Толщину зуба измеряют кромочным штангензубомером (рис. 12.6) с отсчетом по шкалам вертикальной 1 и горизонтальной 2 линеек или кромочным зубомером с микрометрическими винтами и индикаторной головкой.

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.

Рис. 5. Зубомеры:

а  штангензубомер; б  тангенциальный зубомер

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 D max – диаметр вершин зубьев колеса; D min – 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

Таблица 2. Результаты измерения длины общей нормали

8. Определить модуль m зубчатых колес по формуле

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

Диаметр делительной окружности вычисляем как

D д = .

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.

1. измерения Контрольная работа >>

   Разным степеням точности. Поскольку между элементами зубчатых колес существует взаимосвязь, нормы плавности работы... (приемочный контроль), а во-вторых, результаты измерений зубчатых колес могут быть использованы для оперативного...

2. Проектирование редуктора и выбор типа зубчатых колес

   Курсовая работа >> Промышленность, производство

   Геометрические размеры шестерни и колеса Шестерня Колесо Элементы зубьев: Высота головки... № Параметры Обозначение Единицы измерения Значение параметра Ведущее звено... . 4. Конструктивные размеры зубчатой пары Зубчатые колеса выполняются штампованными, так...

3. Особенности конструирования фрез Победа для обработки зубчатого колеса

   Дипломная работа >> Промышленность, производство

   Металл, находящийся во впадинах зубчатого колеса , не всегда перерабатывается в... . Δизм = 0,04мм – погрешность измерения детали. Кр= 1,14 – 1,73 ... и механизмами, незащищенные подвижные элементы производственного оборудования, передвигающиеся изделия, ...