GBZ 18620.4-2002 圓柱齒輪 檢驗實施規(guī)范 第4部分：表面結構和輪齒接觸斑點的檢驗

中華人民共和國國家標準化指導性技術文件圓柱齒輪檢驗實施規(guī)范第4部分：表面結構和輪齒接觸斑點的檢驗2002-01-10發(fā)布前言 ISO前言 N N 2引用標準 3符號和定義 4表面結構 5功能考慮 6圖樣上應標注的數(shù)據(jù) 67測量儀器 8齒輪齒面表面粗糙度的測量 9輪齒接觸斑點的檢驗 附錄A(標準的附錄)用接觸斑點控制齒輪輪齒的齒長方向配合精度 附錄B(提示的附錄)文獻目錄 1ⅢGB/T10095的第1部分和第2部分一起，組成一個標準和指導性技術文件(列于第2章和附錄B)的本指導性技術文件由全國齒輪標準化技術委員會歸口。ISO(國際標準化組織)是由各國標準化團體(ISO成員團體)組成的世界性的聯(lián)合會。制定國際標準的工作通常由ISO的技術委員會完成，各成員團體若對某技術委員會已確立的標準項目感興趣，均有權參加該委員會的工作，與ISO保持聯(lián)系的各國際組織(官方的或非官方的)也可參加有關工作。在技術委員會的主要任務是制定國際標準，但是在特殊情況下，技術委員會可以建——第1種類型—第2種類型——第3種類型ISO/TR10064-4是屬于第3種類型的技術報告。它是由ISO/TC60齒輪技術委員會制定的?！?部分：輪齒同側齒面的檢驗在修訂ISO1328:1975的過程中，決定把表面結構和輪齒接觸斑點檢驗的敘述和數(shù)值作為一份第3種類型的技術報告，分冊發(fā)布。在第2章(引用標準)所列的一系列文件連同本技術報N中華人民共和國國家標準化指導性技術文件圓柱齒輪檢驗實施規(guī)范第4部分：表面結構和輪齒接觸斑點的檢驗2引用標準下列標準所包含的條文，通過在本指導性技術文件中引用而構成為本指導性技術文件的條文。本指導性技術文件出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本指導性技術文件的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。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(idtISO53:1998)GB/T3505—2000產品幾何技術規(guī)范表面結構輪廓法表面結構的術語、定義及參數(shù)GB/T6062—1985輪廓法觸針式表面粗糙度測量儀輪廓記錄儀及中線制輪廓計GB/T10095.1—2001漸開線圓柱齒輪精度第1部分：輪齒同側齒面偏差的定義和允許值GB/T10610—1998產品幾何技術規(guī)范表面結構輪廓法評定表面結構的規(guī)則和方法ISO11562:1996產品幾何技術規(guī)范(GPS)表面結構：輪廓方法相位校正濾波器的計量特征ISO13565-1:1996產品幾何技術規(guī)范(GPS)表面結構：輪廓方法分層功能性ISO13565-2:1996產品幾何技術規(guī)范(GPS)表面結構：輪廓方法分層功能性質的表面中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局2002-01-10批準2002-08-01實施GB/Z18620.4-2002單項要素測量所用的偏差符號，用小寫字母(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，采用大寫字母(如F)加上相應的下標組成。fwg齒面波度的波幅μmbe?接觸斑點的較大長度%bea接觸斑點的較小長度%he?接觸斑點的較大高度%he?接觸斑點的較小高度%lr粗糙度輪廓的取樣長度mmln評定長度(不注明規(guī)定ln=5×lr見GB/T3505—2000中表C2和mmGB/T10610--1998中4.4)Mr實體長度%Mr?,Mr?實體(粗糙度核心輪廓)分段點%Ra粗糙度輪廓的算術平均偏差μmRk粗糙度核心輪廓深度umRpk減去的峰高μmRvk減去的谷深μmRz粗糙度輪廓的最大高度(見GB/T3505)μmZ(x)縱坐標值μmλc截止波長(波紋度的截止短波長mm3.2術語和定義3.2.1通用術語3.2.1.1表面加工紋理表面主要加工痕跡的方向(見圖la)。粗糙度輪廓的微觀不平度(見3.2.2.1)。它是在加工過程中所形成的表面結構(微觀幾何形狀特波紋度輪廓的不平度(見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(見圖la,b,c)。通常，加工的齒輪輪齒表面的波紋度間距顯著大于粗糙度間距。加工紋理(主要織紋的方向)23b)輪齒的漸開線齒廓表面結構放大圖c)輪齒的沿齒長輪廓表面結構放大圖圖1(完)3.2.2與評定表面輪廓有關的術語3.2.2.1粗糙度輪廓粗糙度輪廓的通過波段是由Ac與λs輪廓濾波器限定的(見ISO11562:1996第3章),見圖1.注1粗糙度輪廓是評定粗糙度輪廓參數(shù)的基礎。波紋度輪廓是在用輪廓濾波器λc后留下的長波成分的周期性部分。粗糙度輪廓的中線是被輪廓濾波器Ac所壓縮后的長波輪廓成分(見ISO11562:1996的3.2.1)。3.2.2.5粗糙度的取樣長度lr3.2.2.6評定長度ln用于評定被測定輪廓的x軸方向的長度，評定長度可以包括一個或幾個取樣長度(見GB/T3505-2000中4.4)。在取樣長度內最大的輪廓峰高Zp與最大的輪廓谷深Zv之和(見GB/T3505—2000中4.1.3和圖8)。 注：算術平均偏差Ra是按五個連接的取樣長度組成的評定長度來確定的(見圖4和GB/T10610)。45——它們是產生噪聲的一個可能原因。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系。GB/T3480在本指導性技術文件中沒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有關的國家標準和這方面的其他文獻，參見第2章的引用標準。受表面結構影響的輪齒功能特性可以分為幾類：-—傳動精度(噪聲和振動);——彎曲強度(齒根過渡曲面狀況)。表面波紋度或齒面波度會引起傳動誤差，這種影響依賴波紋的紋理相對于瞬時接觸線和接觸跡線的方向，如果波紋的紋理平行于瞬時接觸線或接觸區(qū)(垂直于接觸跡線),齒輪嚙合時會出現(xiàn)一個高音的刺耳聲(高于嚙合頻率的古怪的諧波成分)。在少數(shù)情況下，表面粗糙度會使齒輪噪聲的特性產生差異(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生影響。表面結構可在兩個大致的方面影響輪齒耐久性：齒面劣化和輪齒折斷。齒面劣化有磨損、膠合或擦傷和點蝕等。齒廓上的表面粗糙度和波紋度與此有關。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渡區(qū)應力的一個因素。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(xiàn)輪齒的功能區(qū)域和接觸當用戶已規(guī)定時，或當設計和運行要求必需時，在圖樣上應標出完工狀態(tài)表面粗糙度的適當?shù)臄?shù)值。如圖6a和b所示。e=加工余量f=粗糙度的其他數(shù)值(括號內)a)表面結構的符號67測量不確定度的影響有不同的特性(見圖7)。b)一個在具有名義表面形狀的基準平面上滑行的導頭c)一個具有可調整的或可編程的與導頭組合一起的基準線生成器，例如，可由一個坐標測量機來d)用一個無導頭的傳感器和一個具有較大測量范圍的平直基準對形狀、波紋度和粗糙度進行磨齒(分度磨方式)磨齒(連續(xù)磨方式)磨齒(交叉磨花紋)1或2滾齒插齒剃齒(切入式剃齒)1或2節(jié)線節(jié)線珩齒(外嚙合珩齒節(jié)線節(jié)線剃齒(普通剃齒)節(jié)線珩齒(內嚙合珩齒)儀器帶一個導頭側面裝導頭2儀器有基準導軌4測定Rz、Ra、Rk的測量行程優(yōu)先方向測定附加信息(如小進給紋路的高度)的測量行程方向圖7儀器特性以及與制造方法相關的測量行程方向關儀器特性的詳細資料見GB/T6062,在表面測量的報告中應注明針尖半徑和觸針角度。廓的長波成分或短波成分。測量儀器僅適用于某些特定的截止波長，表1給出了適當?shù)慕刂共ㄩL的參考值。必須要認真選擇合適的觸針針尖半徑、取樣長度和截止濾波器，見GB/T6062、GB/T10610和工作齒高內的截止波數(shù)0.25000.25000.25000.25000.80000.80000.80000.80000.80000.80000.80000.80000.80008.00008齒輪齒面表面粗糙度的測量在測量表面粗糙度時，觸針的軌跡應與表面加工紋理的方向相垂直，見圖7和圖8中所示方向。測方法，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(小于齒根過渡曲根過渡區(qū)接近的圓弧。當齒根過渡區(qū)足夠大，并且該裝置仔細的定位時方可進行粗糙度測量。注：導頭直接作用于表面，應使半徑r>50Ac,以避免因導頭引起的測量不確定度。89觸針軸線的置距圖8齒根過渡曲面粗糙度的測量使用導頭形式的測量儀器進行測量還有另一種辦法，選擇一種適當?shù)淖⑺懿牧?如樹脂等)制作一使用這種方法時，應記住在評定過程中齒廓的記錄曲線的凸凹是相反的。8.1評定測量結果參數(shù)值通常是按沿齒廓取的幾個接連的取樣長度上的平均值確定的，但是應考慮到表面粗糙度會如不用相對于基準有關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所提到的當齒輪齒廓太小，以致無法在5個接連的取樣長度進行測量時，允許在分離的齒上取單個取樣長度進行測量(見GB/T10610—1998第7章),但必須在參數(shù)符號后面附注取樣長度的個數(shù)，例如：Rz?、Rz?。上評定粗糙度。圖9說明為消除形狀成分等，將(沒有濾波器)軌跡輪廓細分為短的取樣長度l?、l?、l?等所產生的濾波效果。為了同標準方法的濾波結果相比較，取樣長度應與截止值λ為同樣的值。圖9取樣長度和濾波的影響從參數(shù)得出的值應該與規(guī)定值進行比較，規(guī)定的參數(shù)值應優(yōu)先從表2和表3中所給出的范圍中選在GB/T10095.1中規(guī)定的齒輪精度等級和表2和表3中粗糙度等級之間沒有直接的關系。的表列值。表2算術平均偏差Ra的推薦極限值μmm<66≤m≤25m>250.0420.0830.1640.3250.630.8067894.08.0表3微觀不平度十點高度Rz的推薦極限值μmm<66≤m≤25m>2523456789本章的以下各條對與高應力接觸表面相關的表面粗糙度的功能特性的各參數(shù)用實體比率曲線作了規(guī)定(見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(guī)定極限值保持在一個很小值的范圍內是很這些參數(shù)描述了實體比率曲線的形狀，從而說明粗糙度輪廓的高度和特性。首先要有一張全面有代8.3.1實體比率曲線的有關術語GB/T3505—2000中3.2.14的輪廓的實體長度)。在粗糙度輪廓的實體比率曲線上每點的坐標：8.3.3實體比率曲線的參數(shù)2:1996中3.1);1996中3.1.1);粗糙度輪廓實體比率-a)粗糙度輪廓與實體比率曲線之間的關系Mr?Mr?b)實體比率曲線用3條直線來近似c)實體區(qū)段Mr?(%):是為突峰從粗糙度核心輪廓分開的截線而確定的實體區(qū)段Mr?(見d)實體區(qū)段Mr?(%):是為深谷從粗糙度核心輪廓分開的截線而確定的實體區(qū)段Mr?(見ISO13565-2:1996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ISO13565-2:1996中3.28);f)削減的谷深Rvk(μm):是穿過粗糙度核心輪廓的谷底的平均深度值(見ISO13565-2:1996中注：8.3.5中的平均方法減少了界外值對Rpk和Rvk的影響。a)實體比率曲線的測量儀器：使用觸針式儀器來測定實體比率曲線的參數(shù)，此儀器用幾何表面或8.3.5實體比率曲線的參數(shù)的確定在橫坐標Mr,和Mr?之間取間距40%的分段，貫穿實體比率曲線，畫一條相對于x軸斜率最小的和100%處兩點縱坐標之間的差值等于Rk。圖11Rk、Mr?和Mr?特性值的確定與測量8.3.5.2Rpk和Rvk的確定從0%和100%處的z軸上交點畫切向粗糙度輪廓的橫截線A和B,見圖11和12,確定線A以上的粗糙度輪廓所圍面積AA和線B以下的谷部輪廓所圍面積BA。在0%處的z軸方向與在線段c?-a?以上構造出一個面積等于AA的直角三角形a?b?ci。在100%處同z軸平行的方向與在線段cz-a?以上構造出一個面積等于BA的直角三角形a?b?c?。對不同粗糙度輪廓的實體比率曲線的對比，說明了如何利用實體比率曲線來估計給定表面對表面損傷的相對抵抗能力。圖11闡明Rk不能僅以輪廓深度值來表示，還要有實體比率的主要部分的斜率值。實體比率曲線的斜率是十分重要的，它的值表明了在更深地進入核心輪廓時實體比率的增加趨勢因此Rk對表面的承載能力有重要意義。一一實體比率——ISO13565-2借助于3條直線的參數(shù)描述了實體比率曲線的形狀，它將輪廓總深度細分為： 圖13說明把突出的峰和谷從核心輪廓中分離出來的方法。假如Rk等于0時(見圖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(向中間的直線兩邊),除去表面很突出的峰和Mr?圖13Mr?(1987年11月)。9輪齒接觸斑點的檢驗9.1.1精度相配的產品齒輪副的接觸斑點也可以在相嚙合的機架上獲得。9.1.2載荷分布適用的印痕涂料有：裝配工的藍色印痕涂料和其他專用涂料。應選擇那些能確保油膜層厚度在9.1.5測試載荷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接觸斑點的判斷接觸斑點可以給出齒長方向配合不準確的程度，包括齒長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性，只能是近似的并且依賴于有關人員的經(jīng)驗。9.3.1與測量齒輪相嚙的接觸斑點圖14到圖17所示的是產品齒輪與測量齒輪對滾產生的典型的接觸斑點示意圖。圖18和表4、表5給出了在齒輪裝配后(空載)檢測時，我們所預計的在齒輪精度等級和接觸斑點注：圖18、表4和表5對齒廓和螺旋線修形的齒面是不適用的。圖14典型的規(guī)范接觸近似為：齒寬b的80%有效齒面高度h的70%,齒端修薄圖15齒長方向配合正確，有齒廓偏差圖18接觸斑點分布的示意圖表4斜齒輪裝配后的接觸斑點占齒寬的百分比占有效齒面高度的百分比bc?占齒寬的百分比he?占有效齒面高度的百分比4級及更高精度等級按GB/T10095bei占齒寬的百分比hel占有效齒面高度的百分比be?占齒寬的百分比he?占有效齒面高度的百分比4級及更高9至12(標準的附錄)用接觸斑點控制齒輪輪齒的齒長方向配合精度本附錄敘述用接觸斑點來規(guī)定和控制齒輪輪齒的齒長方向配合精度。論述接觸斑點的兩種產生辦法：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； 可以探測微小的齒長方向配合誤差和系統(tǒng)誤差的能力，例如齒面波度，這在導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，這在導程和齒廓檢 A2.2特定應用領域——高速齒輪 A3使用說明A3.1靜態(tài)方法接觸斑點是靠受載區(qū)域的嚙合齒面涂層被磨掉來顯示的，觀察和記錄隨著載荷增加短期轉動后的斑點。典型載荷遞增量為5%,25%,50%,75%和100%,用所得到的接觸斑點進行比較，以保證在規(guī)定-—專用涂料；——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透顯示劑套件之一——和輪齒一樣大小的透明膠帶和白紙；——千分表.A5靜態(tài)方法A5.1測試A5.1.1軸線的校正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整支承座的轉動夾具(嚙合臺架)。當裝配后齒輪箱重新做接觸測試，其接觸斑點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由于箱體變形而引起齒輪軸線產生了歪斜。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長小齒輪的輪齒涂完后應蓋起來，以免過于濺散，并在大齒輪的和跟小齒輪涂了涂料的齒