2.2.12 Лабораторная работа № 19

«Измерение элементов, характеризующих боковой зазор

в зубчатой передаче»

2.2.12.1 Цель работы

Получение навыка измерения бокового зазора в зубчатой передаче, определения допусков и предельных отклонений и оценка годности зубчатого колеса по измеренным показателям.

2.2.12.2 Содержание работы

Измерения: толщины зуба прямым и координатным методом; бокового зазора координатным методом; отклонения средней длины общей нормали и отклонения длины общей нормали.

2.2.12.3 Экспериментальное оборудование

1) Измерение толщины зуба и бокового зазора координатным методом.

Объект измерения – прямозубое цилиндрическое зубчатое колесо с внешним зацеплением.

Средство измерения – тангенциальный зубомер.

2) Измерение толщины зуба прямым методом.

Объект измерения – прямозубое цилиндрическое зубчатое колесо с внешним зацеплением.

Средство измерения – штангензубомер.

3) Измерение отклонения средней длины общей нормали и отклонения длины общей нормали.

Объект измерения – прямозубое цилиндрическое зубчатое колесо с внешним зацеплением.

Средство измерения – нормалемер, концевые меры длины.

2.2.12.4 Подготовка к работе

Самостоятельная подготовка студентов к выполнению лабораторной работы осуществляется по следующим разделам:

– общие сведения о геометрии зубчатых колес и передач [9, 20];

– определение величины смещения исходного контура [20];

– определение отклонений толщины зубьев по хорде [20];

– нормалемеры [26];

– виды сопряжения зубьев колес в передаче [9, 20];

– выбор степени точности зубчатых колес [7];

– нормы бокового зазopa [7].

2.2.12.5 Теоретическая часть

а) Описание средств измерений

Наиболее часто для измерения параметров зубчатых колес применяются зубомеры смещения, штангензубомеры, нормалемеры и т.д.

Зубомеры смещения (тангенциальные зубомеры). Боковой зазор в передаче зависит от толщины зуба (в той мере, в какой оказывает влияние на него только зубчатое колесо). Он определяется при нарезании зубчатого колеса положением режущего инструмента относи­тельно оси колеса. Чем ближе инструмент (зубопроизводящая рейка) к оси колеса, тем тоньше получается зуб; чем дальше от оси, тем толще.

Зубомер типа М (рисунок 70) имеет корпус 9 с двумя симметрично расположенными измерительными губками 10 и 8, рабочие грани которых образуют угол, равный двум углам (двойному углу) зацепления. По биссектрисе угла расположена ось индикатора или измерительной головки 7. Губки 10 и 8 могут перемещаться вдоль корпуса зубомера при вращении винта 4 и фиксироваться в задан­ном положении гайками 5 и 6. Базой для измерения является окружность выступов (вершин) колеса.

1 – призма; 2 – ролик; 3 – измерительный стержень; 4 – винт;

5, 6 – гайки; 7 – измерительная головка; 8, 10 – губки; 9 – корпус.

Рисунок 70 – Зубомер смещения

Настройку зубомера осуществляют по ролику 2 данного модуля, помещаемому в специальную призму 1. Размер ролика выбирают в зависимости от модуля согласно ГОСТ 5368-81 с учетом типоразмера зубомера. Установочный ролик укладывают на призму. Измерительные губки зубомера с по­мощью винта 4 перемещают таким образом, чтобы при наложении зубомера на ролик измерительные грани губок 10 и 8 касались поверхности ролика в средней части. В этом положении губки фиксируют гайками 5 и 6. Измеритель­ный стержень 3 с наконечником должен касаться ролика, создавая при этом натяг индикатора или измерительной головки, приблизительно равный половине оборота стрел­ки. После этого со стрелкой совмещают нулевую отметку.

При измерении зубомер переносят на измеряемый зуб колеса и, покачивая его, определяют наибольшее отклонение стрелки индикатора или измерительной головки 7. Отклонение стрелки в направлении часовой стрелки от нуля означает смещение исходного контура в «минус», т. е. в «тело» колеса.

Зубомеры типа М выпускают четырех типоразмеров: М1 (мод. 23500), М2 (мод. 23600), М3 (мод. 23700) и М4 (мод. 23800), различающихся модулем измеряемых колес и пределами допускаемой погрешности.

Для измерения толщины зубьев (расстояния между раз­ноименными боковыми поверхностями зуба) на заданном расстоянии от окружности выступов (по постоянной хорде) цилиндрических прямо- и косозубых колес внешнего зацепления 11 и 12-й степеней точности предназначены, например, штангензубомеры типов ШЗ-18 и ШЗ-36 с нониусом.

Штангензубомер представляет собой конст­рукцию, соединяющую в одном приборе штангенциркуль, состоящий из двух губок 1 и 2, штанги 3 и шкалы нони­уса 4, и штангенглубиномер, у которого линейка глубино­мера 5 соединена с рамкой 7, перемещаемой по штанге 6 (рисунок 71).

1, 2 – губки; 3, 6 – штанги; 4 – шкала нониуса;

5 – линейка; 7 – рамка.

Рисунок 71 – Штангензубомер

Перед измерением линейку 5 (иногда ее называют упо­ром) устанавливают по нониусу рамки 7 на расчетную высоту h и закрепляют стопорным винтом. Измерительные губки раздвигают, а после установки зубомера на зубча­тoe колесо (на окружность выступов) губки сдвигают до соприкосновения с боковыми поверхностями зуба по по­стоянной хорде; осуществляют отсчет s по шкалам при­бора.

Диапазоны измерений толщины зуба – 0 – 33 мм (для типа ШЗ-18) и 0 – 60 мм (для ШЗ-36) при отсчете по но­ниусу 0,05 мм.

Более точным и удобным в работе по сравнению со штан­гензубомером является индикаторно-микрометрический зубомер двух типоразмеров (ЗИМ-16 и ЗИМ-32) для из­мерения толщины зуба колес с модулями 1 – 16 и 16 – 32 мм. Цена деления индикатора часового типа и микро­метрических головок – 0,01 мм.

Нормaлемеры – это измерительные приборы, предназна­ченные для измерения следующих показателей точности зубчатого колеса: колебания длины общей нор­мали (нормы кинематической точности) и наименьшего от­клонения длины общей нормали (нормы бокового зазора).

Колебание длины общей нормали – разность между наибольшей и наименьшей действитель­ными длинами общей нормали в одном и том же зубчатом колесе (рисунок 72): .

Рисунок 72 – Колебание длины общей нормали

Под действительной длиной W общей нормали пони­мают расстояние между двумя параллельными плоско­стями, касательными к двум разноименным активным бо­ковым поверхностям зубьев зубчатого колеса.

Наименьшим отклонением длины общей нормали называется наименьшее предписанное отклонение длины общей нормали, осуществляемое с целью обеспечения в передаче гарантированного бокового зазора. Это откло­нение для колеса с внешними зубьями принимают со знаком «минус» (обозначают ), а для колеса с вну­тренними зубьями – со знаком «плюс» (обозначают ). Отклонение длины общей нормали представляет собой раз­ность значений действительной и номинальной длины общей нормали. Под номинальной длиной общей нормали понимают ее расчетную длину, соответствующую номинальному положению исходного контура.

Зубомерный микрометр типа М3 отличается от глад­кого микрометра лишь наличием двух измерительных губок с параллельными плоскостями, называемых насадками.

Индикаторный нормалемер типа КН хотя и не выпу­скается, но еще применяется в заводских условиях (рисунок 73, а).

1 – корпус; 2 – штанга; 3 – втулка; 4, 5 – губки; 6 – передача;

7 – индикатор; 8 – ключ; 9 – кнопка; 10 – микроподача;

а – тип КН; б – тип БВ.

Рисунок 73 – Индикаторные нормалемеры

По штанге 2 корпуса 1 нормалемера после уста­новки в отверстие разрезной втулки 3 специального раз­жимного ключа 8 можно перемещать втулку 3 с непо­движной измерительной губкой 4. После удаления из от­верстия ключа втулка самозажимается на штанге и фик­сируется в заданном положении. Вторая измерительная губка 5 с помощью рычажной передачи 6 воздействует на стержень индикатора 7 часового типа, цена деления кото­рого с учетом передаточного отношения рычажной системы составляет 0,005 мм. При нажатии на кнопку 9 арретира подвижная губка 5 отводится от боковой поверхности зуба измеряемого колеса.

В конструкции нормалемеров типов БВ (см. рисунок 73, б) предусмотрена шариковая направляющая, в которой перемещается измерительная губка 5, оснащенная твердым сплавом. Неподвижная губка 4 соединена с механизмом микроподачи 10, что облегчает настройку нормалемера по плоскопараллельным концевым мерам длины.

Подготовку прибора к измерению колебания длины общей нормали следует вести в следующем порядке:

1. Развести губки так, чтобы они касались примерно по делитель­ной окружности n зубьев. Число n подсчитывают по формуле n = z/9.

2. Свести губки настолько, чтобы создать «натяг» в пределах одного оборота стрелки. В этом положении губку фиксируют.

3. Производят измерения. Для определения колебания средней длины общей нормали следует измерять зубчатое колесо по всей окружности, переступая последовательно через зуб.

2.2.12.6 Контрольные вопросы

1. Нормы точности на зубчатые колеса.

2. Нормы бокового зазора. Показатели точности. Допуски.

3. Способы измерения бокового зазора.

4. Измерение смещения исходного контура.

5. Приборы для измерения толщины зуба.

6. Принципы измерений длины общей нормали и средней длины общей нормали.

2.2.12.7 Порядок выполнения работы

Исходными данными для настройки прибора служит точноcтная характеристика колеса, записанная по ГОСТ 9563 и ГОСТ 1643. Поэтому для выполнения работы необходимо:

1. Изучить конструкцию к настройке тангенциального зубомера.

2. Изучить общие положения об элементах, подлежащих про-верке.

3. В соответствии c диаметром делительной окружности d, модулем m и заданной степенью кинематической точности установить по ГОСТ 1643 (для m = 1...55 мм) или ГОСТ 9178 (для 0,1 < m < 1,0 мм) значение допуска на радиальное биение зубчато­го венца F_r (таб- лица Т.1).

4. По полученному значению F_r и характеру сопряжения най­ти по таблице Т.2 допуск на смещение исходного контура Т_н.

5. В соответствии с диаметром делительной окружности d, модулем m и характером сопряжения найти по таблице Т.2 наименьшее дополнительное смещение исходного контура .

6. Настроить тангенциальный зубомер.

7. Провести измерение смещения исходного контура.

8. Установить годность колеса по фактическому смещению исходного контура.

9. Изучить конструкцию и настройку штангензубомера.

10. Изучить общие положения об элементах, подлежащих провер­ке: толщине зуба по постоянной хорде, смещении исходного контура.

11. Настроить вертикальную линейку на размер h_x= 0,746m и закрепить в этом положении.

12. Измерить 10...12 зубьев и определить среднее значение толщины зуба по постоянной хорде S_c.

13. Определить номинальное значение толщины зуба = 1,378m.

14. Дать заключение о годности зубчатого колеса по результатам измерений S_c и .

15. Определить уменьшение толщины зуба =( S_c – )tg.

16. Определить смещение исходного контура = /2 tg.

17. Провести сравнение со значением , полученным по таб- лице Т.3 или 5.18 [7].

18. Изучить конструкцию, настройку и эксплуатацию нормале-мера.

19. Изучить общие положения, связанные с элементами, подлежащими измерению: длиной общей нормали, средней длиной общей нормали, их отклонениями.

20. Расшифровать точностную характеристику зубчатого колеса, подлежащего измерению.

21. Установить исходные данные измеряемого зубчатого колеса (d, m, z, ).

22. Определить номинальное значение длины общей нормали , где W₁ – длина общей нормали, рассчитанная для m = 1 (таблица Т.4).

23. Набрать блок концевых мер, равный W.

24. По набранному блоку концевых мер настроить нормалемер таким образом, чтобы большая стрелка индикатора была на нулевом делении, а малая – на пятом (для обеспечения предварительного натяга).

25. Измерить длины общей нормали по всей окружности колеса (при измерении нормалемер покачивают и находят положение с наименьшим отсчетом).

26. Определить среднее значение длины общей нормали

W = (W₁+ W₂+...+ W_z)/z.

27. Рассчитать значение отклонения средней длины общей нормали: = W_m - W.

28. Определить значение колебания длины общей нормали:

V_m = W_max - W_min.

29. Найти наименьшее отклонение средней длины общей нор-мали , используя таблицу Т.5.

30. Установить пo таблице Т.6 допуск на среднюю длину общей нормали .

31. Определить наибольшее отклонение средней длины общей нормали, равное = ( + ).

32. Найти предельные значения средней длины общей нормали и сравнить с полученным значением.

33. Заполнить бланк отчета (см. приложение Т), определив вид сопряжения по таблицам Т.5 и Т.6.

2.2.12.8 Оформление отчета по работе

Отчет оформляется в соответствии с п. 1.4. Отчет по экспериментальной части работы должен содержать экспериментальные и расчетные данные. Форма отчетного бланка приведена в приложении Т.