Навигация по таблицам
- Таблица 1: Степени точности зубчатых колес 5-12
- Таблица 2: Допуски на профиль зуба
- Таблица 3: Допуски радиального биения
- Таблица 4: Средства контроля зубчатых колес
- Таблица 5: Сравнение методов контроля
Таблица 1: Степени точности зубчатых колес 5-12 по ГОСТ 1643-81
| Степень точности | Область применения | Кинематическая точность Fi (мкм) | Плавность работы ff (мкм) | Радиальное биение Fr (мкм) |
|---|---|---|---|---|
| 5 | Высокоточные механизмы, измерительные приборы | 20-40 | 8-16 | 16-32 |
| 6 | Прецизионные передачи, станки высокой точности | 28-56 | 11-22 | 22-45 |
| 7 | Металлорежущие станки, автомобильные КПП | 40-80 | 16-32 | 32-63 |
| 8 | Общемашиностроительные передачи | 56-112 | 22-45 | 45-90 |
| 9 | Тихоходные передачи, редукторы | 90-180 | 36-71 | 71-140 |
| 10 | Строительные машины, транспортеры | 140-280 | 56-112 | 112-224 |
| 11 | Тяжелое машиностроение, низкоскоростные передачи | 224-450 | 90-180 | 180-355 |
| 12 | Грубые передачи сельхозмашин, горного оборудования | 355-710 | 140-280 | 280-560 |
Таблица 2: Допуски на профиль зуба для различных модулей
| Модуль (мм) | Степень 5 (мкм) | Степень 6 (мкм) | Степень 7 (мкм) | Степень 8 (мкм) | Степень 9 (мкм) | Степень 10 (мкм) | Степень 11 (мкм) | Степень 12 (мкм) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1-2 | 8 | 11 | 16 | 22 | 36 | 56 | 90 | 140 |
| 2-4 | 10 | 14 | 20 | 28 | 45 | 71 | 112 | 180 |
| 4-6 | 12 | 17 | 24 | 34 | 54 | 85 | 135 | 215 |
| 6-10 | 14 | 20 | 28 | 40 | 63 | 100 | 160 | 250 |
| 10-16 | 16 | 23 | 32 | 46 | 73 | 115 | 185 | 290 |
| 16-25 | 18 | 26 | 36 | 52 | 82 | 130 | 205 | 325 |
| 25-40 | 20 | 29 | 40 | 58 | 92 | 145 | 230 | 365 |
| 40-55 | 22 | 32 | 44 | 64 | 101 | 160 | 255 | 405 |
Таблица 3: Допуски радиального биения зубчатого венца
| Делительный диаметр (мм) | Степень 5 (мкм) | Степень 6 (мкм) | Степень 7 (мкм) | Степень 8 (мкм) | Степень 9 (мкм) | Степень 10 (мкм) | Степень 11 (мкм) | Степень 12 (мкм) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20-50 | 16 | 22 | 32 | 45 | 71 | 112 | 180 | 280 |
| 50-120 | 20 | 28 | 40 | 56 | 90 | 140 | 224 | 355 |
| 120-280 | 25 | 36 | 50 | 71 | 112 | 180 | 280 | 450 |
| 280-630 | 32 | 45 | 63 | 90 | 140 | 224 | 355 | 560 |
| 630-1400 | 40 | 56 | 80 | 112 | 180 | 280 | 450 | 710 |
| 1400-3150 | 50 | 71 | 100 | 140 | 224 | 355 | 560 | 900 |
| 3150-6300 | 63 | 90 | 125 | 180 | 280 | 450 | 710 | 1120 |
Таблица 4: Средства контроля зубчатых колес
| Контролируемый параметр | Прибор | Обозначение модели | Точность измерения | Применение |
|---|---|---|---|---|
| Профиль зуба | Эвольвентомер | БВ-5062, БВ-1089 | ±1-3 мкм | Степени точности 5-9 |
| Направление зуба | Ходомер | БВ-5034, БВ-5035 | ±2-5 мкм | Косозубые и шевронные колеса |
| Радиальное биение | Биениемер | НИИК-1010, Б-15, Б-10М* | ±1-2 мкм | Все степени точности |
| Шаг зацепления | Шагомер | БВ-5070, БВ-5075 | ±1-3 мкм | Накладной контроль |
| Длина общей нормали | Нормалемер | НМ-250, НМ-500 | ±3-5 мкм | Контроль толщины зуба |
| Комплексный контроль | Зубоизмерительная машина | ZMC 550, P65, Rotarus, ZIM | ±0.5-2 мкм | Универсальные измерения |
| Кинематическая точность | Прибор однопрофильного контроля | БВ-5058, МЦМ-160 | ±2-8 мкм | Функциональный контроль |
Таблица 5: Сравнение методов контроля зубчатых колес
| Метод контроля | Преимущества | Недостатки | Время измерения | Квалификация оператора |
|---|---|---|---|---|
| Элементный | Высокая точность, определение конкретных отклонений | Длительность, необходимость нескольких приборов | 30-60 мин | Высокая |
| Комплексный однопрофильный | Быстрота, интегральная оценка качества | Не показывает характер отклонений | 5-10 мин | Средняя |
| Комплексный двухпрофильный | Оценка реального зацепления | Требует изготовления измерительного колеса | 10-15 мин | Средняя |
| Координатные измерения | Универсальность, автоматизация, высокая точность | Высокая стоимость оборудования | 15-30 мин | Средняя |
| Контактомеры | Оценка пятна контакта, качества зацепления | Субъективность оценки | 10-20 мин | Высокая |
Оглавление статьи
Введение в ГОСТ 1643-81
ГОСТ 1643-81 "Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски" является фундаментальным стандартом, определяющим требования к точности изготовления цилиндрических зубчатых колес в российской промышленности. Стандарт распространяется на эвольвентные цилиндрические зубчатые колеса и передачи внешнего и внутреннего зацепления с делительным диаметром до 6300 мм, шириной зубчатого венца до 1250 мм и модулем зубьев от 1 до 55 мм.
Стандарт устанавливает двенадцать степеней точности, обозначаемых цифрами от 1 до 12 в порядке убывания точности. Степени точности 1 и 2 предусмотрены для будущего развития и в настоящее время допусками не регламентируются. Наиболее распространенными в промышленности являются степени точности 5-12, которые покрывают весь спектр применений от высокоточных измерительных приборов до тяжелого машиностроения.
Степени точности зубчатых колес 5-12
Степени точности 5-12 охватывают практически все области применения зубчатых передач в современном машиностроении. Каждая степень точности характеризуется определенными допусками на геометрические параметры зубчатого венца и предназначена для конкретных условий эксплуатации.
Степень точности 5
Высшая степень точности для серийного производства. Применяется в высокоточных механизмах, измерительных приборах, делительных устройствах станков с ЧПУ. Требует применения прецизионного зубообрабатывающего оборудования и тщательного контроля технологического процесса.
Степени точности 6-7
Используются в металлорежущих станках, автомобильных коробках передач, авиационных редукторах. Обеспечивают высокую кинематическую точность и плавность работы при умеренных затратах на производство.
Степени точности 8-9
Наиболее распространенные степени точности в общем машиностроении. Применяются в редукторах, подъемно-транспортных машинах, станочном оборудовании средней точности.
Степени точности 10-12
Используются в тихоходных передачах, строительных машинах, сельскохозяйственном оборудовании, где не требуется высокая точность передачи движения.
Fi = Fp + ff
где: Fi - допуск кинематической точности, Fp - допуск на накопленную погрешность шага, ff - допуск на погрешность профиля зуба.
Виды допусков и контролируемые параметры
ГОСТ 1643-81 устанавливает три основные группы норм точности, каждая из которых характеризует определенные эксплуатационные свойства зубчатых передач.
Нормы кинематической точности
Определяют точность передачи вращательного движения и включают следующие показатели:
- Кинематическая погрешность зубчатого венца (F'ir)
- Накопленная погрешность шага колеса (Fpr)
- Накопленная погрешность k шагов (Fpkr)
- Радиальное биение зубчатого венца (Frr)
- Колебание длины общей нормали (FvWr)
Нормы плавности работы
Характеризуют плавность вращения и уровень вибраций:
- Местная кинематическая погрешность колеса (f'ir)
- Погрешность профиля зуба (ffr)
- Отклонение шага зацепления (fpbr)
- Отклонение шага (fptr)
- Циклическая погрешность зубцовой частоты (fzzr)
Нормы контакта зубьев
Определяют качество сопряжения зубьев в передаче:
- Суммарное пятно контакта
- Погрешность направления зуба (Fβr)
- Отклонение шага зацепления как показатель контакта
- Допуск на профиль зуба: ff = 28 мкм
- Радиальное биение: Fr = 40 мкм
- Накопленная погрешность шага: Fp = 45 мкм
Методы контроля зубчатых колес
Контроль точности зубчатых колес осуществляется различными методами, которые можно классифицировать по нескольким признакам: по способу получения информации, по характеру контролируемых параметров, по степени автоматизации.
Элементный контроль
Заключается в измерении отдельных геометрических параметров зубчатого венца. Этот метод обеспечивает наиболее полную информацию о характере и величине отклонений, позволяет выявить причины брака и скорректировать технологический процесс.
Основные измеряемые параметры:
- Профиль зуба - контролируется эвольвентомерами
- Направление зуба - измеряется ходомерами
- Шаг зацепления - проверяется шагомерами
- Радиальное биение - контролируется биениемерами
- Толщина зуба - измеряется по длине общей нормали
Комплексный контроль
Позволяет получить интегральную оценку качества зубчатого колеса путем имитации условий его работы в передаче. Различают однопрофильный и двухпрофильный комплексный контроль.
Однопрофильный контроль
Осуществляется на приборах типа БВ-5058, где контролируемое колесо находится в зацеплении с высокоточным измерительным колесом. Измеряется колебание межосевого расстояния при повороте контролируемого колеса.
Двухпрофильный контроль
Выполняется в условиях, близких к рабочим, когда зубья находятся в контакте по обеим боковым поверхностям. Позволяет оценить кинематическую точность передачи и выявить влияние всех видов погрешностей.
Координатные измерения
Современный метод контроля с использованием координатно-измерительных машин (КИМ) и специализированных зубоизмерительных машин с ЧПУ. Обеспечивает высокую точность измерений и возможность автоматической обработки результатов.
Средства измерений и их характеристики
Для контроля зубчатых колес применяется широкая номенклатура специализированных измерительных приборов, каждый из которых предназначен для измерения определенных параметров.
Эвольвентомеры
Предназначены для контроля эвольвентного профиля зубьев. Принцип работы основан на воспроизведении теоретической эвольвенты путем обкатывания прямой линии по основной окружности контролируемого колеса.
Основные модели эвольвентомеров:
- БВ-5062 - для колес модулем 1-12 мм
- БВ-1089 - универсальный эвольвентомер
- КЭУ-М - комбинированный эвольвентомер-ходомер
Ходомеры
Используются для контроля направления зуба косозубых и шевронных колес. Измеряют отклонение винтовой линии зуба от теоретического направления.
Биениемеры
Контролируют радиальное биение зубчатого венца - важнейший показатель кинематической точности. Модели Б-10М и Б-15 обеспечивают точность измерения до 1-2 мкм.
Шагомеры
Измеряют окружной шаг зубьев и его отклонения. Накладные шагомеры типа БВ-5070 позволяют проводить измерения непосредственно на станке.
Нормалемеры
Предназначены для измерения длины общей нормали, которая характеризует толщину зуба и правильность его профиля. Обеспечивают точность измерения 3-5 мкм.
W = m × z × cos α₀ + 2x × m × sin α₀
где: W - длина общей нормали, m - модуль, z - число зубьев, α₀ - угол зацепления, x - коэффициент смещения
Современные подходы к контролю качества
Развитие технологий измерений привело к появлению новых подходов к контролю зубчатых колес, основанных на применении компьютерных технологий и автоматизации измерительных процессов.
Современные технологии 2024-2025 годов
В последние годы произошел значительный технологический скачок в области контроля зубчатых колес. Современные системы интегрируют передовые цифровые технологии, искусственный интеллект и роботизацию для повышения точности и производительности измерений.
Цифровизация измерительных процессов
Современные зубоизмерительные системы оснащаются программным обеспечением с элементами машинного обучения, которое автоматически адаптирует параметры измерений и выявляет аномалии в процессе производства. Это особенно важно для обеспечения стабильного качества в условиях массового производства.
Интеграция с Индустрией 4.0
Измерительные системы становятся частью цифровых экосистем предприятий, обеспечивая в режиме реального времени передачу данных о качестве продукции в единую информационную систему управления производством.
Представляют собой универсальные измерительные комплексы, способные выполнять полный цикл контроля зубчатых колес в автоматическом режиме. Современные машины типа ZMC 550, P65 обеспечивают точность измерений 0,5-2 мкм и оснащены специальным программным обеспечением для анализа результатов.
Координатно-измерительные машины
КИМ с специализированным программным обеспечением позволяют контролировать зубчатые колеса как обычные детали со сложной геометрией. Преимуществами являются универсальность и возможность измерения деталей больших размеров.
Оптические методы контроля
Бесконтактные методы измерения с использованием лазерного сканирования и цифровой обработки изображений находят все большее применение для контроля крупногабаритных зубчатых колес.
Автоматизированные измерительные системы
Интеграция измерительного оборудования в производственные линии позволяет осуществлять контроль в процессе изготовления и обеспечивать стабильное качество продукции.
Практические рекомендации по выбору средств контроля
Выбор средств контроля зубчатых колес должен основываться на комплексном анализе требований к точности, объемов производства, экономической эффективности и квалификации персонала.
Критерии выбора измерительного оборудования
Точность измерений
Погрешность измерительного прибора должна быть в 3-5 раз меньше допуска на контролируемый параметр. Для степеней точности 5-7 требуются приборы высокого класса точности.
Производительность
В условиях серийного производства предпочтение следует отдавать автоматизированным системам измерения, обеспечивающим высокую производительность контроля.
Универсальность
Для предприятий с широкой номенклатурой изделий целесообразно применение универсальных зубоизмерительных машин, способных контролировать различные типы зубчатых колес.
Экономическая эффективность
Стоимость измерительного оборудования должна быть обоснована объемами производства и требованиями к качеству продукции.
- Для мелкосерийного производства: специализированные приборы элементного контроля
- Для серийного производства: зубоизмерительные машины с ЧПУ
- Для крупносерийного производства: автоматизированные измерительные системы
- Для уникальных изделий: координатно-измерительные машины
Организация контроля качества
Эффективная система контроля качества зубчатых колес должна включать входной контроль заготовок, промежуточный контроль на технологических операциях и окончательный контроль готовых изделий.
Входной контроль
Контроль геометрических параметров заготовок, твердости материала, состояния поверхностей под обработку.
Технологический контроль
Контроль точности базирования, правильности настройки станков, износа инструмента, стабильности технологического процесса.
Приемочный контроль
Полный контроль готовых зубчатых колес в соответствии с требованиями чертежа и технических условий.
Практическое применение знаний о контроле зубчатых колес
Освоение методов контроля зубчатых колес по ГОСТ 1643-81 становится особенно важным при работе с различными типами зубчатых передач. В зависимости от конструктивного исполнения применяются разные подходы к контролю: для зубчатых колес без ступицы требуется особое внимание к контролю базирования, в то время как зубчатые колеса со ступицей позволяют использовать более широкий спектр измерительных приборов благодаря наличию точных базовых поверхностей.
Особого внимания требуют зубчатые колеса со ступицей с калеными зубьями, где после термообработки необходим дополнительный контроль деформации зубчатого венца и проверка соосности с базовыми поверхностями. Для конических зубчатых пар применяются специализированные методы контроля, учитывающие особенности конической геометрии и требования к пятну контакта зубьев в осевом направлении.
