TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH

STROJNÍCKA FAKULTA

ÚSTAV ŠPECIÁLNYCH  TECHNICKÝCH VIED

KATEDRA PRÍSROJOVÉHO
A BIOMEDICÍNSKEHO INŽINIERSTVA

NÁVODY NA CVIČENIA

Počítačová
podpora merania ozubených kolies – meranie odchýlok
geometrického tvaru evolventy

Vedecký
garant laboratória                                                          Vedúci
katedry

Doc. Ing. Miroslav Dovica, PhD.
prof. Ing. Jozef Živčák, PhD.

Spracovali:      Doc. Ing.
Miroslav Dovica, PhD.

Ing.
Martin Petrík

Košice, 2005

Katedra prístrojového
a biomedicínskeho inžinierstva Strojníckej fakulty
Technickej univerzity v Košiciach  garantuje a spolugarantuje
v II. stupni vysokoškolského štúdia tieto
štúdijné programy:

Biomedicínske
inžinierstvo

Prístrojové
a automatizačné inžinierstvo

Tieto
učebné texty sú určené predovšetkým
poslucháčom Strojníckej fakulty bakalárskeho
štúdia v odbore Mechatronika a Všeobecné
strojárstvo v predmete Strojárska metrológia (III.r).

Obsah
učebných textov tvoria teoretické znalosti z oblasti
merania ozubených kolies
podľa platných noriem STN EN ISO pri použitím
počítačovej podpory merania. Zároveň je popísaná nevyhnutná
modernizácia stávajúcich meradiel v laboratóriu katedry tak, aby bol výstup merania digitálne
spracovaný a zobrazený na monitore PC. Popis hardvérovej a softvérovej
podpora tvorí integrálnu súčasť týchto
návodov. Modernizácia
a počítačové spracovanie merania sú
výsledkom diplomových prác študentov.

Cieľom učebných textov je na základe
znalostí z merania ozubených kolies poskytnúť
študentom možnosť overiť si schopnosť spracovať
meranie pomocou modernej meracej techniky.

Meranie ozubených
kolies

1. Teoretický rozbor

Ozubené kolesá

Ozubené
kolesá patria medzi dôležité strojové
súčiastky. Ozubený prevod je tvorený
združením dvoch ozubených kolies resp. spolu
zaberajúcich bokov profilu zuba. Kvalita funkcie ozubených kolies
je daná dodržaním požadovaných  kinematických vlastností
a potrebného styku funkčných plôch zubov
k prenášaniu zaťaženia. Tým, že
ozubený prevod netvorí kinematickú dvojicu
s opačne tvarovanou súčiastkou, (ako je tomu napr. u
hriadeľa  a  diery, skrutky a matice), ale so
súčiastkou toho istého tvaru, presnosť
a vzájomná zameniteľnosť patria  medzi normované  parametre. Účinnosť,
plynulosť chodu, kinematickú presnosť  ozubených prevodov je
zabezpečovaná
požiadavkami na :

presnosť
a správnosť hrúbky zuba

presnosť
a správnosť geometrického  tvaru zuba   a kvality jeho  povrchu

minimálne radiálne
a axiálne hádzanie

presnosť uloženia kolesa na
hriadeli (vŕtanie náboja a stred rozstupovej
kružnice)

Norma ISO  1328-1    rozlišuje osem
stupňov presnosti ozubených kolies, ktoré sú
dané použitím ozubeného súkolesia  a jeho obvodovej rýchlosti.
Dovolené odchýlky sa týkajú rozmerov,
geometrického tvaru zubov
a vzájomnej polohy prvkov súkolesia. Lícovacia
sústava je založená na jednotnej vzdialenosti osí
súkolesia pre rozsah modulov , priemery rozstupových kružníc do 1600 a vzdialenosť osí prevodu do 1600.

V každom
stupni presnosti je päť skupín bočných
vôlí, označovaných písmenami až. Bočná vôľa je určovaná
na základe tepelných pomerov ozubeného súkolesia
v prevádzke. Vo výkresovej dokumentácii sa
predpisuje  lícovanie  číslom stupňa presnosti
a písmenom  bočnej
vôle napr. .

Pre ozubené
kolesá platia tieto ISO normy:
ISO 53: 1997 - Čelné ozubené kolesá.
Základný profil. ISO 54: 1997- Čelné ozubené
kolesá. Moduly a rozstupy. ISO 701: 1976 - Medzinárodné
označovanie ozubených kolies. Značky geometrických
veličín.  ISO 1122-1:
1983- Názvoslovie ozubených kolies: 1.časť. Definície
geometrie. ISO 1328-1: 1995- Čelné
ozubené kolesá. Sústava
presnosti ISO. 1.časť.
Definície a dovolené hodnoty odchýlok rovnoľahlých
bokov zubov. ISO 1328-2 - Čelné
ozubené kolesá. Sústava presnosti ISO. 2.časť.
Definície a dovolené odchýlky odvalu
a bočnej vôle. ISO 10063 – Čelné
ozubené kolesá. Boky zubov, vlnitosť, drsnosť
plôch, vzdialenosť a rovnobežnosť osí,
číselné hodnoty. Ďalšie normy sa zaoberajú
kontrolou ozubených kolies
STN ISO/TR 10064-: december 1996. Čelné ozubené
kolesá. Kontrolné postupy. 1.časť. Kontrola
rovnoľahlých bokov zubov.
ISO/TR 10064-2 - Čelné ozubené kolesá.
Kontrolné postupy. 2.časť. Kontrola odchýlky  dvojbokého odvalu,
hádzania a odchýlky hrúbky zubov. ISO/TR 10064-3-
Čelné ozubené kolesá. Kontrolné postupy.
3.časť. Skupiny podľa určenia skúšok a
tolerancie.

Základný profil

Základný
tvoriaci hrebeň je hrebeň so základným profilom,
ktorý je základňou na definovanie normalizovaných
rozmerov kolies s evolventným ozubením (obr. 1).

obr. 1
Normalizovaný základný tvoriaci  ozubený hrebeň

Základné
parametre  čelného
evolventného ozubenia pri danom module m, počte zubov z a
uhle záberu  sú pre
základný profil nasledovné:

- rozstup,  -  šírka zuba, - šírka medzery,  -
výška zuba,  -  výška hlavy zuba,  -
výška päty zuba, - hlavová
vôľa, - uhol záberu, - pracovná výška , - polomer zaoblenia

V sústave
presnosti ISO ozubení existujú dva prístupy:
Výrobná presnosť vo význame jej vplyvu na
geometrickú presnosť popisuje norma ISO 1328-1. Odchýlky
definované v tejto norme sú všeobecne pomenované
ako odchýlky prislúchajúce rovnoľahlým bokom
ozubeného súkolesia. Výrobnú presnosť vo
význame jej vplyvu na presnosti funkcie popisuje norma ISO 1328-2. Definície a dovolené odchýlky
odvalu a bočnej vôle prislúchajú
združeným radiálnym odchýlkam
a informáciám o  hádzaní.

Dôležité odchýlky  zodpovedajúce
bokom zubov

Odchýlky
čelného rozstupu

Norma ISO 1328-1
Sústava presnosti ISO:  1.
časť. Definície
a dovolené hodnoty odchýlok rovnoľahlých bokov
zubov  definuje  tri odchýlky čelného
rozstupu zubov a to :

Jednotlivú odchýlku  rozstupu

Súčtovú
odchýlka k rozstupov

Súčtová
odchýlka  rozstupov v úseku rozsahu  rozstupov je
matematický rozdiel medzi
skutočnou dĺžkou
a teoretickou dĺžkou prislúchajúceho
oblúka.

Je rovná
matematickému súčtu jednotlivých odchýlok
rozstupu  z tých
istých  rozstupov.

Cieľom  určenia  tolerancie pre tento druh
odchýlky je zaistenie toho, aby v prevádzkových podmienkach  nevznikali značné  zrýchlenia
a dynamické namáhanie.
ISO normy  obsahujú
predpisy, ktoré udávajú maximálne dovolené
hodnoty medzných
súčtových odchýlok  k  rozstupu kolesa  pre  úsek  rozstupov v k rozsahu od 2 do z/8 rozstupov
(1/8 obvodu kruhu)

obr. 2
Odchýlky čelného rozstupu

a)
jednotlivá odchýlka
čelného  rozstupu
, b) stĺpcový diagram jednotlivej  odchýlky  čelného  rozstupu  c) stĺpcový diagram  súčtovej
odchýlky  k rozstupov

Celkovú  súčtová
odchýlka  rozstupu

Celková  súčtová
odchýlka  rozstupu kolesa  je
najväčšia
súčtová odchýlka  rozstupu kolesa  pre ľubovoľné
prislúchajúce  boky
ozubeného kolesa.  Je to
rozdiel medzi skutočnou a teoretickou dĺžkou oblúka
medzi týmito dvoma prislúchajúcimi  bokmi, ktoré -
s ohľadom na ideálne kruhové delenie -  majú najväčšiu
odchýlku, či už v kladnom alebo zápornom zmysle od
ich teoretickej polohy. Pri vykonávaní kontroly celková
súčtová odchýlka
rozstupu kolesa  sa často
odvodzuje    pomocou
postupného sčítavania jednotlivých
odchýlok  čelného  rozstupu ,  takto  upravená  vzdialenosť medzi
najvyšším a najnižším bodom na grafe zodpovedá  celkovej  súčtovej
odchýlke  rozstupu kolesa .

Odchýlky profilu

ISO 1328
časť 1:  Odchýlky
profilu sú kolmé odchýlky k profilu zuba
v čelnej rovine, merané vo vyhodnocovanom úseku profilu
.

V grafickom
zázname odchýlok vyhodnocujeme odchýlky:

Celkovú odchýlku profilu -

je
vzdialenosť  medzi dvoma
teoretickými profilmi, ktoré tvoria obálku ku
skutočnému  profilu  na vyhodnocovanom úseku .

Odchýlku  tvaru
profilu -

je vzdialenosť  medzi dvoma rovnobežnými
profilmi k strednému profilu
ohraničujúcimi skutočný  profil  na vyhodnocovanom úseku .

Odchýlku uhla profilu -

je vzdialenosť
medzi dvoma teoretickými profilmi, ktoré
pretínajú
stredný profil
v koncovom bode vyhodnocovaného úseku . Odchýlku uhla profilu  sa považuje za kladnú  ak
stredný profil  v
teoretickom profile má vzostupný charakter smerom  k
hlave zuba.

Odchýlky
uhla jednotlivých profilov môžu byť
spôsobené excentricitou vyplývajúcou
z nepresnosti  výroby
alebo  z nepresnosti
kontrolného zariadenia, avšak tieto odchýlky  sa budú meniť po obvode
ozubeného kolesa.
V strednej hodnote odchýlky uhla profilu,
vzťahujúcej sa na rovnoľahlé boky zuba sa takéto
odchýlky rušia.

obr. 3
Celková odchýlka profilu a, definícia, b, meranie na
evolventomeri,  c, grafický
záznam

Stredná
odchýlka uhla profilu  je
aritmetický  priemer  odchýlok uhla profilu  z niekoľkých bokov  rozložených rovnomerne po
obvode.

Meranie
odchýlok profilu je uskutočňované pomocou
prístrojov na meranie evolventy. Grafický záznam sa
získava odvalom dotyku po profile boku zuba, vždy smerom od
päty ku hlave zuba. Princíp merania spočíva
v porovnávaní skutočného (meraného)
profilu s teoretickým profilom. Vyhodnocuje sa ako
najväčšia
vzdialenosť medzi obalovým a skutočným
profilom.

obr. 4
Celková odchýlka profilu a jej zložky pre
nemodifikovaný profil zuba

1 – menovitý profil 2 –
stredný profil

obr. 5
Celková odchýlka profilu a jej zložky pre
nemodifikovaný profil zuba

1 – menovitý profil 2 –
stredný profil

Vyhodnocovací úsek (vzdialenosť BE)  je 92% z aktívnej
časti profilu , ktorý je predĺžením z bodu E.  je
využiteľná časť profilu. Bod
E je koncový bod skutočného dotyku združovaných
ozubených kolies alebo sa určí z ozubeného
hrebeňa s normalizovanými parametrami ozubenia. Vo
zvyšnej 8% dĺžke  pre
celkovú odchýlku profilu  a odchýlku  tvaru profilu  sa musí do
výpočtu zahrnúť prebytok materiálu
(kladná odchýlka), ktorý narastá  so zväčšovaním sa
odchýlky,  zatiaľ
čo pre mínusové medzné odchýlky
materiálu bude tolerancia trojnásobná tolerancii  stanovenej  vo vyhodnocovanom úseku . Pre modifikované profily je menovitý profil
zobrazený krivkou alebo čiarkovanou  čiarou.

Odchýlky
bočnej krivky

Čelné
skrutkové súkolesie
tvoria dve čelné kolesá so šikmými zubami
s rovnakým modulom v normálovej rovine, teoreticky dotýkajúce
sa  v bode. Meranie
odchýlok bočnej krivky zubov je založené na
porovnávaní medzi skutočnou  a vypočítanou  bočnou krivkou. Celková
odchýlka bočnej krivky je definovaná ako vzdialenosť medzi dvoma
vypočítanými bočnými krivkami, ktoré
tvoria obálku skutočnej bočnej krivky vo vyhodnocovanom
rozsahu,  ak je táto
vzdialenosť meraná v priečnej rovine  a je tangenciálna
k základnému valcu. Väčšina  moderných  prístrojov na meranie
evolventy  má
možnosť  merania celkovej
odchýlky bočnej krivky .

Vyhodnotenie  odchýlky  uhla profilu   v diagrame odchýlky
bočnej krivky  je na obr. 6 a obr.
7.  Ak nie je
dohodnuté ináč, používa sa
vyhodnocovaný úsek bočnej krivky  podľa  ISO 1328 časť 1:  Je rovný  “dĺžke grafu“ (šírka zuba obsahuje zaoblenie konca zuba),
ktorý je skrátený na
každom konci o menšiu hodnotu  z dvoch veličín  buď o 5% šírky zuba
alebo o  5% modulu.  V 5%
koncových zón  pre
celkovú odchýlku bočnej krivky  a pre
odchýlku  sklonu bočnej
krivky , sa musí do výpočtu zahrnúť
prebytočný materiál (kladná odchýlka),
ktorý narastá  so
zväčšovaním sa odchýlky, zatiaľ čo pre
mínusové medzné odchýlky materiálu bude
tolerancia trojnásobná tolerancii  stanovenej  vo vyhodnocovanom úseku  bočnej krivky.

Celková
odchýlka bočnej krivky  je
vzdialenosť medzi  dvoma
teoretickými
bočnými krivkami, ktoré tvoria obálku  ku skutočnému  profilu  na vyhodnocovanom úseku
bočnej krivky .

obr. 6
Celková odchýlka bočnej krivky a jej zložky pre
nemodifikovanú bočnú krivku

1- menovitá
bočná krivka , 2 – stredná bočná krivka

obr. 7
Celková odchýlka bočnej krivky a jej zložky pre
modifikovanú bočnú krivku

1- menovitá
bočná krivka , 2 – stredná bočná krivka

Celková odchýlka bočnej
krivky   obsahuje  dve zložky:

Odchýlku  sklonu
bočnej krivky

Vzdialenosť
medzi dvoma teoretickými bočnými krivkami, ktorá
pretína  strednú
bočnú krivku
v najkrajnejších medzných hodnotách vo
vyhodnocovanom úseku bočnej krivky .

Odchýlka  sklonu  má kladnú hodnotu ak
narastá absolútna hodnota
uhla sklonu bočnej krivky
a zápornú hodnotu ak hodnota klesá.  V prípade
čelných kolies s priamymi zubami sú
odchýlky  vždy
kladné.  Smer stúpania
je daný pravým “r“  alebo ľavým
“l“  zmyslom. Stredná
odchýlku  sklonu bočnej
krivky  je
aritmetický priemer odchýlok
sklonu  bočnej
krivky
z niekoľkých bokov
rozložených rovnomerne po obvode.

Odchýlku tvaru
bočnej krivky

Vzdialenosť  medzi dvoma rovnobežnými
teoretickými bočnými krivkami k strednej bočnej
krivke,  ktoré tvoria obálku  k skutočnej bočnej krivke na
vyhodnocovanom úseku bočnej krivky.

Výpočet
sklonu a tvaru bočnej krivky vyžaduje vypočítať
strednú aritmetickú čiaru bočnej krivky. Pre
nemodifikovanú bočnú krivku  je stredná aritmetická
čiara  priamka ale pre modifikovanú
bočnú krivku (vypuklú) tvar strednej aritmetickej čiary
vyplýva z typu korekcie.

Obvodové odchýlky

Princíp
merania obvodových
odchýlok   je na obr. 8. Vzdialenosť  osí ozubených kolies
je konštantná.
Počas merania jedno ozubené koleso  je hnacie  a druhé je  mierne brzdené
prostredníctvom plynulého dotyku medzi  spolu zaberajúcimi bokmi zubov.
Medzi bokmi zubov spolu zaberajúcich ozubených kolies je
bočná vôľa. Počas pomalej rýchlosti
otáčania a  pri
existujúcej vôli budú geometrické odchýlky
ozubenia  t.j. odchýlky
profilu, odchýlky rozstupu a odchýlky sklonu bočnej
krivky po obvode hnaného kolesa rozložené nerovnomerne.
Menovitý uhol otáčania hnaného ozubeného
kolesa  je získaný ako
násobok uhla
otáčania
hnacieho ozubeného kolesa
a prevodového
pomeru ozubeného súkolesia.

obr. 8
Princíp merania
obvodových odchýlok

Rozdiely medzi
skutočným a menovitým uhlom otáčania
hnaného kolesa  sú
zaznamenávané  do
grafu ako funkcia uhla otáčania hnacieho kolesa. Graf
má  sínusový
priebeh. Typické grafické záznamy  súčtových  odchýlok obvodového
hádzania   obvykle
obsahujú  krátko
periodickú zložku, ktorá zodpovedá  postupnému  cyklu záberu jedného
zuba  pri pootočení
o jeden rozstup a dlho periodickú zložku
zodpovedajúcu pootočeniu o jednu otáčku spolu
zaberajúcich ozubených kolies. Meranie súčtovej  odchýlky odvalu  je používané  pri montáži prevodoviek,
buď na kontrolu ozubených súkolesí  alebo jednotlivých
ozubených kolies.

Norma ISO 1328-1
udáva dve odchýlky týkajúcej merania  obvodových odchýlok
a to :

·
Celkovú obvodovú
odchýlku  a

·
Miestnu obvodovú
odchýlku

·

Pre
účely analýzy merania obvodových  odchýlok sa používa
grafický záznam po jednom úplnom otočení
kolesa.  Celková
obvodová odchýlka   je
najväčšia nameraná vzdialenosť súradnice y grafického záznamu po
jednom úplnom otočení kolesa. Miestna obvodová
odchýlka  je
najväčšia vzdialenosť
súradnice y grafického
záznamu zo všetkých vzdialeností na
jednotlivých zuboch, ktorá zodpovedá pootočeniu
o jeden obvodový
rozstup hnaného ozubeného kolesa.

obr. 9
Schéma merania odchýlok odvalu

a, kinematická
schéma b, grafický záznam

Systém presnosti ISO
dôležitých odchýlok zodpovedajúcich  boku zuba ozubeného kolesa
obsahuje  13 stupňov presnosti
pričom  stupeň 0 je
najvyšší a 12  je
najnižší stupeň presnosti. ISO 1328-1 stanovuje
dovolené hodnoty, ktoré závisia na  priemere rozstupovej kružnice,  normálnom module
a hrúbke zuba.

Kinematické
odchýlky

Princíp
merania kinematických odchýlok  kolesa je na obr. 10

obr. 10 Meranie kinematických
odchýlok  kolesa

a, kinematická
schéma, b, grafický záznam

Os  jedného ozubeného kolesa
je pevná – obvykle os hnaného kolesa –
meraného kolesa. Druhé ozubené koleso –
kontrolné koleso  je
pritláčané konštantnou silou do záberu
s meraným kolesom, pričom dochádza
k dvojbokému odvalu kolies za súčasnej pomalej
rýchlosti otáčania. Geometrické odchýlky
sú reprezentované ako zmeny
vzdialeností osí ozubených kolies.

Na ozubených
kolesách môžu byť merané

Celková kinematická odchýlka kolesa

Miestna kinematická odchýlka

Z grafického
záznamu sa vyhodnocuje: Celková kinematická
odchýlka kolesa - predstavuje
rozdiel medzi maximálnou a minimálnou nameranou hodnotou po
jednom úplnom otočení kolesa.  Miestna
kinematická odchýlka - rozdiel medzi
najväčšou a najmenšou nameranou hodnotou pri
pootočení o jeden rozstup, odchýlka
základného rozstupu -- vypočítaná pomocou vzťahu, odchýlku radiálneho hádzania -- rozdiel medzi
maximálnou a minimálnou hodnotou strednej čiary
záznamu meranou pri pootočení o jednu
otáčku  kolesa.

Meranie
ozubených kolies dvojbokým odvalom predstavuje dnes
najpoužívanejší spôsob kontroly kolies.
U dvojbokého odvalu sú pri kontrole v zábere
zuby bez vôle – záber je na oboch bokoch. Meranie sa
uskutočňuje na univerzálnych prístrojoch na kontrolu
ozubených kolies. Nepresnosti kontrolného kolesa sa
zanedbávajú, ak je ich presnosť najmenej  o
4 stupne vyššia ako presnosť meraného kolesa. Ak
je presnosť kontrolného kolesa o menej ako 4  stupne nižšia, je
potrebné tieto  nepresnosti
kontrolného kolesa brať do úvahy.

Nevýhody dvojbokého odvalu je,
že neodpovedá bežným prevádzkovým podmienkam,
pri ktorých osová vzdialenosť je stála
a kolesá zaberajú s bočnou vôľou a
zväčšuje vplyv pridruženej odchýlky
v hrúbke zuba a zubovej medzery, odchýlky oboch
profilov bokov zuba sú súčasne zaznamenávané
v jednom grafickom zázname. Výhodou je jednoduchosť
a nízka obstarávacia cena.

Hádzanie

Definícia
radiálneho hádzania  je na obr. 11. Radiálne hádzanie  sa meria  v zubovej medzere to v
blízkosti rozstupovej kružnice alebo na hlavovej kružnici
ozubeného kolesa
vhodným
snímačom s prizmatickým tvarom dotyku
(výpočet uhla prizmy je na obr.
12),
guľovým alebo
valcovým dotykom. Má sínusový priebeh.
Odčítané hodnoty však nezávisia len  od radiálneho hádzania
zubovej medzery ale aj od odchýlok profilu, odchýlok bočnej
krivky a radiálneho hádzania meracieho tŕňa.  Veľkosť radiálneho hádzania
je  rozdiel medzi maximálnou
a minimálnou radiálnou polohou   snímača
s vhodným dotykom.

obr. 11
Schéma hádzania                        obr. 12 K
výpočtu
prizmatického uhla

ISO 1328-2 udáva závislosť  dovolených odchýlok odvalu
a bočnej vôle na priemere rozstupovej kružnici
a normálovom module. Určenie stupňa presnosti pomocou
merania   celkovej kinematickej
odchýlky kolesa podľa ISO 1328-2 nezahŕňa tú
skutočnosť, že
jednotlivé odchýlky podľa ISO 1328-1 budú
vyhovovať  rovnakému
stupňu presnosti.
Očakáva sa, že
výklad noriem vzhľadom na vyžadovanú
presnosť bude obsahovať odporúčanie
v príslušnej norme
a to buď v ISO 1328-1 alebo ISO 1328-2

2. Úloha

Odmerajte odchýlku geometrického tvaru
evolventy  γE  daného ozubeného kolesa
s modulom  m = 2,75 mm; počtom
zubov  z = 26; uhlom záberu
α = 20°  a triedou
presnosti  IT 6, na prístroji
Evolventomer Zeiss VG 450CS s použitým programu SwCalc pre
meranie ozubených kolies.

Meranie
vykonajte pre ľubovoľný bok zuba.

Z grafického záznamu evolventomera
stanovte:

–
odchýlku evolventy,

–   odchýlku
geometrického tvaru evolventy,

–   odchýlku uhla
záberu,

–
odchýlku polomeru základnej kružnice.

Porovnajte Vami namerané
odchýlky s požadovanými hodnotami
udávanými normou  STN
01 4682.

3. Schéma prístroja

obr. 13
Evolventomer Zeiss VG 450 CS

4. Princíp činnosti

Na prístroji
kontrolujeme tvar zuba ozubeného kolesa, ktoré je upnuté
medzi hroty osi s hlavným kotúčom(1)(obr. 14). Princíp spočíva v tom, že
odvaľujeme pravítko po kotúči rovnakého priemeru,
ako má základná kružnica kontrolovaného
kolesa. Odvaľovacie pravítko je tvorené dvoma
oceľovými pásmi(2), ktoré sú upevnené v
šmýkadle(3). Pri pohybe šmýkadla sa kotúč
otáča s kontrolovaným kolesom a snímací
dotyk(4) opisuje evolventu.
Prístroj zapisuje odchýlky kontrolovaného profilu
vo zväčšenej mierke na papier. Po vykonaní merania z
grafického záznamu určujeme odchýlky podľa normy
STN 01 4682.

obr. 14 Principiálna
schema činnosti evolventomera

5. Snímanie
odchýlky

Na obr.
15 je princíp snímania ručičky
evolventomeru. Merací dotyk kopíruje presne evolventu
kontrolovaného zuba. Výchylky sú
prenášané pákovým mechanizmom (2), ktorý
je dotláčaný pružinou(3), čím sa
vytvára predpätie. Túto výchylku ďalej
prenáša páka ručičkového mechanizmu(4)
a páka zapisovacieho zariadenia(5). Tieto dve páky sú
takisto napínané pružinami(6). Páky sú
upevnené v kĺboch(7) okolo, ktorých sa
vychyľujú o danú výchylku.

Páka ručičkového mechanizmu(4) je
na konci sprevodovaná hrebeňovým prevodom(8), na
ktorý je pripevnená oska s ručičkou.
Výchylky sa zobrazujú na stupnici. Rameno(9) nesie
infradiódu(10) a rameno(11) fototranzistor(12). Tieto sú
umiestnené nad a pod pákou ručičkového
mechanizmu. Infradióda slúži ako vysielač infrasvetla,
ktoré dopadá na fotónku ako prijímač.

Množstvo svetla toku dopadajúceho na
prijímač je funkčne závislé od vychyľovania
páky. Veľkosť prúdu, ktorý vznika
v hradlovej fotónke potom závisí od
geometrických odchýlok evolventy.

obr. 15
Snímanie odchýlky evolventy

6. Snímanie
dĺžky odvalu

Na obr.
16 je princíp snímania
natáčania (dĺžky odvalu) ozubeného kolesa(1) cez
upínací hrot(2). Upínací hrot sa natáča
spolu s meraným kolesom. Na upínacom hrote je
umiestnená objímka(3) s mikrometrickými skrutkami pre
doladenie kolesa a meracieho dotyku. Objímka je upevnená na
hrot zvernou planžetou, ktorá je sťahovaná skrutkou(4).

Snímanie natáčania sa prevádza
cez remeňový prevod pozostávajúci
z ozubeného remeňa a dvoch ozubených
remeníc. Ozubená remenica(5) je upevnená
v objímke s mikrometrickými skrutkami(6).
Ozubeným remeňom(7) je prenášaný krútiaci
moment na remenicu(8), ktorá je upevnená dvoma skrutkami(9)
k odporovému snímaču. Odporový
snímač nám v závislosti zmeny uhla
natáčania mení svoj odpor.

Odporový snímač je zachytený
troma skrutkami(11) do objímky(12).Výstupná časť
objímky zapadá do nosného ramena(13), kde je
fixovaná oceľovým krúžkom(14) dvoma skrutkami(15).
Rameno s objímkou, ozubenou remenicou, remeňom
a odporovým snímačom je uchytené k pevnej
časti hrotu(16) tesne pod objímkou s mikrometrickými
skrutkami. Uchytenie je prevedené cez zverný spoj(17).

obr. 16
Snímanie dĺžky odvalu

7. Schéma pripojenia
Evolventomera k PC

obr. 17 Pripojenie
na Metrabyte DAS8

R1        –
rezistor R=330W

R2        –
rezistor R=1kW

R3        –
potenciometer - odporový snímač ARIPOT

T          -
fototranzistor

D         -
fotodióda

F          -
filter

P          -
prevodník MetraByte DAS8

8. Vyhodnotenie grafického
záznamu

obr. 18
Grafický záznam pri meraní evolventy

kde      g
- dĺžka odvalu

DE -
odchýlka evolventy

gE  - odchýlka
geometrického tvaru evolventy

na  - odchýlka uhla záberu

ndz - odchýlka základnej kružnice

zo –
zväčšenie odvalu

zp –
zväčšenie profilu

z  – počet zubov

m – modul

a - uhol
záberu

dz
– priemer základnej kružnici

9. Postup merania:

1.
očistiť a pripraviť merané
ozubené koleso,

2.
pripraviť merací prostriedok ,
prekontrolovať či nie je dotyk zaseknutý, pretože by sa
mohol nastaviť nesprávny polomer základnej kružnice,

3.
určiť korekciu základnej kružnice
vplyvom teploty, ak je tá rozdielna od  20 °C,

4.
upevniť ozubené koleso
s unášacím zariadením,

5.
vypočítať polomer základnej
kružnice  a nastaviť
ho aj s korekciou vplyvom teploty, pričom sa to deje pomocou
špirálového mikroskopu, ktorým sa ovláda
poloha snímacieho dotyku pružinou pritláčaného k
boku zuba,

6.
pootočiť ozubené koleso vzhľadom
k dotyku tak , aby zapisovacie pero bolo približne v strede
papiera pri východzej polohe odvalu,

7.
spustiť
program SwCalc (SwCalc.exe) v počítači

8.
z hlavného
menu vybrať meranie Evolventa ozubenia a stlačiť
príkaz Start (obr. 19)

obr. 19 Hlavné menu

9.
nastaviť zber údajov na zber dát
a stlačiť tlačítko Dalej (obr. 20)

obr. 20 Výber
spôsobu zberu údajov

nastaviť parametre v okne ako sú
znázornené na obr.
21

obr. 21
Nastavenie vstupných kanálov

stlačiť
tlačítko Init pre Inicializovanie prevodníka (obr. 21)

stlačiť
tlacítko Start pre spustenie zberu údajov (obr. 21)

otáčať
pomaly kľukou na meracom prístroji po celej dĺžke
boku zuba

stlačiť
tlačítko Stop a následne Exit (obr. 21)

zadať parametre
pre kontrolované koleso dvojitým kliknutím na jeden
z parametrov (obr. 22) a stlačiť OK

obr. 22 Parametre
merania

po výpočte
merania zadať údaje do protokolu (obr.
23)

obr. 23 Protokol z
merania

Výstup
z merania  evolventy ozubenia je na obr. 24

obr. 24
Celkové vyhodnotenie merania

ukončíte
program príkazom Koniec v hlavnom menu (obr. 19)

18.  vyhodnotený
grafický záznam porovnať dovolenou odchýlkou
podľa
STN 01 4682 pre danú triedu presnosti IT 6 .

Literatúra

[1]
Ozubené
kolesá. Moduly. STN 01 4608, 1978

[2]
Ozubené
kolesá. Meranie zubov v konštantnej hrúbke
a výške. STN 01 4678, 1959

[3]
Ozubené
kolesá. Meranie ozubených kolies čelných s priamymi
zubami.  Rozmer cez zuby. STN 01 4675, 1959

[4]
Čelné ozubené
kolesá. Kontrolné postupy. 1. časť: Kontrola
rovnoľahlých bokov zubov. STN ISO/TR 10064, 1996

[5]
Cylindrical gears – Code of
inspection practice –Part 2: 1996 – Inspection
related to radial composite deviations, run-out, tooth thickness and
backlash. – Part 3: 1996 – Recommendations relative
to gear blanks, shaft centre distance and parallelism of axes. –
Part 4: 1998 – Recommendations relative to surface roughness
and tooth contact pattern checking. ISO/TR 10064-2¸4, 1996-1998

[6]
Čelné ozubené
kolesá pre všeobecné a ťažké
strojárstvo. Základný hrebeň. ISO 53, 1997

[7]
Medzinárodné
označovanie ozubených kolies. Symboly geometrických
veličín.  STN ISO 701, 1996

[8]
Čelné ozubené
kolesá pre všeobecné a ťažké
strojárstvo. Moduly a počet zubov na 1" rozstupového
priemeru. STN
ISO 54, 1996

[9]
Cylindrical
gears – ISO system of accuracy – Part 1: 1995 – Definitions
and allowable values of deviations relevant to corresponding flanks of gear
teeth. – Part 2: 1997 – Definitions and
allowable values of deviations relevant to radial composite deviations and
run-out information.
ISO 1328-1, 2, 1995, 1997