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，還給出對齒輪精度估計的指導(dǎo)。

檢測產(chǎn)品齒輪副在其箱體內(nèi)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(jī)架上的齒輪相嚙合得到。為此，重要的是，齒輪軸線的不平行度，在等于產(chǎn)品齒輪齒寬的長度上的數(shù)值，盡可能在接近的位置上測定，不得超過0.005mm。同時也要保證測量齒輪的齒寬不小于產(chǎn)品齒輪的齒寬，通常這意味著對于斜面齒輪需要一個專用的測量齒輪，對于大齒輪來說，這樣的測量齒輪可以是一個特制的產(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(jī)架上獲得。

9.1.2載荷分布

產(chǎn)品齒輪副在其箱體內(nèi)的輕載接觸斑點(diǎn)，有助于評估載荷的可能分布，在其檢測過程中，齒輪的軸頸應(yīng)當(dāng)位于他們的工作位置，這可以通過對軸承軸頸加墊片調(diào)整來達(dá)到。

9.1.3印痕涂料

適用的印痕涂料有：裝配工的藍(lán)色印痕涂料和其他專用涂料。應(yīng)選擇那些能確保油膜層厚度在0.006～0.012mm的應(yīng)用方法。

9.1.4 印痕涂料層厚度的標(biāo)定

這對判明接觸斑點(diǎn)的檢查結(jié)果是很重要的，操作者掌握了穩(wěn)定的工藝后，就可來確立印痕涂料層的厚度，在垂直于切平面的方向上以一個已知小角度移動齒輪的軸線，即在軸承座上加墊片并觀察接觸斑點(diǎn)的變化，這標(biāo)定工作應(yīng)該有規(guī)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(yīng)能恰好保證被測齒面保持穩(wěn)定的接觸。

9.1.6記錄測試結(jié)果

接觸斑點(diǎn)通常以畫草圖、照片、錄像記錄下來，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，貼在優(yōu)質(zhì)的白卡片上。

9.2操作者的培訓(xùn)

要完成以上操作的人員，應(yīng)訓(xùn)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)可以給出齒長方向配合不準(zhǔn)確的程度，包括齒長方向的不準(zhǔn)確配合和波紋度，也可以給出齒廓不準(zhǔn)確性的程度，必須強(qiáng)調(diào)的是作出的任何結(jié)論都帶有主觀性，只能是近似的并且依賴于有關(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，我們所預(yù)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，必須記住實際的接觸斑點(diǎn)不一定同圖18中所示的一致，在嚙合機(jī)架上所獲得的齒輪檢查結(jié)果應(yīng)當(dāng)是相似的。

注：圖18、表4和表5對齒廓和螺旋線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(biāo)準(zhǔn)的附錄）

用接觸斑點(diǎn)控制齒輪輪齒的齒長方向配合精度

A1目的

本附錄敘述用接觸斑點(diǎn)來規(guī)定和控制齒輪輪齒的齒長方向配合精度。

論述接觸斑點(diǎn)的兩種產(chǎn)生辦法：

——靜態(tài)方法，通過軟涂層的轉(zhuǎn)移；

——動態(tài)方法，通過硬涂層的磨損。

A2應(yīng)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方向配合精度的方法，經(jīng)常用于以下場合：大齒輪不能裝在現(xiàn)成的檢查儀上及工作現(xiàn)場沒有檢查儀可用。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(fù)雜的表面；

——測試簡單和快捷；

——如果通過適當(dāng)?shù)臉?biāo)定，測試結(jié)果具用可再現(xiàn)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方向配合誤差和系統(tǒng)差的能力，例如齒面波度，這在導(dǎo)程和齒廓檢測曲線圖里并不表現(xiàn)；

——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(dǎo)程和齒廓檢測曲線圖里并不表現(xiàn)；

——能評定整個齒面，而不是單單一條表示齒廓或齒長方向配合的曲線。

A2.2特定應(yīng)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(xiàn)場組裝；

——起重機(jī)、提升機(jī)、橋、微波天線等的開式末級傳動齒輪的裝配；

——圓錐齒輪；

——航天齒輪。

A2.3使用方法

靜態(tài)方法：通過小齒輪和大齒輪之間一層薄薄的涂層轉(zhuǎn)移來完成，不加載荷，一般用手轉(zhuǎn)動。

動態(tài)方法：需要可控制的遞增適當(dāng)?shù)妮d荷并按設(shè)計規(guī)定的動轉(zhuǎn)速度來完成。

A3 使用說明

A3.1靜態(tài)方法

接觸斑點(diǎn)檢測，使一個齒輪的齒上的規(guī)定厚度的印痕涂料轉(zhuǎn)移到相配齒輪的齒上。將接觸斑點(diǎn)檢測的結(jié)果與規(guī)定的斑點(diǎn)作比較。這規(guī)定斑點(diǎn)是分析想要的無載荷接觸狀況得出的，或按類似齒輪副的經(jīng)驗得出的。這技術(shù)與精密儀器和精密機(jī)床的接觸表面的手工配合或刮研相類似。

A3.2動態(tài)方法

接觸斑點(diǎn)是靠受載區(qū)域的嚙合面涂層被磨掉來顯示的，觀察和記錄隨著載荷增加短期轉(zhuǎn)動后的斑點(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(guī)定工作條件下，觀察到輪齒逐漸發(fā)展的接觸面積達(dá)到設(shè)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

——紅丹；

——專用涂料；

——基礎(chǔ)顏料和油的混合物；

——普魯士藍(lán)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（有銷售）；

——劃線用藍(lán)油。

c)記錄手段：

——照相；

——和輪齒一樣大小的透明膠帶和白紙；

——畫草圖。

d)標(biāo)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軸線的校正

當(dāng)沒有現(xiàn)成的齒輪箱體可用或齒輪在車間測試，以便以后在現(xiàn)場裝配，車間使用試驗臺架和轉(zhuǎn)動夾具把齒輪定位在正確的相互位置上。必須保證齒輪軸線在同一平面上并且相互平行，即使0.00010rad微小的軸線對準(zhǔn)誤差，對測試結(jié)果的再現(xiàn)性將產(chǎn)生有害影響。典型的測試程序，是把一個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(bǔ)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(diào)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(fù)這個操作程序，用精密測量來檢測支撐所測齒輪的兩軸之間的中心距和軸線平行度。在作接觸試驗的車間常能找到帶易調(diào)整支承座的轉(zhuǎn)動夾具（嚙合臺架）。

如果在未裝配的齒輪箱內(nèi)做接觸試驗時，則必須先保證齒輪箱以盡量高的精度放置水平，以避免齒輪軸線的不對準(zhǔn)，齒輪軸線偏移使接觸斑點(diǎn)測試結(jié)果受到影響，其影響的程度與在轉(zhuǎn)動夾具內(nèi)測試是一樣的。

當(dāng)裝配后齒輪箱重新做接觸測試，其接觸斑點(diǎn)如果和調(diào)好水平而未裝配齒輪箱的測試結(jié)果有差別，這反映出安裝時由于箱體變形而引起齒輪軸線產(chǎn)生了歪斜。

A5.1.2 測試程序

將準(zhǔn)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長度，做成一把合適刷子。涂層要薄而均勻，沒有必要除掉所有的毛刷痕跡，因為測試時這些痕跡會被抹平，涂層厚度應(yīng)該在5～15μm之間（見A5.2標(biāo)定）。

小齒輪的輪齒涂完后應(yīng)蓋起來，以免過于濺散，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，以便觀察接觸斑點(diǎn)的試驗結(jié)果，而不要制作一層會影響接觸斑點(diǎn)真實性的厚膜。

完成涂料涂刷后，操作者轉(zhuǎn)動小齒輪，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足夠反力矩以保證接觸，然后把齒輪反轉(zhuǎn)回到原來位置，在輪齒的背面做上記號，以便對接觸斑點(diǎn)進(jìn)行觀察。這個操作程序至少要在大齒輪三個等距離的位置上重復(fù)地做，以顯示由于擺動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(jié)果

得到的接觸斑點(diǎn)要用照相、畫草圖或透明膠帶記錄下來。一步成像照相和透明膠帶紙是最常用的方法。使用膠帶時把透明膠帶小心壓在接觸區(qū)域上，然后再小心地把它撕取下來，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(fù)印來復(fù)制。膠帶上應(yīng)編號以指明使用了哪一個輪齒，同時在接觸斑點(diǎn)上注明方向，齒的一哪一側(cè)齒面，哪是齒頂，哪是齒根。

接觸斑點(diǎn)的記錄紙帶可隨現(xiàn)場裝配的齒輪備件一起提供。與現(xiàn)場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(biāo)定

為了使測試結(jié)果有意義和可再現(xiàn)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(yīng)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）位置時在同一輪齒上重復(fù)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(yīng)為0.010mm。

A5.2.2 另一個類似的考證操作員技術(shù)的方法是，用一塊標(biāo)準(zhǔn)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)長度和直尺長度的比值。