9能輪齒接觸斑點的檢驗
本章將對獲得與分析接觸斑點的方法進行解釋，還給出對齒輪精度估計的指導。
檢測產品齒輪副在其箱體內所產生的接觸斑點，可以幫助我們對輪齒間載荷分布進行評估。
產品齒輪與測量齒輪的接觸斑點，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
產品齒輪與測量齒輪副輕載下的接觸斑點，可以從安裝在機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，在等于產品齒輪齒寬的長度上的數值，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
產品齒輪副在其箱體內的輕載接觸斑點，有助于評估載荷的可能分布，在其檢測過程中，齒輪的軸頸應當位于他們的工作位置，這可以通過對軸承軸頸加墊片調整來達到。
9.1.3印痕涂料
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0.006～0.012mm的應用方法。
9.1.4 印痕涂料層厚度的標定
這對判明接觸斑點的檢查結果是很重要的，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的變化，這標定工作應該有規(guī)范地進行以確保印痕涂料、測試載荷和操作工人的技術都不改變。
9.1.5測試載荷
用于獲得輕載接觸斑點所施加的載荷，應能恰好保證被測齒面保持穩(wěn)定的接觸。
9.1.6記錄測試結果
接觸斑點通常以畫草圖、照片、錄像記錄下來，或用透明膠帶覆蓋在接觸斑點上，再把粘住接觸斑點的涂料的膠帶撕下來，貼在優(yōu)質的白卡片上。
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。
9.3.2齒輪精度的接觸斑點
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分布之間關系的一般指示，必須記住實際的接觸斑點不一定同圖18中所示的一致，在嚙合機架上所獲得的齒輪檢查結果應當是相似的。
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，不要把它們理解為證明齒輪精度等級的可替代方法。
圖18接觸斑點分布的示意圖
表4 斜齒輪裝配后的接觸斑點
|
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
|
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
（標準的附錄）
用接觸斑點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：
——靜態(tài)方法，通過軟涂層的轉移；
——動態(tài)方法，通過硬涂層的磨損。
A2應用
A2.1典型用途
用接觸斑點作定量和定性控制齒輪的齒長方向配合精度的方法，經常用于以下場合：大齒輪不能裝在現成的檢查儀上及工作現場沒有檢查儀可用。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；
——測試簡單和快捷；
——如果通過適當的標定，測試結果具用可再現性；
——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；
——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，這在導程和齒廓檢測曲線圖里并不表現；
——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特定應用領域
一些使用接觸斑點測試方式的例子：
——船艦用大型齒輪；
——高速齒輪；
——船艦和高速齒輪箱的現場組裝；
——起重機、提升機、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移來完成，不加載荷，一般用手轉動。
動態(tài)方法：需要可控制的遞增適當的載荷并按設計規(guī)定的動轉速度來完成。
A3 使用說明
A3.1靜態(tài)方法
接觸斑點檢測，使一個齒輪的齒上的規(guī)定厚度的印痕涂料轉移到相配齒輪的齒上。將接觸斑點檢測的結果與規(guī)定的斑點作比較。這規(guī)定斑點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驗得出的。這技術與精密儀器和精密機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動后的斑點。典型載荷遞增最為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)定工作條件下，觀察到輪齒逐漸發(fā)展的接觸面積達到設計的接觸面大小。
A4測試器具和材料
a)清洗劑
b)印痕的涂料
——紅丹；
——專用涂料；
——基礎顏料和油的混合物；
——普魯士藍軟膏；
——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
當沒有現成的齒輪箱體可用或齒輪在車間測試，以便以后在現場裝配，車間使用試驗臺架和轉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微小的軸線對準誤差，對測試結果的再現性將產生有害影響。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整支承座的轉動夾具（嚙合臺架）。
如果在未裝配的齒輪箱內做接觸試驗時，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，齒輪軸線偏移使接觸斑點測試結果受到影響，其影響的程度與在轉動夾具內測試是一樣的。
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。
A5.1.2 測試程序
將準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，涂層厚度應該在5～15μm之間（見A5.2標定）。
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，以便觀察接觸斑點的試驗結果，而不要制作一層會影響接觸斑點真實性的厚膜。
完成涂料涂刷后，操作者轉動小齒輪，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，然后把齒輪反轉回到原來位置，在輪齒的背面做上記號，以便對接觸斑點進行觀察。這個操作程序至少要在大齒輪三個等距離的位置上重復地做，以顯示由于擺動或其他周期性誤差所產生接觸斑點的變異。
A5.1.3 記錄結果
得到的接觸斑點要用照相、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，這樣接觸斑點就被保存在膠帶和白紙之間。接觸斑點還可用黑白或彩色的靜電復印來復制。膠帶上應編號以指明使用了哪一個輪齒，同時在接觸斑點上注明方向，齒的一哪一側齒面，哪是齒頂，哪是齒根。
接觸斑點的記錄紙帶可隨現場裝配的齒輪備件一起提供。與現場裝配后的測試接觸斑點作比較，驗證裝配是否正確。
A5.2標定
為了使測試結果有意義和可再現性，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，其抬高量應足以使小齒輪軸傾斜面0.00010rad，記錄下接觸斑點，并使軸承在正常（水平）位置時在同一輪齒上重復試驗，涂層厚度由接觸斑點的飄移量和角度為100mm，則涂層厚度應為0.010mm。
A5.2.2 另一個類似的考證操作員技術的方法是，用一塊標準平板和精密直尺，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長度和直尺長度的比值。
A5.2.3應該進行標定試驗并用為測試試驗記錄的一部分，印痕涂層厚度取決于操作者的技巧和技術，如果是一個正規(guī)操作接觸斑點的操作人員，則不必對其每一次試驗的技術進行重新標定�？呻S時使用以上標定方法標定涂層厚度并記錄其結果作為評判試驗或審查用。
A6 動態(tài)方法
A6.1試驗程序
每次試驗前，都要把待測試的輪齒用清洗液徹底洗凈，以除去任何污染和殘油，將小齒輪和大齒輪至少三個以上的輪齒噴上劃線用藍油，產生的膜應光滑和薄。千萬不能造成過厚的膜，所以，每次做完試驗，應徹底用清洗液洗凈任何殘留在輪齒上的藍油、污垢或油。
當輪齒被涂層后，給齒輪副一個載荷增量作短時間運行，然后停止，將其接觸斑點記錄下來，徹底清洗干凈輪齒后在下一個載荷增量下重復運行以上程序。整個操作過程應至少在三個不同載荷上重復進行。
A6.2記錄結果
接觸斑點的結果應照相或畫草圖加以記錄。
附錄B
（提示的附錄）
文獻目錄
1)GB/T 1357-1987 漸開線圓柱齒輪模數
2)GB/T1800.1-1997極限與配合 基礎 第1部分：詞匯
3)GB/T2821-1992 齒輪幾何要素代號
4)GB/T3374-1992 齒輪基本術語
5)GB/T3480-1997 漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法
6)GB/Z18620.1-2002 圓柱齒輪 檢驗實施規(guī)范 第1部分：輪齒同側齒輪的檢驗
7)GB/Z18620.2-2002圓柱齒輪 檢驗實施規(guī)范 第2部分：徑向綜合偏差、徑向跳動、齒厚和側隙的檢驗
8)GB/Z1860.3-2002 圓柱齒輪 檢驗實施規(guī)范 第3部分：齒輪坯、軸中心距和軸線平行度
9)ISO/TR13989-1：2000齒輪 圓柱齒輪、圓錐齒輪和次雙曲面齒輪膠合承載能力的計算方法 第1部分：閃溫法
10)ISO/RT13989-2：2000 齒輪 圓柱齒輪、圓錐齒輪和準雙曲面齒輪膠合承載能力的計算方法 第2部分：積分溫度法
11)ANSI/AGMA 2000-A88齒輪分級和檢測手冊 未安裝的直齒輪和斜齒輪的公差和測量方法（1992修訂版附錄D）
12)Beyer,Eckolt,Hillmann,Wittekopf,用掃描電子顯微鏡和觸針式測量表面儀器研究輪齒齒面PTB報告PTB-F-2（1987年11月）
