GBZ 18620.4-2002 圆柱齿轮 检验实施规范 第4部分：表面结构和轮齿接触斑点的检验

中华人民共和国国家标准化指导性技术文件圆柱齿轮检验实施规范第4部分：表面结构和轮齿接触斑点的检验2002-01-10发布前言 ISO前言 N N 2引用标准 3符号和定义 4表面结构 5功能考虑 6图样上应标注的数据 67测量仪器 8齿轮齿面表面粗糙度的测量 9轮齿接触斑点的检验 附录A(标准的附录)用接触斑点控制齿轮轮齿的齿长方向配合精度 附录B(提示的附录)文献目录 1ⅢGB/T10095的第1部分和第2部分一起，组成一个标准和指导性技术文件(列于第2章和附录B)的本指导性技术文件由全国齿轮标准化技术委员会归口。ISO(国际标准化组织)是由各国标准化团体(ISO成员团体)组成的世界性的联合会。制定国际标准的工作通常由ISO的技术委员会完成，各成员团体若对某技术委员会已确立的标准项目感兴趣，均有权参加该委员会的工作，与ISO保持联系的各国际组织(官方的或非官方的)也可参加有关工作。在技术委员会的主要任务是制定国际标准，但是在特殊情况下，技术委员会可以建——第1种类型—第2种类型——第3种类型ISO/TR10064-4是属于第3种类型的技术报告。它是由ISO/TC60齿轮技术委员会制定的。——第1部分：轮齿同侧齿面的检验在修订ISO1328:1975的过程中，决定把表面结构和轮齿接触斑点检验的叙述和数值作为一份第3种类型的技术报告，分册发布。在第2章(引用标准)所列的一系列文件连同本技术报N中华人民共和国国家标准化指导性技术文件圆柱齿轮检验实施规范第4部分：表面结构和轮齿接触斑点的检验2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本指导性技术文件中引用而构成为本指导性技术文件的条文。本指导性技术文件出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本指导性技术文件的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T1356—2001通用机械和重型机械用圆柱齿轮标准基本齿条齿廓(idtISO53:1998)GB/T3505—2000产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数GB/T6062—1985轮廓法触针式表面粗糙度测量仪轮廓记录仪及中线制轮廓计GB/T10095.1—2001渐开线圆柱齿轮精度第1部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值GB/T10610—1998产品几何技术规范表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法ISO11562:1996产品几何技术规范(GPS)表面结构：轮廓方法相位校正滤波器的计量特征ISO13565-1:1996产品几何技术规范(GPS)表面结构：轮廓方法分层功能性ISO13565-2:1996产品几何技术规范(GPS)表面结构：轮廓方法分层功能性质的表面中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局2002-01-10批准2002-08-01实施GB/Z18620.4-2002单项要素测量所用的偏差符号，用小写字母(如f)加上相应的下标组成；而表示若干单项要素偏差组合的“总”偏差所用的符号，采用大写字母(如F)加上相应的下标组成。fwg齿面波度的波幅μmbe₁接触斑点的较大长度%bea接触斑点的较小长度%he₁接触斑点的较大高度%he₂接触斑点的较小高度%lr粗糙度轮廓的取样长度mmln评定长度(不注明规定ln=5×lr见GB/T3505—2000中表C2和mmGB/T10610--1998中4.4)Mr实体长度%Mr₁,Mr₂实体(粗糙度核心轮廓)分段点%Ra粗糙度轮廓的算术平均偏差μmRk粗糙度核心轮廓深度umRpk减去的峰高μmRvk减去的谷深μmRz粗糙度轮廓的最大高度(见GB/T3505)μmZ(x)纵坐标值μmλc截止波长(波纹度的截止短波长mm3.2术语和定义3.2.1通用术语3.2.1.1表面加工纹理表面主要加工痕迹的方向(见图la)。粗糙度轮廓的微观不平度(见3.2.2.1)。它是在加工过程中所形成的表面结构(微观几何形状特波纹度轮廓的不平度(见3.2.2.2)。它是表面形状特性的一种组成成分，粗糙度是叠加在它的上面的(见图la,b,c)。通常，加工的齿轮轮齿表面的波纹度间距显著大于粗糙度间距。加工纹理(主要织纹的方向)23b)轮齿的渐开线齿廓表面结构放大图c)轮齿的沿齿长轮廓表面结构放大图图1(完)3.2.2与评定表面轮廓有关的术语3.2.2.1粗糙度轮廓粗糙度轮廓的通过波段是由Ac与λs轮廓滤波器限定的(见ISO11562:1996第3章),见图1.注1粗糙度轮廓是评定粗糙度轮廓参数的基础。波纹度轮廓是在用轮廓滤波器λc后留下的长波成分的周期性部分。粗糙度轮廓的中线是被轮廓滤波器Ac所压缩后的长波轮廓成分(见ISO11562:1996的3.2.1)。3.2.2.5粗糙度的取样长度lr3.2.2.6评定长度ln用于评定被测定轮廓的x轴方向的长度，评定长度可以包括一个或几个取样长度(见GB/T3505-2000中4.4)。在取样长度内最大的轮廓峰高Zp与最大的轮廓谷深Zv之和(见GB/T3505—2000中4.1.3和图8)。 注：算术平均偏差Ra是按五个连接的取样长度组成的评定长度来确定的(见图4和GB/T10610)。45——它们是产生噪声的一个可能原因。试验研究和使用经验表明，在表面结构等级和齿轮承载能力状况之间存在某种关系。GB/T3480在本指导性技术文件中没有推荐适用于特定用途的表面粗糙度、波纹度的等级和表面加工纹理的有关的国家标准和这方面的其他文献，参见第2章的引用标准。受表面结构影响的轮齿功能特性可以分为几类：-—传动精度(噪声和振动);——弯曲强度(齿根过渡曲面状况)。表面波纹度或齿面波度会引起传动误差，这种影响依赖波纹的纹理相对于瞬时接触线和接触迹线的方向，如果波纹的纹理平行于瞬时接触线或接触区(垂直于接触迹线),齿轮啮合时会出现一个高音的刺耳声(高于啮合频率的古怪的谐波成分)。在少数情况下，表面粗糙度会使齿轮噪声的特性产生差异(光滑的齿面与粗糙的比较),一般它对齿轮啮合频率的噪声及其谐波成分不产生影响。表面结构可在两个大致的方面影响轮齿耐久性：齿面劣化和轮齿折断。齿面劣化有磨损、胶合或擦伤和点蚀等。齿廓上的表面粗糙度和波纹度与此有关。表面结构、温度和润滑剂决定影响齿面耐久性的弹性流体动力(EHD)膜的厚度。5.2.2弯曲强度轮齿折断可能是疲劳(高循环应力)的结果，表面结构是影响齿根过渡区应力的一个因素。5.3测量方法的影响测量方法的仪器、定位、方向和分析(滤波器等)必须选择得使其能体现轮齿的功能区域和接触当用户已规定时，或当设计和运行要求必需时，在图样上应标出完工状态表面粗糙度的适当的数值。如图6a和b所示。e=加工余量f=粗糙度的其他数值(括号内)a)表面结构的符号67测量不确定度的影响有不同的特性(见图7)。b)一个在具有名义表面形状的基准平面上滑行的导头c)一个具有可调整的或可编程的与导头组合一起的基准线生成器，例如，可由一个坐标测量机来d)用一个无导头的传感器和一个具有较大测量范围的平直基准对形状、波纹度和粗糙度进行磨齿(分度磨方式)磨齿(连续磨方式)磨齿(交叉磨花纹)1或2滚齿插齿剃齿(切入式剃齿)1或2节线节线珩齿(外啮合珩齿节线节线剃齿(普通剃齿)节线珩齿(内啮合珩齿)仪器带一个导头侧面装导头2仪器有基准导轨4测定Rz、Ra、Rk的测量行程优先方向测定附加信息(如小进给纹路的高度)的测量行程方向图7仪器特性以及与制造方法相关的测量行程方向关仪器特性的详细资料见GB/T6062,在表面测量的报告中应注明针尖半径和触针角度。廓的长波成分或短波成分。测量仪器仅适用于某些特定的截止波长，表1给出了适当的截止波长的参考值。必须要认真选择合适的触针针尖半径、取样长度和截止滤波器，见GB/T6062、GB/T10610和工作齿高内的截止波数0.25000.25000.25000.25000.80000.80000.80000.80000.80000.80000.80000.80000.80008.00008齿轮齿面表面粗糙度的测量在测量表面粗糙度时，触针的轨迹应与表面加工纹理的方向相垂直，见图7和图8中所示方向。测方法，图8中表示了一种适用的测量方法，传感器的头部，在触针前面，有一半径为r(小于齿根过渡曲根过渡区接近的圆弧。当齿根过渡区足够大，并且该装置仔细的定位时方可进行粗糙度测量。注：导头直接作用于表面，应使半径r>50Ac,以避免因导头引起的测量不确定度。89触针轴线的置距图8齿根过渡曲面粗糙度的测量使用导头形式的测量仪器进行测量还有另一种办法，选择一种适当的注塑材料(如树脂等)制作一使用这种方法时，应记住在评定过程中齿廓的记录曲线的凸凹是相反的。8.1评定测量结果参数值通常是按沿齿廓取的几个接连的取样长度上的平均值确定的，但是应考虑到表面粗糙度会如不用相对于基准有关的导头测量轮廓可望获得最好的结果，这就是第7章中7b和7d所提到的当齿轮齿廓太小，以致无法在5个接连的取样长度进行测量时，允许在分离的齿上取单个取样长度进行测量(见GB/T10610—1998第7章),但必须在参数符号后面附注取样长度的个数，例如：Rz₁、Rz₃。上评定粗糙度。图9说明为消除形状成分等，将(没有滤波器)轨迹轮廓细分为短的取样长度l₁、l₂、l₃等所产生的滤波效果。为了同标准方法的滤波结果相比较，取样长度应与截止值λ为同样的值。图9取样长度和滤波的影响从参数得出的值应该与规定值进行比较，规定的参数值应优先从表2和表3中所给出的范围中选在GB/T10095.1中规定的齿轮精度等级和表2和表3中粗糙度等级之间没有直接的关系。的表列值。表2算术平均偏差Ra的推荐极限值μmm<66≤m≤25m>250.0420.0830.1640.3250.630.8067894.08.0表3微观不平度十点高度Rz的推荐极限值μmm<66≤m≤25m>2523456789本章的以下各条对与高应力接触表面相关的表面粗糙度的功能特性的各参数用实体比率曲线作了规定(见GB/T3505)。对于高应力接触表面，将其形状偏差和波纹度偏差的规定极限值保持在一个很小值的范围内是很这些参数描述了实体比率曲线的形状，从而说明粗糙度轮廓的高度和特性。首先要有一张全面有代8.3.1实体比率曲线的有关术语GB/T3505—2000中3.2.14的轮廓的实体长度)。在粗糙度轮廓的实体比率曲线上每点的坐标：8.3.3实体比率曲线的参数2:1996中3.1);1996中3.1.1);粗糙度轮廓实体比率-a)粗糙度轮廓与实体比率曲线之间的关系Mr₂Mr₂b)实体比率曲线用3条直线来近似c)实体区段Mr₁(%):是为突峰从粗糙度核心轮廓分开的截线而确定的实体区段Mr₁(见d)实体区段Mr₂(%):是为深谷从粗糙度核心轮廓分开的截线而确定的实体区段Mr₂(见ISO13565-2:1996中3.1.2);e)削减的峰高Rpk(μm):是粗糙度核心轮廓之上的突出的峰的平均高度(见ISO13565-2:1996中3.28);f)削减的谷深Rvk(μm):是穿过粗糙度核心轮廓的谷底的平均深度值(见ISO13565-2:1996中注：8.3.5中的平均方法减少了界外值对Rpk和Rvk的影响。a)实体比率曲线的测量仪器：使用触针式仪器来测定实体比率曲线的参数，此仪器用几何表面或8.3.5实体比率曲线的参数的确定在横坐标Mr,和Mr₂之间取间距40%的分段，贯穿实体比率曲线，画一条相对于x轴斜率最小的和100%处两点纵坐标之间的差值等于Rk。图11Rk、Mr₁和Mr₂特性值的确定与测量8.3.5.2Rpk和Rvk的确定从0%和100%处的z轴上交点画切向粗糙度轮廓的横截线A和B,见图11和12,确定线A以上的粗糙度轮廓所围面积AA和线B以下的谷部轮廓所围面积BA。在0%处的z轴方向与在线段c₁-a₁以上构造出一个面积等于AA的直角三角形a₁b₁ci。在100%处同z轴平行的方向与在线段cz-a₂以上构造出一个面积等于BA的直角三角形a₂b₂c₂。对不同粗糙度轮廓的实体比率曲线的对比，说明了如何利用实体比率曲线来估计给定表面对表面损伤的相对抵抗能力。图11阐明Rk不能仅以轮廓深度值来表示，还要有实体比率的主要部分的斜率值。实体比率曲线的斜率是十分重要的，它的值表明了在更深地进入核心轮廓时实体比率的增加趋势因此Rk对表面的承载能力有重要意义。一一实体比率——ISO13565-2借助于3条直线的参数描述了实体比率曲线的形状，它将轮廓总深度细分为： 图13说明把突出的峰和谷从核心轮廓中分离出来的方法。假如Rk等于0时(见图13a),图中清楚地表明了峰和谷的明显分离。图13b表明了Rk值的扩展(向中间的直线两边),除去表面很突出的峰和Mr₁图13Mr₁(1987年11月)。9轮齿接触斑点的检验9.1.1精度相配的产品齿轮副的接触斑点也可以在相啮合的机架上获得。9.1.2载荷分布适用的印痕涂料有：装配工的蓝色印痕涂料和其他专用涂料。应选择那些能确保油膜层厚度在9.1.5测试载荷9.2操作者的培训要完成以上操作的人员，应训练正确地操作，并定期检查他们的效果，以确保操作效能的一致性。9.3接触斑点的判断接触斑点可以给出齿长方向配合不准确的程度，包括齿长方向的不准确配合和波纹度，也可以给出齿廓不准确性的程度，必须强调的是作出的任何结论都带有主观性，只能是近似的并且依赖于有关人员的经验。9.3.1与测量齿轮相啮的接触斑点图14到图17所示的是产品齿轮与测量齿轮对滚产生的典型的接触斑点示意图。图18和表4、表5给出了在齿轮装配后(空载)检测时，我们所预计的在齿轮精度等级和接触斑点注：图18、表4和表5对齿廓和螺旋线修形的齿面是不适用的。图14典型的规范接触近似为：齿宽b的80%有效齿面高度h的70%,齿端修薄图15齿长方向配合正确，有齿廓偏差图18接触斑点分布的示意图表4斜齿轮装配后的接触斑点占齿宽的百分比占有效齿面高度的百分比bc₂占齿宽的百分比he₂占有效齿面高度的百分比4级及更高精度等级按GB/T10095bei占齿宽的百分比hel占有效齿面高度的百分比be₂占齿宽的百分比he₂占有效齿面高度的百分比4级及更高9至12(标准的附录)用接触斑点控制齿轮轮齿的齿长方向配合精度本附录叙述用接触斑点来规定和控制齿轮轮齿的齿长方向配合精度。论述接触斑点的两种产生办法：在现成的检查仪上及工作现场没有检查仪可用。其优点是：——测试工具的便于携带；——可以测试其他方法不能测试的大型和复杂的表面； 可以探测微小的齿长方向配合误差和系统误差的能力，例如齿面波度，这在导程和齿廓检测曲线图里并不表现； 能够评定轮齿的配合性，包括大齿轮和小齿轮的叠加或累积偏差的作用，这在导程和齿廓检 A2.2特定应用领域——高速齿轮 A3使用说明A3.1静态方法接触斑点是靠受载区域的啮合齿面涂层被磨掉来显示的，观察和记录随着载荷增加短期转动后的斑点。典型载荷递增量为5%,25%,50%,75%和100%,用所得到的接触斑点进行比较，以保证在规定-—专用涂料；——染料渗透显示剂，喷雾器包装的白色粉剂，作为裂纹探伤检测渗透显示剂套件之一——和轮齿一样大小的透明胶带和白纸；——千分表.A5静态方法A5.1测试A5.1.1轴线的校正精密测量来检测支撑所测齿轮的两轴之间的中心距和轴线平行度。在作接触试验的车间常能找到带易调整支承座的转动夹具(啮合台架)。当装配后齿轮箱重新做接触测试，其接触斑点如果和调好水平而未装配齿轮箱的测试结果有差别这反映出安装时由于箱体变形而引起齿轮轴线产生了歪斜。一层薄的印痕涂料，使用硬毛刷操作，可以将普通25mm宽度油漆刷子的硬毛修剪成大约10mm长小齿轮的轮齿涂完后应盖起来，以免过于溅散，并在大齿轮的和跟小齿轮涂了涂料的齿