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減速機網(wǎng) 圓柱齒輪檢驗實(shí)施規范(表面結構和輪齒接觸斑點(diǎn)的檢驗) 減速機網(wǎng)
來(lái)源:減速機信息網(wǎng)    時(shí)間:2010-5-6 11:51:59  責任編輯:jiajing  
圓柱齒輪 檢驗實(shí)施規范 第4部分:
表面結構和輪齒接觸斑點(diǎn)的檢驗
1范圍
GB/Z18620的這一部分提供了關(guān)于齒輪齒面表面粗糙度和輪齒接觸斑點(diǎn)檢測方法的推薦文件。
本指導性技術(shù)文件所提供的數值不應作為嚴格的精度判據,而作為共同協(xié)議的關(guān)于鋼或鐵制齒輪的指南來(lái)使用。
2 引用標準
   下列標準所包含的條文,通過(guò)在本指導性技術(shù)文件中引用而構成為本指導性技術(shù)文件的條文。本指導性技術(shù)文件出版時(shí),所示版本均為有效。所有標準都會(huì )被修訂,使用本指導性技術(shù)文件的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。
GB/T 131-1993 機械制圖  表面粗糙度符號、代號及其注法(eqv ISO 1302:1992)
GB/T1356-2001通用機械和重型機械用圓柱齒輪 標準基本齒條齒廓(idt ISO 53:1998)
GB/T3505-2000產(chǎn)品幾何技術(shù)規范 表面結構 輪廓法 表面結構的術(shù)語(yǔ)、定義及參數(eqv ISO 4287:1997)
GB/T 6062-1985 輪廓法觸針式表面粗糙度測量?jì)x 輪廓記錄儀及中線(xiàn)制輪廓計(neq ISO 1880:1979)
GB/T 10095.1-2001漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪 精度 第1部分:輪齒同側齒面偏差的定義和允許值(idt ISO 1328-2:1997)
GB/T 10095.1-2001漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪 精度第2部分:徑向綜合偏差與徑向跳動(dòng)的定義和允許值(idt ISO 1328-2:1997)
GB/T10610-1998 產(chǎn)品幾何技術(shù)規范 表面結構 輪廓法評定表面結構的規則和方法(eqv ISO 4288:1996)
ISO11562:1996 產(chǎn)品幾何技術(shù)規范(GPS) 表面結構:輪廓方法 相位校正濾波器的計量特征
ISO 13565-1:1996 產(chǎn)品幾何技術(shù)規范(GPS) 表面結構:輪廓方法 分層功能性質(zhì)的表面 第1部分:濾波和一般測量條件
ISO13565-2:1996產(chǎn)品幾何技術(shù)規范(GPS) 表面結構:輪廓方法 分層功能性質(zhì)的表面 第2部分:使用等效直線(xiàn)的實(shí)體比率曲線(xiàn)的高度特征
3 符號和定義
3.1符號
單項要素測量所用的偏差符號,用小寫(xiě)字母(如f)加上相應的下標組成;而表示若干單項要素偏差組合的“總”偏差所用的符號,采用大寫(xiě)字母(如F)加上相應的下標組成。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

fwβ
齒面波度的波幅
μm
bc1
接觸斑點(diǎn)的較大長(cháng)度
%
bc2
接觸斑點(diǎn)的較小長(cháng)度
%
hc1
接觸斑點(diǎn)的較大高度
%
hc2
接觸斑點(diǎn)的較小高度
%
lr
精糙度輪廓的取樣長(cháng)度
mm
ln
評定長(cháng)度(不注明規定ln=5×lr見(jiàn)
GB/T3505-2000中表C2和GB/T10610-1998中4.4)
mm
Wr
實(shí)體長(cháng)度
%
Mr1,Mr2
實(shí)體(粗糙度核心輪廓)分段點(diǎn)
%
Ra
粗糙度輪廓的算術(shù)平均偏差
μm
Rk
粗糙度核心輪廓深度
μm
Rpk
減去的峰高
μm
Rυk
減去的谷深
μm
RZ
粗糙度輪廓的最大高度(見(jiàn)GB/T3505)
μm
Z(x)
縱坐標值
μm
λ
波長(cháng)
mm
λc
截止波長(cháng)(波紋度的截止短波長(cháng))
mm
λs
粗糙度的截止短波長(cháng)
mm

3.2 術(shù)語(yǔ)和定義
3.2.1 通用術(shù)語(yǔ)
3.2.1.1 表面加工紋理
表面主要加工痕跡的方向(見(jiàn)圖1a)。
注:表面加工紋理通常是由所用的加工方法決定的。
3.2.1.2 粗糙度
粗糙度輪廓的微觀(guān)不平度(見(jiàn)3.2.2.1)。它是在加工過(guò)程中所形成的表面結構(微觀(guān)幾何形狀特性)的一種組成成分,不包括波紋度和形狀偏差。
3.2.1.3波紋度
波紋度輪廓的不平度(見(jiàn)3.2.2.2)。它是表面形狀特性的一種組成成分,粗糙度是疊加在它的上面的(見(jiàn)圖1a,b,c)。通常,加工的齒輪輪齒表面的波紋度間距顯著(zhù)大于粗糙度間距。
 
圖1
3.2.2 與評定表面輪廓有關(guān)的術(shù)語(yǔ)
3.2.2.1 粗糙度輪廓
粗糙度輪廓的通過(guò)波段是由λc與λs輪廓濾波器限定的(見(jiàn)ISO 11562:1996第3章),見(jiàn)圖1。
1 粗糙度輪廓是評定粗糙度輪廓參數的基礎
2理論在ISO 11562:1996的3.2中給出了λc和λs之間的聯(lián)系數。
3.2.2.2 波紋度輪廓
   波紋度輪廓是在用輪廓濾波器λc后留下的長(cháng)波成分的周期性部分
3.2.2.3 粗糙度輪廓的中線(xiàn)
粗糙度輪廓的中線(xiàn)是被輪廓濾波器λc所壓縮后的長(cháng)波輪廓成分(見(jiàn)ISO 11562:1996的3.2.1)。
注:粗糙度輪廓的中線(xiàn)是測量粗糙度輪廓縱坐標Z(x)的其準線(xiàn),見(jiàn)圖2。
3.2.2.4 縱坐標值
所評定輪廓在任一位置x的高度。
3.2.2.5 粗糙度的取樣長(cháng)度lr
用于識別所評定輪廓不平度特征的x軸方向的長(cháng)度。粗糙度的取樣長(cháng)度lr在數值上同輪廓濾波器λc的特性波長(cháng)相等(見(jiàn)GB/T3505)。
圖2 測量長(cháng)度
3.2.2.6 評定長(cháng)度ln
用于評定被測定輪廓的x軸方向的長(cháng)度,評定長(cháng)度可以包括一個(gè)或幾個(gè)取樣長(cháng)度(見(jiàn)GB/T3505-2000中4.4)。
3.2.2.7 輪廓濾波器的截止波長(cháng)λc
正弦波輪廓的波長(cháng),在這一波長(cháng)的幅值的50%被輪廓濾波器通過(guò)(見(jiàn)ISO 11562)。
3.2.2.8截止比
給定通過(guò)波段的長(cháng)波截止波長(cháng)與短波截止波長(cháng)之比(見(jiàn)ISO11562)。
3.2.3 與表面粗糙度參數有關(guān)的術(shù)語(yǔ)
3.2.3.1粗糙度輪廓的最大高度RZ
在取樣長(cháng)度內最大的輪廓峰高Zp與最大的輪廓谷深Zυ之和(見(jiàn)GB/T3505-2000中4.1.3和圖8)。
注:通常這個(gè)參數是按五個(gè)連接的取樣長(cháng)度的最大高度的平均值來(lái)測定的,這評定長(cháng)度就包含五個(gè)取樣長(cháng)度(見(jiàn)圖3)。
圖3 粗糙度輪廓的最大高度
3.2.3.2 粗糙度輪廓的算術(shù)平均Ra
在取樣長(cháng)度內縱坐標絕對值Z(x)的絕對值的算術(shù)平均值(見(jiàn)GB/T3505-2000中4.2.1)。
Ra= ……………………(1)
式中:lr——Ra的取樣長(cháng)度;
Z(x),Zi——縱坐標值。
注:算術(shù)平均Ra是按五個(gè)連接的取樣長(cháng)度組成的評定長(cháng)度來(lái)確定的(見(jiàn)圖4和GB/T10610)。
3.2.4輪齒波度
波度是齒面的周期性波紋度,波度的特殊形狀有以下特征:
——表面加工紋理接近平行于(同相嚙齒輪的)接觸線(xiàn);
——投影在節圓上(在回轉平面內)的波紋數為整數,見(jiàn)圖5;
——它們是產(chǎn)生噪聲的一個(gè)可能原因。
 
圖5 斜齒輪的波度
4表面結構
試驗研究和使用經(jīng)驗表明,在表面結構等級和齒輪承載能力狀況之間存在某種關(guān)系。GB/T3480敘述了表面粗糙度對輪齒點(diǎn)蝕和彎曲強度的影響,在ISO/TR 13989中論述了粗糙度對膠合的影響。
同粗糙度一樣,波紋度和表面結構的其他特征也會(huì )影響材料的表面抗疲勞能力,因此,當需要高標準的性能和可靠性時(shí),要細心地記錄未濾波的輪廓來(lái)反映輪齒表面結構。
在本指導性技術(shù)文件中沒(méi)有推薦適用于特定用途的表面粗糙度、波紋度的等級和表面加工紋理的形狀或類(lèi)型,也未鑒別這種表面不平度的成因。
注意——要強調的是:在規定輪齒現在結構的特征極限值之前,齒輪設計者和齒輪工程師們應熟悉有關(guān)的國家標準和這方面的其他文獻,參見(jiàn)第2章的引用標準。
5 功能考慮
受表面結構影響的輪齒功能特性可以分為幾類(lèi):
——傳動(dòng)精度(噪聲和振動(dòng));
——表面承載能力(如點(diǎn)蝕=膠合和磨損);
——變曲強度(齒根過(guò)渡曲面狀況)。
5.1 傳動(dòng)精度
表面結構包含兩個(gè)主要特征:粗糙度和波紋度。
表面波紋度或齒面波度會(huì )引起傳動(dòng)誤關(guān),這種影響依賴(lài)波紋的紋理相對于瞬間接觸線(xiàn)和接觸跡線(xiàn)的方向,如果波紋的紋理平行于瞬時(shí)接觸線(xiàn)或接觸區(垂直于接觸跡線(xiàn)),齒輪嚙合時(shí)會(huì )出現一個(gè)高音的刺耳聲(高于嚙合頻率的古怪的諧波成分)。
在少數情況下,表面粗糙度會(huì )使齒輪噪聲的特性產(chǎn)生差異(光滑的齒面與粗糙的比較),一般它對齒輪嚙合頻率的噪聲及其諧波成分不產(chǎn)生影響。
5.2承載能力
表面結構可在兩個(gè)大致的方面影響輪齒耐久性:齒面劣化和輪齒折斷。
5.2.1 齒面劣化
齒面劣化有磨損、膠合中擦傷和點(diǎn)蝕等。齒廓上的表面粗糙度和波紋度與此有關(guān)。表面結構、溫度和潤滑劑決定影響齒面耐久性的彈性流體動(dòng)力(EHD)膜的厚度。
5.2.2 彎曲強度
輪齒折斷可能是疲勞(高循環(huán)應力)的結果,表面結構是影響齒根過(guò)渡區應力的一個(gè)因素。
5.3測量方法的影響
測量方法的儀器、定位、方向和分析(濾波器等)必須選擇得使其能體現輪齒的功能區域和接觸跡線(xiàn)。
6圖樣上應標注的數據
當用戶(hù)已規定時(shí),或當設計和運行要求必需時(shí),在圖樣上應標出完工狀態(tài)表面粗糙度的適當的數值。如圖6a和b所示。
圖6
7測量?jì)x器
觸針式測量?jì)x器通常用來(lái)測量粗糙度?刹捎靡韵聨追N類(lèi)型的儀器來(lái)進(jìn)行測量,不同的測量方法對測量不確定度的影響有不同的特性(見(jiàn)圖7)。
a)       在被測表面上滑行的一個(gè)或一對導頭的儀器(儀器有一平直的基準平面);
b)       一個(gè)在具有名義表面形狀的基準平面上滑行的導頭;
c)       一個(gè)具有可調整的或可編程的導頭組合一起的基準線(xiàn)生成器,例如,可由一個(gè)坐標測量機來(lái)實(shí)現基準線(xiàn);
d)       用一個(gè)無(wú)導頭的傳感器和一個(gè)具有較大測量范圍的平直基準對形狀、波紋度和粗糙度進(jìn)行評定。
 
圖7 儀器特性以及與制造方法相半的測量行程方向
根據國家標準,觸針的針尖半徑應為2μm或5μm或10μm,觸針的圓錐角可為60°或90°。此外,有關(guān)儀器特性的詳細資料見(jiàn)GB/T 6062,在表面測量的報告中應注明針尖半徑和觸針角度。
在對粗糙度或波紋度進(jìn)行測量時(shí),需要有無(wú)導頭傳感器和一個(gè)被限定截止的濾波器,它壓縮表面輪廓的長(cháng)波成分或短波成分。測量?jì)x器僅適用于某些特定的截止波長(cháng),表1給出了適當的截止波長(cháng)的參考值。必須要認真選擇合適的觸針針尖徑、取樣長(cháng)度和截止濾波器,見(jiàn)GB/T6062、GB/T10610和ISO11562,否則測量中就會(huì )出現系統誤差。
根據波紋度、加工紋理方向和測量議器的影響的考慮,可能要選擇一種不同的載止值。
表1濾波和截止波長(cháng)

模數/mm
標準工作齒高/mm
標準截止波長(cháng)/mm
工作齒高內的截止波數
1.5
3.0
0.2500
12
2.0
4.0
0.2500
16
2.5
5.0
0.2500
20
3.0
6.0
0.2500
24
4.0
8.0
0.8000
10
5.0
10.0
0.8000
12
6.0
12.0
0.8000
15
7.0
14.0
0.8000
17
8.0
16.0
0.8000
20
9.0
18.0
0.8000
22
10.0
20.0
0.8000
25
11.0
22.0
0.8000
27
12.0
24.0
2.5000
30
16.0
32.0
2.5000
13
20.0
40.0
2.5000
16
25.0
50.0
2.5000
20
50.0
100.0
8.0000
12

8 齒輪齒面表面粗糙度的測量
本章論述了各參數的優(yōu)先值、截止波長(cháng)和評定長(cháng)度以及漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪輪齒和齒根過(guò)渡區表面結構的測量方法。
在測量表面粗糙度時(shí),觸針的軌跡應與表面加工紋理的方向相垂直,見(jiàn)圖7和圖8中所示方向。測量還應垂直于表面,因此,觸針應盡可能緊跟齒面的變曲的變化。
在對輪齒齒根的過(guò)渡區表面粗數度測量時(shí),整個(gè)方向應與螺旋線(xiàn)正交,因此,需要使作一些特殊的方法,圖8中表示了一種適用的測量方法,傳感器的頭部,在觸針前面,有一半徑為r(小于齒根過(guò)渡曲線(xiàn)的半徑R)的導頭,安裝在一根可旋轉的軸上,當該軸轉過(guò)角度約100°時(shí),觸針的針尖描繪出一條同齒根過(guò)渡區接近的圓弧。當齒根據過(guò)渡區足夠大,并且該裝置仔細的定位時(shí)方可進(jìn)行粗糙度測量。
注:導頭直接作用于表面,應使半徑r>50λc,以避免因導頭引起的測量不確定度。
 
圖8 齒根過(guò)渡曲面粗糙度的測量
使用導頭形式的測量?jì)x器進(jìn)行測量還有另一種辦法,選擇一種適當的注塑材料(如樹(shù)脂等)制作一個(gè)相反的復制器。當對較小模數齒輪的齒根過(guò)渡部分的粗糙度進(jìn)行測量時(shí),這種方法是特別有用的。在使用這種方法時(shí),應記住在評定過(guò)程中齒廓的記錄曲線(xiàn)的凹凸是相反的。
8.1評定測量結果
直接測得的粗糙度參數值,可直接與規定的允許值比較。
參數值通常是按沿齒廓取的幾個(gè)接邊的取樣長(cháng)度上的平均值確定的,但是應考慮到表面粗糙度會(huì )高測量行程有規律地變化,因此,確定單個(gè)取樣長(cháng)度的粗糙度值,可能是有益的。為了改進(jìn)測量數值的統計上的準確定性,可從幾個(gè)平行的測量跡線(xiàn)計算其算術(shù)平均值。
如不用相對于基準有關(guān)的導頭測量輪廓可望獲得最好的結果,這就是第7章中7b和7d所提到的那種設備情況。
參見(jiàn)第7章中粗糙度、波紋度、形狀和形狀偏差同時(shí)被評定的情況。
在此情況下,為了將粗糙度從輪廓的較長(cháng)波長(cháng)的組成中分離出來(lái),在按ISO11562和GB/T10610用相位校正濾波器進(jìn)行濾波之前,首先必須將名義的形狀成分消除。
當齒輪齒廓太小,以致無(wú)法在5個(gè)接連的取樣長(cháng)度進(jìn)行測量時(shí),允許在分離的齒上取單個(gè)取樣長(cháng)度進(jìn)行測量(見(jiàn)GB/T10610-1998第7章),但必須在參數符號后面附注取樣長(cháng)度的個(gè)數,例如:RZ1、RZ3。
為了避免使用濾波器時(shí)評定長(cháng)度的部分損失,可以在沒(méi)有標準濾波過(guò)程的情況下,在單個(gè)取樣長(cháng)度評定粗糙度。圖9說(shuō)明為消除形狀成分等,將(沒(méi)有濾波器)軌跡輪廓細分為短的取樣長(cháng)度l1、l2、l3等所產(chǎn)生的濾波效果。為了同標準方法的濾波結果相比較,取樣長(cháng)度應與截止值λc為同樣的值。
 
圖9取樣長(cháng)度和濾波的影響
8.2參數值
從對數得出的值應該與規定值進(jìn)行比較,規定的參數值應優(yōu)先從表2和表3中所給出的范圍中選擇,無(wú)論是Ra還是RZ 均可作為一種判斷依據,但是,兩者不應在同一部分使用。
在GB/T10095.1中規定的齒輪精度等級和表2和表3中粗糙度等級之間沒(méi)有直接的關(guān)系。
注:在關(guān)于Ra和RZ 的表中,相同的表面狀況等級并不與特定的制造工藝對相應,這一點(diǎn)尤其適用表中1級到4級的表列值。
表2 算術(shù)平均偏差Ra的推薦極限值

等級
Ra
模數/mm
m>6
6≤m≤25
m>25
1
 
0.04
 
2
 
0.08
 
3
 
0.16
 
4
 
0.32
 
5
0.5
0.63
0.80
6
0.8
1.00
1.25
7
1.25
1.6
2.0
8
2.0
2.5
3.2
9
3.2
4.0
5.0
10
5.0
6.3
8.0
11
10.0
12.5
16
12
20
25
32

表3微觀(guān)不平度十點(diǎn)高度R 的推薦極限值

等級
R
模數/mm
m>6
6≤m≤25
m>25
1
 
0.25
 
2
 
0.50
 
3
 
1.0
 
4
 
2.0
 
5
3.2
4.0
5.0
6
5.0
6.3
8.0
7
8.0
10.0
12.5
8
12.5
16
20
9
20
25
32
10
32
40
50
11
63
80
100
12
125
160
200

8.3粗糙度輪廓的實(shí)體比率曲線(xiàn)
本章的以下各條對與高應力接觸表面相關(guān)的表面粗糙度的功能特性的各參數用實(shí)體比率曲線(xiàn)作了規定(見(jiàn)GB/T3505)。
對于高應力接觸表面,將其形狀偏差和波紋度偏差的規定極限值保持在一個(gè)很小值的范圍內是很重要的。
這些參數描述了實(shí)體比率曲線(xiàn)的形狀,從而說(shuō)明粗糙度廓的高度和特性。首先要有一張全面有代表性的、無(wú)誤差的,經(jīng)過(guò)濾波的粗糙度輪廓圖。才能進(jìn)行下文中敘述的表面結構的評定過(guò)程。
8.3.1實(shí)體比率曲線(xiàn)的有關(guān)術(shù)語(yǔ)
a)截止線(xiàn):一條平行于中線(xiàn)切割粗糙度輪廓的線(xiàn)(見(jiàn)圖10a);
b)實(shí)體長(cháng)度;截線(xiàn)所截位于輪廓峰內各段截線(xiàn)長(cháng)度之和,用它與評定長(cháng)度之比的百分數表示(見(jiàn)GB/T3505-2000中3.2.14的輪廓的實(shí)體長(cháng)度)。
8.3.2實(shí)體比率曲線(xiàn)的結構
     在粗糙度輪廓的實(shí)體比率曲線(xiàn)上每點(diǎn)的坐標:
a)       在x軸:用評定長(cháng)度的百分數表示的五個(gè)接連的取樣長(cháng)度的實(shí)體長(cháng)度;
b)       在 軸:粗糙度輪廓截線(xiàn)的縱坐標(見(jiàn)圖10a)。
8.3.3 實(shí)體比率曲線(xiàn)的參數
a)粗糙度核心輪廓:粗糙度核心輪廓是不包含有突出的峰點(diǎn)和深谷的粗糙度輪廓(見(jiàn)ISO13565-2:1996中3.1);
b)核心粗糙度深度Rk(μm):核心粗糙度深度是粗糙核心輪廓的深度(圖10b)(見(jiàn)ISO 13565-2:1996中3.1.1);
 
圖10按ISO13565-2規定的實(shí)體比率曲線(xiàn)的特性值
c)       實(shí)體區段Mr1(%):是為突峰從粗糙度核心輪廓分開(kāi)的截線(xiàn)而確定的實(shí)體區段Mr1(見(jiàn)ISO 13565-2:1996中3.1.2);
d)       實(shí)體區段Mr2(%):是為深谷從粗糙度核心輪廓分開(kāi)的截線(xiàn)而確定的實(shí)體區段Mr2(見(jiàn)ISO 13565-2:1996中3.1.2)
e)       削減的峰高Rpk(μm):是粗糙度核心輪廓之上的突出的峰的平均高度(見(jiàn)ISO 13565-2:1669中3.28);
f)        削減的谷深Rυk(μm):穿過(guò)粗糙度核心輪廓的谷底的平均深度值(見(jiàn)ISO13565-2:1996中3.3)。
注:8.3.5中的平均方法減少了界外值對Rpk和Rυk的影響。
8.3.4 實(shí)體比率曲線(xiàn)的測量條件
a)實(shí)體比率曲線(xiàn)的測量?jì)x器:使用觸針式儀器來(lái)測定實(shí)體比率曲線(xiàn)的參數,此儀器用幾何表面或基準線(xiàn)生成器對觸針軌跡進(jìn)行控制。
b)測量方向:應選擇給出粗糙度最大值的測量路程。
8.3.5實(shí)體比率曲線(xiàn)的參數的確定
8.3.5.1 Rk、Mr1、Mr2的確定
在橫坐標Mr1和Mr2之間取間距40%的分段,貫穿實(shí)體比率曲線(xiàn),畫(huà)一條相對于x軸斜率最小的平均直線(xiàn),見(jiàn)圖11。假如有兩個(gè)或多個(gè)斜率相同的線(xiàn)段,則選定較接近曲線(xiàn)較高端的線(xiàn)段,此直線(xiàn)在0%和100%處兩點(diǎn)縱坐標之間的差值等于Rk。
 
圖11 Rk、Mr1和Mr2特性值的確定與測量
8.3.5.2 Rpk和Rυk的確定
從0%和100%處的Z軸上交點(diǎn)畫(huà)切向粗糙度輪廓的橫截線(xiàn)A和B,見(jiàn)圖11和12,確定線(xiàn)A以上的粗糙度輪廓所圍面積AA和線(xiàn)B以下的谷部輪郭所圍的面積BA。
在0%處的 軸方向與在線(xiàn)段c1—a1以上構造出一個(gè)面積等于BA的直角三角形a2b2c2。
邊上c1—b1與Rpk相等,邊長(cháng)c1—b2與Rυk相等。
對不同粗糙度輪廓的實(shí)體比率曲線(xiàn)的對比,說(shuō)明了如何利用實(shí)體比率曲線(xiàn)來(lái)估計給定表面對表面損傷的相對抵抗能力。
8.3.6實(shí)體比率曲線(xiàn)的參數Rk、Rpk、Rυk的應用
圖11闡明Rk不能僅以輪廓深度值來(lái)表示,還要有實(shí)體比率的主要部分的斜率值。
實(shí)體比率曲線(xiàn)的斜率是十分重要的,它的值表明了在更深地進(jìn)入核心輪廓時(shí)實(shí)體比率的增加趨勢,因此Rk對表面的承載能力有重要意義。
 
 
圖12 Rpk和Rυk的測定
ISO13565-2借助于3條直線(xiàn)的參數描述了實(shí)體比率曲線(xiàn)的形狀,它將輪廓總深度細分為:
——突峰區域(與初始運轉狀況有關(guān),例如磨合和磨損);
——核心區域(與承載能力、使用特性有關(guān));
——深谷區域(與潤滑=保存油有關(guān))。
圖13說(shuō)明把突出的峰和谷從核心輪廓中分離出來(lái)的方法。假如Rk等于0時(shí)(見(jiàn)圖13a),圖中清楚地表明了峰和谷的明顯分離。圖13b表明了Rk值的擴展(向中間的直線(xiàn)兩邊),除去表面很突出的峰和谷,具有接近高斯分布的縱坐標。
雖然計量學(xué)上確定實(shí)體比率曲線(xiàn)的參數,并不比確定齒輪的Ra或R 11Beyer,Eckolt,Hillmann,Witteklpf用掃描電子顯微鏡和觸針式測量表面儀器研究輪齒齒面PTB報告PTB-F-2(1987年11月)。)更困難,但實(shí)體比率曲線(xiàn)的參數所能提供的信息,對當前要使用來(lái)說(shuō)研究得還不夠充分。因此,目前還不能給出那些參數的推薦值。
 
圖13 粗糙度核心區域對突峰和深谷的量值的影響及其特性
9能輪齒接觸斑點(diǎn)的檢驗
本章將對獲得與分析接觸斑點(diǎn)的方法進(jìn)行解釋?zhuān)給出對齒輪精度估計的指導。
檢測產(chǎn)品齒輪副在其箱體內所產(chǎn)生的接觸斑點(diǎn),可以幫助我們對輪齒間載荷分布進(jìn)行評估。
產(chǎn)品齒輪與測量齒輪的接觸斑點(diǎn),可用于裝配后的齒輪的螺旋線(xiàn)和齒廓精度的評估。
9.1 檢測條件
9.1.1精度
產(chǎn)品齒輪與測量齒輪副輕載下的接觸斑點(diǎn),可以從安裝在機架上的齒輪相嚙合得到。為此,重要的是,齒輪軸線(xiàn)的不平行度,在等于產(chǎn)品齒輪齒寬的長(cháng)度上的數值,盡可能在接近的位置上測定,不得超過(guò)0.005mm。同時(shí)也要保證測量齒輪的齒寬不小于產(chǎn)品齒輪的齒寬,通常這意味著(zhù)對于斜面齒輪需要一個(gè)專(zhuān)用的測量齒輪,對于大齒輪來(lái)說(shuō),這樣的測量齒輪可以是一個(gè)特制的產(chǎn)品齒輪的樣品,并保留它,便于作為備件替換損壞了的齒輪。
相配的產(chǎn)品齒輪副的接觸斑點(diǎn)也可以在相嚙合的機架上獲得。
9.1.2載荷分布
產(chǎn)品齒輪副在其箱體內的輕載接觸斑點(diǎn),有助于評估載荷的可能分布,在其檢測過(guò)程中,齒輪的軸頸應當位于他們的工作位置,這可以通過(guò)對軸承軸頸加墊片調整來(lái)達到。
9.1.3印痕涂料
適用的印痕涂料有:裝配工的藍色印痕涂料和其他專(zhuān)用涂料。應選擇那些能確保油膜層厚度在0.006~0.012mm的應用方法。
9.1.4 印痕涂料層厚度的標定
這對判明接觸斑點(diǎn)的檢查結果是很重要的,操作者掌握了穩定的工藝后,就可來(lái)確立印痕涂料層的厚度,在垂直于切平面的方向上以一個(gè)已知小角度移動(dòng)齒輪的軸線(xiàn),即在軸承座上加墊片并觀(guān)察接觸斑點(diǎn)的變化,這標定工作應該有規范地進(jìn)行以確保印痕涂料、測試載荷和操作工人的技術(shù)都不改變。
9.1.5測試載荷
用于獲得輕載接觸斑點(diǎn)所施加的載荷,應能恰好保證被測齒面保持穩定的接觸。
9.1.6記錄測試結果
接觸斑點(diǎn)通常以畫(huà)草圖、照片、錄像記錄下來(lái),或用透明膠帶覆蓋在接觸斑點(diǎn)上,再把粘住接觸斑點(diǎn)的涂料的膠帶撕下來(lái),貼在優(yōu)質(zhì)的白卡片上。
9.2操作者的培訓
要完成以上操作的人員,應訓練正確地操作,并定期檢查他們的效果,以確保操作效能的一致性。
9.3接觸斑點(diǎn)的判斷
接觸斑點(diǎn)可以給出齒長(cháng)方向配合不準確的程度,包括齒長(cháng)方向的不準確配合和波紋度,也可以給出齒廓不準確性的程度,必須強調的是作出的任何結論都帶有主觀(guān)性,只能是近似的并且依賴(lài)于有關(guān)人員的經(jīng)驗。
9.3.1與測量齒輪相嚙的接觸斑點(diǎn)
圖14到圖17所示的是產(chǎn)品齒輪與測量齒輪對滾產(chǎn)生的典型的接觸斑點(diǎn)示意圖。
9.3.2齒輪精度的接觸斑點(diǎn)
圖18和表4、表5給出了在齒輪裝配后(空載)檢測時(shí),我們所預計的在齒輪精度等級和接觸斑點(diǎn)分布之間關(guān)系的一般指示,必須記住實(shí)際的接觸斑點(diǎn)不一定同圖18中所示的一致,在嚙合機架上所獲得的齒輪檢查結果應當是相似的。
注:圖18、表4和表5對齒廓和螺旋線(xiàn)修形的齒面是不適用的。
注意:這些表格試圖描述那些從通過(guò)直接的測量,證明符號表列精度的齒輪副中獲得的最好接觸斑點(diǎn),不要把它們理解為證明齒輪精度等級的可替代方法。
 
圖18接觸斑點(diǎn)分布的示意圖
表4 斜齒輪裝配后的接觸斑點(diǎn)

精度等級按GB/T10095
bc1
占齒寬的百分比
hc1
占有效齒面高度的百分比
bc2
占齒寬的百分比
hc2
占有效齒面高度的百分比
4級及更高
5和6
7和8
9至12
50%
45%
35%
25%
50%
40%
40%
40%
40%
35%
35%
25%
30%
20%
20%
20%

表5直齒輪裝配后的接觸斑點(diǎn)

精度等級按GB/T10095
bc1
占齒寬的百分比
hc1
占有效齒面高度的百分比
bc2
占齒寬的百分比
hc2
占有效齒面高度的百分比
4級及更高
5和6
7和8
9至12
50%
45%
35%
25%
70%
50%
50%
50%
40%
35%
35%
25%
50%
30%
30%
30%

 
附錄A
(標準的附錄)
用接觸斑點(diǎn)控制齒輪輪齒的齒長(cháng)方向配合精度
A1目的
本附錄敘述用接觸斑點(diǎn)來(lái)規定和控制齒輪輪齒的齒長(cháng)方向配合精度。
論述接觸斑點(diǎn)的兩種產(chǎn)生辦法:
——靜態(tài)方法,通過(guò)軟涂層的轉移;
——動(dòng)態(tài)方法,通過(guò)硬涂層的磨損。
A2應用
A2.1典型用途
用接觸斑點(diǎn)作定量和定性控制齒輪的齒長(cháng)方向配合精度的方法,經(jīng)常用于以下場(chǎng)合:大齒輪不能裝在現成的檢查儀上及工作現場(chǎng)沒(méi)有檢查儀可用。其優(yōu)點(diǎn)是:
——測試工具的便于攜帶;
——可以測試其他方法不能測試的大型和復雜的表面;
——測試簡(jiǎn)單和快捷;
——如果通過(guò)適當的標定,測試結果具用可再現性;
——對裝配狀況的敏感性,例如軸承配合不良和齒輪箱變形;
——可以探測微小的齒長(cháng)方向配合誤差和系統差的能力,例如齒面波度,這在導程和齒廓檢測曲線(xiàn)圖里并不表現;
——能夠評定輪齒的配合性,包括大齒輪和小齒輪的疊加或累積偏差的作用,這在導程和齒廓檢測曲線(xiàn)圖里并不表現;
——能評定整個(gè)齒面,而不是單單一條表示齒廓或齒長(cháng)方向配合的曲線(xiàn)。
A2.2特定應用領(lǐng)域
一些使用接觸斑點(diǎn)測試方式的例子:
——船艦用大型齒輪;
——高速齒輪;
——船艦和高速齒輪箱的現場(chǎng)組裝;
——起重機、提升機、橋、微波天線(xiàn)等的開(kāi)式末級傳動(dòng)齒輪的裝配;
——圓錐齒輪;
——航天齒輪。
A2.3使用方法
靜態(tài)方法:通過(guò)小齒輪和大齒輪之間一層薄薄的涂層轉移來(lái)完成,不加載荷,一般用手轉動(dòng)。
動(dòng)態(tài)方法:需要可控制的遞增適當的載荷并按設計規定的動(dòng)轉速度來(lái)完成。
A3 使用說(shuō)明
A3.1靜態(tài)方法
接觸斑點(diǎn)檢測,使一個(gè)齒輪的齒上的規定厚度的印痕涂料轉移到相配齒輪的齒上。將接觸斑點(diǎn)檢測的結果與規定的斑點(diǎn)作比較。這規定斑點(diǎn)是分析想要的無(wú)載荷接觸狀況得出的,或按類(lèi)似齒輪副的經(jīng)驗得出的。這技術(shù)與精密儀器和精密機床的接觸表面的手工配合或刮研相類(lèi)似。
A3.2動(dòng)態(tài)方法
接觸斑點(diǎn)是靠受載區域的嚙合面涂層被磨掉來(lái)顯示的,觀(guān)察和記錄隨著(zhù)載荷增加短期轉動(dòng)后的斑點(diǎn)。典型載荷遞增最為5%,25%,50%,75%和100%用所得到的接觸斑點(diǎn)進(jìn)行比較,以保證在規定工作條件下,觀(guān)察到輪齒逐漸發(fā)展的接觸面積達到設計的接觸面大小。
A4測試器具和材料
a)       清洗劑
b)       印痕的涂料
c)——紅丹;
——專(zhuān)用涂料;
——基礎顏料和油的混合物;
——普魯士藍軟膏;
——染料滲透顯示劑,噴霧器包裝的白色粉劑,作為裂紋探傷檢測滲秀顯示劑套件之一(有銷(xiāo)售);
——劃線(xiàn)用藍油。
c)記錄手段:
——照相;
——和輪齒一樣大小的透明膠帶和白紙;
——畫(huà)草圖。
d)標定用量具:
——精密墊片或塞尺;
——千分表。
A5靜態(tài)方法
A5.1測試
A5.1.1軸線(xiàn)的校正
當沒(méi)有現成的齒輪箱體可用或齒輪在車(chē)間測試,以便以后在現場(chǎng)裝配,車(chē)間使用試驗臺架和轉動(dòng)夾具把齒輪定位在正確的相互位置上。必須保證齒輪軸線(xiàn)在同一平面上并且相互平行,即使0.00010rad微小的軸線(xiàn)對準誤差,對測試結果的再現性將產(chǎn)生有害影響。典型的測試程序,是把一個(gè)精密直尺橫置于齒輪軸上,將精密塊墊于直徑較小的軸和直尺之間,以補償軸半徑之差。把精密的水平儀放在精密直尺的上面,然后調速齒輪軸的高度,直至精密直尺水平為止。在每對支承軸頸中間重復這個(gè)操作程序,用精密測量來(lái)檢測支撐所測齒輪的兩軸之間的中心距和軸線(xiàn)平行度。在作接觸試驗的車(chē)間常能找到帶易調整支承座的轉動(dòng)夾具(嚙合臺架)。
如果在未裝配的齒輪箱內做接觸試驗時(shí),則必須先保證齒輪箱以盡量高的精度放置水平,以避免齒輪軸線(xiàn)的不對準,齒輪軸線(xiàn)偏移使接觸斑點(diǎn)測試結果受到影響,其影響的程度與在轉動(dòng)夾具內測試是一樣的。
當裝配后齒輪箱重新做接觸測試,其接觸斑點(diǎn)如果和調好水平而未裝配齒輪箱的測試結果有差別,這反映出安裝時(shí)由于箱體變形而引起齒輪軸線(xiàn)產(chǎn)生了歪斜。
A5.1.2 測試程序
將準備測試的齒輪用清洗劑徹底清洗,清除任何污染和殘油。然后將小齒輪的三個(gè)或更多輪齒上涂一層薄的印痕涂料,使用硬毛刷操作,可以將普通25mm寬度油漆刷子的硬毛修剪成大約10mm長(cháng)度,做成一把合適刷子。涂層要薄而均勻,沒(méi)有必要除掉所有的毛刷痕跡,因為測試時(shí)這些痕跡會(huì )被抹平,涂層厚度應該在5~15μm之間(見(jiàn)A5.2標定)。
小齒輪的輪齒涂完后應蓋起來(lái),以免過(guò)于濺散,并在大齒輪的和跟小齒輪涂了涂料的齒嚙合的輪齒上噴一層薄薄的顯像液膜。噴顯像液是為了消除齒面反光,以便觀(guān)察接觸斑點(diǎn)的試驗結果,而不要制作一層會(huì )影響接觸斑點(diǎn)真實(shí)性的厚膜。
完成涂料涂刷后,操作者轉動(dòng)小齒輪,使其涂有涂料的輪齒和大齒輪相嚙合,由助手在大齒輪上施加一個(gè)足夠反力矩以保證接觸,然后把齒輪反轉回到原來(lái)位置,在輪齒的背面做上記號,以便對接觸斑點(diǎn)進(jìn)行觀(guān)察。這個(gè)操作程序至少要在大齒輪三個(gè)等距離的位置上重復地做,以顯示由于擺動(dòng)或其他周期性誤差所產(chǎn)生接觸斑點(diǎn)的變異。
A5.1.3 記錄結果
得到的接觸斑點(diǎn)要用照相、畫(huà)草圖或透明膠帶記錄下來(lái)。一步成像照相和透明膠帶紙是最常用的方法。使用膠帶時(shí)把透明膠帶小心壓在接觸區域上,然后再小心地把它撕取下來(lái),貼在白紙上,這樣接觸斑點(diǎn)就被保存在膠帶和白紙之間。接觸斑點(diǎn)還可用黑白或彩色的靜電復印來(lái)復制。膠帶上應編號以指明使用了哪一個(gè)輪齒,同時(shí)在接觸斑點(diǎn)上注明方向,齒的一哪一側齒面,哪是齒頂,哪是齒根。
接觸斑點(diǎn)的記錄紙帶可隨現場(chǎng)裝配的齒輪備件一起提供。與現場(chǎng)裝配后的測試接觸斑點(diǎn)作比較,驗證裝配是否正確。
A5.2標定
為了使測試結果有意義和可再現性,印痕涂料層的厚度必須控制且前后一致。
印痕涂料層厚度可以很容易地通過(guò)以下任意一種技術(shù)測定。
A5.2.1 作為接觸試驗的一部分,小心地抬起小齒輪軸的一端軸承,其抬高量應足以使小齒輪軸傾斜面0.00010rad,記錄下接觸斑點(diǎn),并使軸承在正常(水平)位置時(shí)在同一輪齒上重復試驗,涂層厚度由接觸斑點(diǎn)的飄移量和角度為100mm,則涂層厚度應為0.010mm。
A5.2.2 另一個(gè)類(lèi)似的考證操作員技術(shù)的方法是,用一塊標準平板和精密直尺,在直尺的邊上涂以印痕涂料,然后將直尺一端落在平板上,另一端放在平板上已知厚度的墊片上,則涂層厚度等于墊片厚度乘以接觸斑點(diǎn)長(cháng)度和直尺長(cháng)度的比值。
A5.2.3應該進(jìn)行標定試驗并用為測試試驗記錄的一部分,印痕涂層厚度取決于操作者的技巧和技術(shù),如果是一個(gè)正規操作接觸斑點(diǎn)的操作人員,則不必對其每一次試驗的技術(shù)進(jìn)行重新標定?呻S時(shí)使用以上標定方法標定涂層厚度并記錄其結果作為評判試驗或審查用。
A6 動(dòng)態(tài)方法
A6.1試驗程序
每次試驗前,都要把待測試的輪齒用清洗液徹底洗凈,以除去任何污染和殘油,將小齒輪和大齒輪至少三個(gè)以上的輪齒噴上劃線(xiàn)用藍油,產(chǎn)生的膜應光滑和薄。千萬(wàn)不能造成過(guò)厚的膜,所以,每次做完試驗,應徹底用清洗液洗凈任何殘留在輪齒上的藍油、污垢或油。
當輪齒被涂層后,給齒輪副一個(gè)載荷增量作短時(shí)間運行,然后停止,將其接觸斑點(diǎn)記錄下來(lái),徹底清洗干凈輪齒后在下一個(gè)載荷增量下重復運行以上程序。整個(gè)操作過(guò)程應至少在三個(gè)不同載荷上重復進(jìn)行。
A6.2記錄結果
接觸斑點(diǎn)的結果應照相或畫(huà)草圖加以記錄。
附錄B
(提示的附錄)
文獻目錄
1)  GB/T 1357-1987 漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪模數
2)  GB/T1800.1-1997極限與配合  基礎  第1部分:詞匯
3)  GB/T2821-1992 齒輪幾何要素代號
4)  GB/T3374-1992 齒輪基本術(shù)語(yǔ)
5)  GB/T3480-1997 漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪承載能力計算方法
6)  GB/Z18620.1-2002 圓柱齒輪 檢驗實(shí)施規范 第1部分:輪齒同側齒輪的檢驗
7)  GB/Z18620.2-2002圓柱齒輪 檢驗實(shí)施規范 第2部分:徑向綜合偏差、徑向跳動(dòng)、齒厚和側隙的檢驗
8)  GB/Z1860.3-2002 圓柱齒輪 檢驗實(shí)施規范 第3部分:齒輪坯、軸中心距和軸線(xiàn)平行度
9)  ISO/TR13989-1:2000齒輪 圓柱齒輪、圓錐齒輪和次雙曲面齒輪膠合承載能力的計算方法 第1部分:閃溫法
10) ISO/RT13989-2:2000 齒輪 圓柱齒輪、圓錐齒輪和準雙曲面齒輪膠合承載能力的計算方法 第2部分:積分溫度法
11) ANSI/AGMA 2000-A88齒輪分級和檢測手冊 未安裝的直齒輪和斜齒輪的公差和測量方法(1992修訂版附錄D)
12) Beyer,Eckolt,Hillmann,Wittekopf,用掃描電子顯微鏡和觸針式測量表面儀器研究輪齒齒面PTB報告PTB-F-2(1987年11月)
 

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