Способ измерения монтажного расстояния конических зубчатых колес

 

Изобретение относится и области измерительной техники. Способ измерения монтажного расстояния конических зубчатых колес включает базирование на измеряемое колесо калибра с двумя опорными поверхностями Одна из опорных поверхностей (сферическая или цилиндрическая) устанавливается на передний конус колеса. Вторую опорную поверхность калибра устанавливают либо на опорный торец колеса, либо на базовое отверстие. Измеряют соответственно расстояние С₁ от базового отверстия или C₂ от опорного торца колеса до наружной сферической или цилиндрической опорной поверхности калибра. Монтажное расстояние С_м определяют из соответствующей схемы измерения по математическим зависимостям с учетом измеренных расстояний С₁ или С₂, параметров калибра и конического колеса. 5 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, а точнее к способам измерения монтажного расстояния конических зубчатых колес.

Монтажное расстояние определяет величину бокового и радиального зазоров конической передачи и положение пятна-контакта. От точности выполнения монтажного расстояния зависит трудоемкость зубонарезания вследствие необходимости подгонки пятна контакта конических пар и трудоемкость их сборки.

Известен способ контроля отклонения от номинального расстояния от опорного торца до плоскости внешней окружности вершин зубьев конических зубчатых колес, реализованный в устройстве, описанном в авт.св. N 1147920, кл. G 01 В 5/20, 1985 г.

Известный способ включает предварительную настройку используемого устройства по образцовому зубчатому колесу. Для этого призмы устройства устанавливают на внешнюю окружность вершин зубьев образцового колеса и устанавливают на ноль индикатор устройства при контакте его измерительного наконечника с поверхностью опорного торца колеса. Затем призмы устройства устанавливают на внешнюю окружность вершин зубьев контролируемого зубчатого колеса. При этом опорный торец колеса контактирует с торцом оправки. По школе индикатора, наконечник которого контактирует с торцом оправки, определяют отклонение от номинального расстояния от опорного торца до плоскости внешней окружности вершин зубьев (монтажное расстояние конических зубчатых колес).

При базировании призм на передний конус и вершину конического колеса в схему измерения вносятся значительные погрешности. Вследствие возможного несовпадения угла переднего конуса с углом между опорными поверхностями призм контакт призм с колесом не линейный по конусу, а точечный по вершине. Это приводит к возможности качания призм при измерении и нестабильности положения устройства и следовательно, к погрешности измерения.

Кроме того, значительная погрешность измерения вносится вследствие нестабильности положения вершины конуса за счет погрешности изготовления углов переднего и заднего конусов, в особенности заднего, на который дается широкий допуск по чертежу, а также за счет погрешности радиуса или фаски при вершине колеса.

Необходимость образцового колеса (эталона) также снижает точность измерения и, кроме того, увеличивает трудоемкость и металлоемкость способа.

Известен также способ измерения монтажного расстояния конических зубчатых колес (см. а.с. N 1180673, кл. G 0135/20, 1984), заключающийся в том, что на поверхности конуса вершин устанавливают измерительный ролик и измеряют расстояние между ним и опорным торцом колеса. При этом измерительный ролик устанавливают так, что точка контакта лежит в плоскости, проходящей через середину пятна контакта, и в плоскости пересечения переднего и заднего конусов колеса определяют отклонение расстояния между роликом и опорным торцом колеса с помощью индикатора, измерительный наконечник которого устанавливают на внешний диаметр вершин.

Недостатком известного способа является базирование измерительного наконечника индикатора на вершину конусов и необходимость измерения с высокой степенью точности (до ±0,01 мм) диаметра конуса вершин. Для измерения упомянутого диаметра конуса вершин требуется выполнение на нем цилиндрического участка шириной 0,3-0,8 мм. Тем не менее даже при наличии такого участка измерение диаметра вершин с высокой степенью точности затруднительно. Колебание размера ширины участка от 0,3 до 0,8 мм приводит к колебанию положения заднего конуса и погрешностям сборки конических передач, так как взаимное положение конической пары устанавливается совмещением задних конусов.

Недостатком является, кроме того, необходимость смещения индикатора при установке его на вершину конусов после каждой подрезки торца, что, в свою очередь, приводит к появлению дополнительных погрешностей измерения.

Необходимость использования эталонной детали (гладкого точного цилиндра или специального ступенчатого цилиндра) также сникает точность измерения вследствие переноса погрешностей изготовления эталона на измеряемую деталь.

Из известных наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ измерения монтажного расстояния конических зубчатых колес, реализованный в приспособлении для контроля расстояния от опорного торца конического зубчатого колеса до точки пересечения образующих наружного и заднего конусов, описанном в авт.св. N 1649238, кл. G 01В 5/20, 1988 г.

Этот способ заключается в базировании на коническом зубчатом колесе калибра с двумя опорными поверхностями, одна из которых сферическая или цилиндрическая, а другая плоская. Сферическая опорная поверхность калибра образована шариком, цилиндрическая роликом, а плоская плоской планкой. При этом шарик или ролик жестко соединены с плоской планкой. Базирование сферической или цилиндрической поверхности калибра производится на задний конус колеса, а плоской опорной поверхности на передний конус. Возможно также базирование сферической или цилиндрической поверхности калибра на передний конус колеса, а плоской опорной поверхности на задний конус. После установки калибра на колеса измеряется расстояние от опорного торца колеса до образующей сферической или цилиндрической поверхности калибра с помощью микрометра, закрепленного на плоскопараллельной пластине или с помощью индикаторной скобы.

Монтажное расстояние определяют из схемы измерения по зависимости С_м l₁ + r + l₂, где r радиус сферической или цилиндрической опорной поверхности калибра (аттестуемый размер калибра); l₁ расстояние от опорного торца колеса до образующей сферической или цилиндрической опорной поверхности калибра, l₂ (из схемы измерения , где a расстояние от оси сферической или цилиндрической поверхности калибра до его плоской поверхности (аттестуемый размер калибра), α- угол переднего конуса зубчатого колеса, b- угол заднего конуса зубчатого колеса.

Использование в качестве одной из баз для калибра заднего конуса, имеющего широкий допуск на изготовление, сникает точность измерения монтажного расстояния конических колес. Допуск на задний конуса ±15', тогда как допуск на передний конус +8'. Изготовление и измерение заднего конуса с более высокой степенью точности нецелесообразно, так как ведет к значительному увеличению трудоемкости.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения монтажного расстояния конических колес.

Поставленная задача решена тем, что в способе измерения монтажного расстояния конических зубчатых колес посредством калибра с двумя опорными поверхностями, одна из которых сферическая или цилиндрическая, заключающейся в том, что последнюю устанавливают на передний конус колеса, согласно изобретению, вторую опорную поверхность калибра устанавливают на опорный торец или базовое отверстие колеса и измеряют соответственно расстояние от базового отверстия или опорного торца колеса до наружной сферической или цилиндрической рической опорной поверхности калибра, а монтажное расстояние определяют из соответствующей схемы измерения с учетом упомянутых измеренных расстояний и параметров калибра.

Такое исполнение способа позволяет повысить точность измерения монтажного расстояния за счет совмещения конструкторских и измерительных баз конического колеса и исключения погрешности заднего конуса из схемы измерения. Конструкторскими базами конического колеса являются передний конус и опорный торец и базовое отверстие. Эти же базы используются в предлагаемом способе в качестве измерительных.

Для пояснения изобретения ниже описан пример осуществления способа со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг. 1 изображена схема измерения монтажного расстояния конических зубчатых колес с базированием второй опорной поверхности калибра на опорный торец колеса; на фиг. 2 расчетная схема измерения при базировании калибра на опорный торец колеса;
на фиг. 3 схема измерения монтажного расстояния конических зубчатых колес с базированием второй опорной поверхности калибра на базовое отверстие колеса;
на фиг. 4 расчетная схема измерения при базировании калибра на базовое отверстие;
на фиг. 5 сечение Б-Б на фиг. 3.

Способ измерения монтажного расстояния конических зубчатых колес включает базирование на измеряемое колесо 1 калибра с двумя опорными поверхностями. Одна из опорных поверхностей калибра-сферическая или цилиндрическая, образована соответственно поверхностью шарика 2 (или ролика). Сферическую или цилиндрическую опорную поверхность калибра устанавливают на передний конус колеса 1. Вторую опорную поверхность калибра устанавливают либо на опорный торец колеса 1, либо на базовое отверстие колеса 1. Вторая опорная поверхность калибра выполняется в виде жестко связанной с шариком 2 (или роликом) планки 3 с цилиндрической сегментной рабочей поверхностью, радиус R которой меньше радиуса базового отверстия колеса 1. При базировании второй опорной поверхности калибра на опорный торец колеса 1 вторая опорная поверхность может быть выполнена в виде плоской планки.

После установки калибра на измеряемое колесо 1 с базированием планки 3 на опорный торец колеса измеряют с помощью микрометра 4 расстояние С₁ от базового отверстия до наружной сферической или цилиндрической опорной поверхности калибра. Монтажное расстояние C_м при этом определяют из зависимости
,
где А размер от центра сферической или цилиндрической поверхности калибра до его второй опорной поверхности (измеряется при аттестации калибра, например, на инструментальном микроскопе);
r радиус сферической или цилиндрической опорной поверхности калибра;
a- угол переднего конуса колеса;
C₁ расстояние, измеренное от верхней образующей базового отверстия до наружной сферической или цилиндрической опорной поверхности калибра;
В ( диаметр конуса вершины, заданный по чертежу, d - диаметр базовогo отверстия).

Эта зависимость получена из расчетной схемы измерения (см. фиг.2):

При установке калибра планкой 3 на базовое отверстие измеряют с помощью микрометра 4 и плоскопараллельной магнитной пластины 5 расстояние C₂ от опорного торца до наружной сферической или цилиндрической опорной поверхности калибра. Монтажное расстояние C_м определяют при этом из зависимости

где А размер от центра сферической или цилиндрической поверхности калибра до его второй опорной поверхности;
r- радиус сферической или цилиндрической опорной поверхности калибра;
a-угол переднего конуса колеса;
В ( - диаметр конуса вершин, заданный по чертежу, d - диаметр базового отверстия);
C₂ измеренное расстояние от опорного торца колеса до наружной сферической или цилиндрической опорной поверхности калибра;
в толщина плоскопараллельной пластины. Эта зависимость получена из расчетной схемы измерения (см. фиг.4):
из ΔQEN: EN=QN/tgα, QN=B-A, EN=(B-A)/tgα,,
из ΔOEK: OE=r/sinα,,

Предложенный способ измерения монтажного расстояния конических колес по сравнению с известными позволяет повысить точность измерения.

Формула изобретения

Способ измерения монтажного расстояния конических зубчатых колес, заключающийся в установке на измеряемое колесо калибра с двумя опорными поверхностями, одна из которых сферическая или цилиндрическая, измерении промежуточного параметра и определении монтажного расстояния по измеренной величине и параметрам калибра, отличающийся тем, что сферическую или цилиндрическую опорную поверхность калибра устанавливают на передний конус колеса, вторую опорную поверхность калибра устанавливают на опорный торец или базовое отверстие колеса и измеряют соответственно расстояние от базового отверстия или опорного торца колеса до наружной сферической или цилиндрической поверхности калибра, а монтажное расстояние определяют из соответствующих зависимостей:

или

где А размер от центра сферической или цилиндрической поверхности калибра до его второй опорной поверхности;
R радиус сферической или цилиндрической опорной поверхности калибра;
a угол переднего конуса колеса;
С₁ расстояние, измеренное от верхней образующей базового отверстия или опорного торца колеса до наружной сферической или цилиндрической опорной поверхности калибра;
D_ас диаметр конуса вершины колеса, заданный по чертежу;
d диаметр базового отверстия колеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5