齒輪接觸斑點的有效控制

摘 要：文章通過對齒輪接觸斑點的有效控制，來控制齒輪箱的質(zhì)量，從而保證齒輪箱質(zhì)量的穩(wěn)定。綜上所述，提高齒輪箱箱體加工質(zhì)量是減少齒輪配磨、提高齒輪箱質(zhì)量最直接、最經(jīng)濟(jì)的手段。

關(guān)鍵詞：齒輪；接觸斑點；有效控制

1 齒輪接觸斑點檢驗的目的

檢驗產(chǎn)品齒輪副在其箱體內(nèi)所產(chǎn)生的接觸斑點，可以幫助我們對齒輪副輪齒間載荷分布進(jìn)行評估，并可用于齒輪裝配后對齒輪螺旋線和齒廓精度的評估。

2 齒輪接觸斑點的有效控制

GB3480-83提出了各個精度等級的齒輪副對接觸斑點的要求，見表1。

目前我們裝配圖裝配要求中所使用的接觸斑點要求正是以此為依據(jù)的。齒輪接觸斑點的大小直接影響著齒輪強(qiáng)度，因為齒輪強(qiáng)度計算中“齒輪加工、安裝誤差的嚙合齒向誤差分量”fma與“空載下接觸斑點長度”bco有如下的關(guān)系：

fma=b.Sc/bco

b：齒寬

Sc：涂色層厚度

而fma與KFβ（彎曲強(qiáng)度計算的齒向載荷分布系數(shù)）和KHβ（接觸強(qiáng)度計算的齒向載荷分布系數(shù)）有直接的函數(shù)關(guān)系，故而直接影響齒輪的接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度。

另外，ISO/TR10064-4：1998對齒輪各個精度下接觸斑點提出了不同的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，見圖1及表2、表3。

從表1、表2、表3的比較來看，ISO/TR10064-4：1998在齒寬方向的接觸要求與GB3480-83比有明顯的提高（從70%提高到80%），而在齒高方向的要求則明顯降低（從50%降低到40%），表3顯示的直齒齒高的要求相應(yīng)的提的更高，主要考慮的是直齒沒有軸向重合度εβ。

目前，由于齒輪磨齒設(shè)備一般自動化程度和精度都比較高，因此齒廓偏差基本可以得到有效的控制，即齒高方向問題不大，齒長方向才是我們努力的方向。

圖2所示的是幾種常見的齒輪接觸斑點形狀，A視圖所示的是理想狀況；B視圖接觸斑點齒長方向足夠，但齒高方向偏齒跟且高度不足，屬于齒廓偏差；C視圖明顯的有螺旋線偏差，齒廓正確。D視圖有波紋度，齒廓有些問題。

齒輪副接觸斑點通常也作為用戶驗收齒輪箱產(chǎn)品的重要指標(biāo)。鑒于齒輪副接觸斑點檢驗的重要性，裝配時必須進(jìn)行檢驗，同時，通過檢驗?zāi)軌蚋玫貙喐苯佑|斑點進(jìn)行有效的控制。裝配時，齒輪副接觸斑點的有效控制主要是通過齒輪配磨來解決的，這可從GB10095-88中找到理論依據(jù)，在這個標(biāo)準(zhǔn)文本中指出：若接觸斑點的分布位置和大小確有保證時，則此齒輪副中單個齒輪的ΔFβ（齒向誤差）可不予考慮。需要強(qiáng)調(diào)的是：雖然齒輪精度能通過接觸斑點得到很好的反映，但接觸斑點不可以作為直接證明齒輪精度等級的替代方法。

3 解決齒輪接觸斑點問題的一些措施

齒輪配磨是解決齒輪接觸斑點問題的常用方法，但絕不是唯一方法，更不是最經(jīng)濟(jì)的方法，一般來說，齒輪箱通過磨齒來解決問題的方法都不是最經(jīng)濟(jì)的方法，因為相比其他方法，磨削的加工方法效率是最低的，反過來說，磨削的加工方法的加工成本卻是最高的。當(dāng)然我們可考慮用其他的途徑來有效的控制齒輪接觸斑點問題。

3.1 通過嚴(yán)格控制ΔFβ

曾經(jīng)有人提出通過嚴(yán)格控制ΔFβ來達(dá)到減少配磨的目的，比如說把單個齒輪的齒向誤差嚴(yán)格控制在1/2ΔFβ范圍內(nèi)，當(dāng)然從理論上分析這種做法是完全正確的，的確能通過這種控制來減少配磨，但這種做法實際的結(jié)果是人為地提高了齒輪的精度要求，從而大大增加了磨齒時間，提高了齒輪的加工費用，從而嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)周期。事實上這是非常不經(jīng)濟(jì)的做法。

3.2 通過偏向套補(bǔ)償齒向誤差ΔFβ

補(bǔ)償齒向誤差ΔFβ是偏心機(jī)構(gòu)最經(jīng)典、最廣泛的用途。為解決齒向誤差補(bǔ)償問題，使用偏向套將是非常合適的方法，在軸兩端的軸承外圈上加上偏心套，通過調(diào)節(jié)偏心套的偏心位置就可以補(bǔ)償齒向誤差ΔFβ，見圖3、圖4，這樣做既簡單又方便，縮短了生產(chǎn)周期和加工成本。

3.3 通過控制箱體的加工精度來控制fma （齒輪加工、安裝誤差的嚙合齒向誤差分量）

事實上我們真正要控制的是fma，而不是ΔFβ。我們可以通過控制齒輪箱箱體的加工精度，特別是提高軸心線平行度來提高fma。這樣做是有理論依據(jù)的，因為齒輪箱箱體平行度正是以Fβ來作為衡量指標(biāo)的，一般水平方向的平行度要求=Fβ，垂直方向的平行度要求=1/2Fβ，而提高箱體的加工精度相對來說要容易一些，也更經(jīng)濟(jì)一些。

另外更深層次的意義是：減少齒輪配磨就更容易控制齒輪齒側(cè)間隙，更容易控制齒面硬度和齒面滲碳層深，那么也就控制了齒輪箱的質(zhì)量，能夠保證齒輪箱質(zhì)量的穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]YB/T050-93（冶金設(shè)備用YNK齒輪減速器）[S].

[2]GB3480-83（漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法）[S].

[3]ISO/TR10064-4：1998（圓柱齒輪實用檢驗規(guī)程第四部分表面結(jié)構(gòu)和齒輪接觸斑點檢驗的建議）[S].