуль по блоку концевых мер. Подвижную губку 1 отводят арретиром. Губками охватывают ряд зубьев, затем отпускают измерительную губку и считывают со шкалы отклонение длины общей нормали от номинального значения.

Применяя сферические измерительные наконечники (рис. 2, в), можно измерить длину общей нормали методом непосредственной оценки или определить ее отклонение от номинального значения методом сравнения. В качестве средств измерений при этом используют универсальные зубоизмерительные приборы.

В условиях крупносерийного и массового производства контроль длины общей нормали осуществляют с помощью предельных калибров (рис. 2, г).

Измерение шага зацепления (основного шага) производится путем определения расстояния между двумя параллельными плоскостями, касательными к двум одноименным рабочим поверхностям соседних зубьев зубчатого колеса. В рассматриваемом примере измерения с помощью накладного шагомера параллельными являются плоскости, в которых лежат измерительные наконечники 1 и 4 (рис. 3, а).

Расстояние P измеряется по линии а-а. Подвижный измерительный наконечник 1 через рычажную передачу 2 связан с измерительной головкой 3. Наконечник 4 неподвижен и является базовым. Перед измерением осуществляют установку прибора на нуль по специальному приспособлению. В процессе измерения прибор покачивают относительно опорного наконечника 5. За отклонение значения шага зацепления от номинального принимают минимальное показание по шкале головки 3.

Контроль равномерности шага заключается в определении отклонений действительного шага от среднего значения. С этой целью используют накладные приборы. Шаг зубчатого колеса должен измеряться на постоянном диаметре. Для этого прибор снабжен специальными регулируемыми опорными наконечниками 7 и 10 (рис. 3, б), с помощью которых его базируют на цилиндрической поверхности зубьев. В приборе имеются два измерительных наконечника подвижный 6 и неподвижный 11. Подвижный наконечник передает отклонения шага через рычажную передачу 8 на измерительную головку 9. Перед измерением осуществляют установку прибора на нуль по одному из шагов проверяемого зубчатого колеса. Прибор позволяет измерять как разность между соседними шагами, так и накопленную погрешность шагов зубчатого колеса. Накладной шагомер (рис. 3, в), кроме установочного упора 13, опирающегося на цилиндрическую поверхность зубьев, снабжен еще двумя упорами 12, базирующими прибор по торцовой поверхности зубчатого колеса. Шагомер имеет подвижный и неподвижный плоские наконечники 14. Измерение осуществляется в той же последовательности.

Рис. 3. Схемы измерения шага зацепления (а) и контроля его равномерности (б) с помощью накладного шагомера (в)

Неравномерность шага влияет на плавность работы колеса. Обычно эта погрешность возникает из-за неточности инструмента, использующегося при обработке колес методом обката, или вследствие неточной настройки делительной цепи станка при обработке методом деления.

Измерение погрешности профиля зубьев осуществляют специальными приборами эвольвентомерами. В основе измерения лежит принцип непрерывного сравнения образцовой эвольвенты, воспроизводимой прибором, с действительным профилем измеряемого колеса. По методу воспроизведения образцовой эвольвенты приборы подразделяют на индивидуально-дисковые и универсальные.

Индивидуально-дисковый эвольвентомер (рис. 4) имеет сменный диск 4, размер которого равен диаметру основной окружности проверяемого колеса.

На одной оси с диском крепится проверяемое колесо 3. Диск пружинами прижимается к рабочей поверхности линейки 2, установленной на каретке 7. При перемещении каретки винтом 1 линейка, находящаяся в контакте с диском, будет поворачивать его вокруг оси без проскальзывания. В этом случае любая точка диска перемещается относительно соответствующей точки поверхности линейки по эвольвенте. Измерительный наконечник рычага 6 находится в плоскости рабочей поверхности линейки. Если действительный профиль зуба отличается от эвольвенты, то наконечник отклоняется, и с помощью измерительной головки 8 фиксируется погрешность профиля зуба. Шкала 9 помогает быстро возвратить измерительный наконечник в исходное положение  и установить его по диаметру основной окружности; по ней же следят за перемещением каретки. С помощью шкалы 5 оценивают угол поворота проверяемого колеса. Для контроля следующего зуба колесо поворачивают на один угловой шаг, а каретку, используя шкалу 9, перемещают в исходное положение. Чтобы измерить профиль по другой стороне зуба, проверяемое колесо переворачивают на оправке. Главным недостатком прибора является необходимость иметь для каждого контролируемого колеса, отличного от предыдущего проверяемого, свой диск. Поэтому индивидуально-дисковый эвольвентомер применяют только в условиях крупносерийного и массового производства.

В мелкосерийном и единичном производстве целесообразнее применять универсальные приборы с постоянным обкатным диском, эвольвентным кулачком или другими устройствами, обеспечивающими воспроизведение теоретической эвольвенты. Применение вместо измерительной головки индуктивных датчиков позволяет записать отклонения профиля на диаграмму.

Рис. 4. Индивидуально-дисковый эвольвентометр

Крупные колеса (прямозубые и косозубые) измеряют накладными эвольвентомерами.

1.3. Назначение и устройство штангензубомера и

тангенциального зубомера

Одним из основных показателей, определяющих боковой зазор пары цилиндрических колес, является толщина зуба по хорде, измеряемая зубомерами. По конструкции эти приборы подразделяются на накладные и станковые, а по принципу действия – на штангензубомеры и индикаторно-микрометрические зубомеры.

Штангензубомер (рис. 5, а) имеет две шкалы – 5 и 1: первая предназначена для отсчета толщины S зуба с помощью нониуса 4, а вторая – для установки губок прибора по требуемой высоте h от вершины зубьев. Перед измерением упор 3 устанавливают по нониусу 2 на размер, равный высоте h, и закрепляют в этом положении. Затем раздвигают измерительные губки и после установки прибора упором на наружную поверхность измеряют толщину зуба по хорде, отсчитывая ее полное значение непосредственно по шкале 5 и нониусу 4. Недостатками штангензубомера являются низкая точность отсчета по нониусу, быстрый износ измерительных губок, влияние на точность измерений погрешности базирования прибора по окружности выступов.

Методика отсчета аналогична методике снятия результата штангенинструментами, но цена деления основной шкалы (на штанге) 0,5 мм.

Тангенциальным зубомером типа НЦ (рис.5, б) контролируют толщину зуба по смещению исходного контура. Опорной базой при измерении является окружность выступов. Измерительные поверхности двух губок 11 составляют двойной угол зацепления, равный 40. Ось измерительного стержня делит этот угол пополам. Измерительные губки перемещают в направляющих корпуса 6 винтом 10, имеющим участки как с правой, так и с левой резьбой. Это обеспечивает симметричную установку губок относительно оси измерительного стержня головки 9. Губки фиксируют стопорными винтами 7. Сферический измерительный наконечник крепится к стержню головки зажимом 8.

Перед измерением прибор настраивают на размер по образцовому ролику, диаметр которого составляет 1,2036m, где m – модуль проверяемого колеса. Зубомер накладывают на ролик, затем, смещая винтом 10 губки 11, доводят измерительный наконечник до контакта с роликом и создают предварительный натяг наконечника на один-два оборота стрелки. После этого осуществляют установку на ноль по шкале. При контроле измерительные губки, воспроизводящие боковой профиль впадины исходной рейки, накладывают на зуб 12 и по отклонению индикатора судят о смещении действительного исходного контура относительно номинального положения.

б)

Рис. 5. Зубомеры:

а  штангензубомер; б  тангенциальный зубомер

а)

2. Порядок выполнения работы

1. Изучить конструкцию, принцип действия штангензубомеров и микрометрического зубомера типа МЗ.

2. Определить и записать в отчет метрологические характеристики штангензубомера и микрометрического зубомера.

3. Начертить схему измерения толщины зуба зубчатого колеса и измерения длины общей нормали зубчатого колеса.

4. Определить половину высоты зуба h по формуле

h = ,

где Dmax – диаметр вершин зубьев колеса; Dmin – диаметр впадин колеса.

5. Произвести измерения толщины десяти зубьев каждого зубчатого колеса.

6. Произвести измерение длины общей нормали зубчатых колес микрометрическим зубомером.

7. Результаты измерений занести в таблицы (табл. 1, 2).

Таблица 1. Результаты измерения толщин зуба по хорде

Деталь

Размеры, мм

SS1

SS2

SS3

SS4

SS5

SS6

SS7

SS8

SS9

SS10

SSср

Зубчатое колесо 1

Зубчатое колесо 2

Таблица 2. Результаты измерения длины общей нормали

Деталь

Размеры, мм

Сечение I - I

Сечение II - II

Сечение III - III

Сечение IV - IV

Зубчатое колесо 1

Зубчатое колесо 2

8. Определить модуль m зубчатых колес по формуле

,

где Dд – диаметр делительной окружности зубчатого колеса; z – число зубьев.

Диаметр делительной окружности вычисляем как  

Dд = .

9. Определить боковой зазор зубчатого зацепления колес 1 и 2 и сравнить с нормами ГОСТ 1643 – 81.

10. Окончательно оформить отчет, который должен заканчиваться выводами по работе.

3. Содержание отчета по лабораторной работе

1. Номер, название, цель, материальное обеспечение лабораторной работы.

2. Назначение и устройство рассматриваемых средств измерения.

3. Схема измерения толщины зуба по хорде и длины общей нормали зубчатых колес.

4. Таблица с результатами измерения (см. табл. 1, 2).

5. Вывод по лабораторной работе.

4. Указания к оформлению отчета

Отчет по лабораторной работе выполняется на стандартных листах белой бумаги формата А4 (210 х 297 мм) со стандартной рамкой. Требования к вычерчиванию рамки: слева отступ 20 мм; сверху, справа и снизу – 5 мм. Первый лист оформляется как титульный. Внизу каждого последующего листа вычерчивается угловой штамп для указания номера листа. При выполнении пояснительной записки на компьютере допускается рамку не выполнять. При этом используется шрифт Times New Roman, размер – 14, интервал междустрочный – 1,5.

Контрольные вопросы

1. Что относится к метрологическим характеристикам измерительных средств?

2. Какие методы используются в процессах измерения?

3. Из каких основных частей состоит штангензубомер, микрометрический зубомер и для чего они предназначены?

4. Какова методика измерения штангензубомером и микрометрическим зубомером?

5. Какие нормы точности зубчатых колес установлены стандартом?

6. Перечислите основные виды контроля зубчатых колес.

7. С помощью каких средств и как измеряют отклонения и длину общей нормали?

8. Какими приборами и как можно проверить показатели, определяющие боковой зазор в зубчатом зацеплении?

Библиографический список

1. Маханько А.М. Контроль станочных и слесарных работ. – М.: Высшая школа, 2000. – 286 с.

2. Ганевский Г.М., Гольдин В.Е. Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении. – М.: Высшая школа, 1998. – 305 с.

3. ГОСТ 1643 – 81. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72128. Духовное противостояние православных и иудеев в русской истории (10-18 вв) 19.61 KB
  Согласно некоторым историкам мятежники побили многих евреев и разграбили их дома в связи с тем что многие из них были ростовщиками и пользуясь редкостью денег на тот момент брали высокий процент с должников. На съезде князей в Любече в начале XII века принято решение о недопущении...
72129. Положение русских подданных в Финляндии и «русификаторский» курс царского самодержавия в ВКФ на рубеже XIX-XX вв.: правда и вымысел 49.5 KB
  Положение русских подданных в Финляндии и русификаторский курс царского самодержавия в ВКФ на рубеже XIXXX вв. в Финляндии происходил быстрый экономический подъем связанный доступом на российские рынки кроме того были сняты ограничения на ремесло и легкую промышленность...
72130. Продажа Аляски: явный и скрытый механизм сделки 32 KB
  Великий Князь Константин в письме Горчакову из Ниццы впервые поднял вопрос об уступке Аляски США. В качестве доводов он указывал на 1 потенциальную внешнюю угрозу Русской Америки со стороны США 1. Константин также выступал за сближение с США и говорил о том что Россия должна укреплять...
72131. Открытие Русской Америки. Политика русских переселенцев по отношению к местному туземному населению 50 KB
  Для колонизаций новых территорий были необходимы рабочие руки, поэтому русские активно привлекали аборигенов, которых отправляли на добычу морского зверя. С приходом русских на Кадьяк началось формирование зависимого от них слоя населения – каюров.
72132. Проект создания «Большой нации» и «украинское возрождение» в России и за рубежом (19-начале 20 вв.) 22.63 KB
  Украинский вопрос в Российской империи изначально появился как производный от польского вопроса возникшего впервые после восстания 1830-31гг. Дело в том что польская шляхта выступила в ходе восстания с политическими лозунгами вроде за нашу и вашу свободу и намеревалась использовать...
72133. Присоединение к России Казахстана и Средней Азии 17.12 KB
  Во второй четверти XVIII века усилилось влияние России на Казахстан. Многочисленные племенные объединения казахского народа в то время составляли три жуза: Младший (имел более тесные связи с Россией), Средний( научная и культурная элита) и Старший (верхний слой - номенклатура).
72134. Присоединение к России Северного Кавказа. Кавказская война 21.81 KB
  С присоединением к России территорий Закавказья территория Северного Кавказа была как бы независимым анклавом внутри Российского государства. Кавказа вошла после присоединения Крыма. Кавказа вели очень независимую политику они вступали в Россию на условиях выполнения...
72135. Вхождение Грузии, Армении и Азербайджана в состав России 18.79 KB
  Вхождение Грузии Армении и Азербайджана в состав России. В этих условиях вхождение в состав России в начале XIX в. приоритетное место во внешней политике России занимал восточный вопрос. Особое значение в процессе утверждения России на Черном море в Крыму и на Северном Кавказе приобретало...
72136. Польский вопрос во внутренней политике РИ (1830-1917) 20.74 KB
  Постановка польского вопроса во внутренней политике РИ не случайно производится именно с 1830 г. поскольку до первого польского национального восстания национального вопроса в общероссийском масштабе не существовало в чем заключается особенность национальной обстановки в России.