9能轮齿接触斑点的检验
本章将对获得与分析接触斑点的方法进行解释，还给出对齿轮精度估计的指导。
检测产品齿轮副在其箱体内所产生的接触斑点，可以帮助我们对轮齿间载荷分布进行评估。
产品齿轮与测量齿轮的接触斑点，可用于装配后的齿轮的螺旋线和齿廓精度的评估。
9.1 检测条件
9.1.1精度
产品齿轮与测量齿轮副轻载下的接触斑点，可以从安装在机架上的齿轮相啮合得到。为此，重要的是，齿轮轴线的不平行度，在等于产品齿轮齿宽的长度上的数值，尽可能在接近的位置上测定，不得超过0.005mm。同时也要保证测量齿轮的齿宽不小于产品齿轮的齿宽，通常这意味着对于斜面齿轮需要一个专用的测量齿轮，对于大齿轮来说，这样的测量齿轮可以是一个特制的产品齿轮的样品，并保留它，便于作为备件替换损坏了的齿轮。
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
产品齿轮副在其箱体内的轻载接触斑点，有助于评估载荷的可能分布，在其检测过程中，齿轮的轴颈应当位于他们的工作位置，这可以通过对轴承轴颈加垫片调整来达到。
9.1.3印痕涂料
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0.006～0.012mm的应用方法。
9.1.4 印痕涂料层厚度的标定
这对判明接触斑点的检查结果是很重要的，操作者掌握了稳定的工艺后，就可来确立印痕涂料层的厚度，在垂直于切平面的方向上以一个已知小角度移动齿轮的轴线，即在轴承座上加垫片并观察接触斑点的变化，这标定工作应该有规范地进行以确保印痕涂料、测试载荷和操作工人的技术都不改变。
9.1.5测试载荷
用于获得轻载接触斑点所施加的载荷，应能恰好保证被测齿面保持稳定的接触。
9.1.6记录测试结果
接触斑点通常以画草图、照片、录像记录下来，或用透明胶带覆盖在接触斑点上，再把粘住接触斑点的涂料的胶带撕下来，贴在优质的白卡片上。
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。
9.3.2齿轮精度的接触斑点
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分布之间关系的一般指示，必须记住实际的接触斑点不一定同图18中所示的一致，在啮合机架上所获得的齿轮检查结果应当是相似的。
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。
注意：这些表格试图描述那些从通过直接的测量，证明符号表列精度的齿轮副中获得的最好接触斑点，不要把它们理解为证明齿轮精度等级的可替代方法。
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
|
精度等级按GB/T10095 |
bc1
占齿宽的百分比 |
hc1
占有效齿面高度的百分比 |
bc2
占齿宽的百分比 |
hc2
占有效齿面高度的百分比 |
|
4级及更高
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直齿轮装配后的接触斑点
|
精度等级按GB/T10095 |
bc1
占齿宽的百分比 |
hc1
占有效齿面高度的百分比 |
bc2
占齿宽的百分比 |
hc2
占有效齿面高度的百分比 |
|
4级及更高
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
A1目的
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：
——静态方法，通过软涂层的转移；
——动态方法，通过硬涂层的磨损。
A2应用
A2.1典型用途
用接触斑点作定量和定性控制齿轮的齿长方向配合精度的方法，经常用于以下场合：大齿轮不能装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；
——测试简单和快捷；
——如果通过适当的标定，测试结果具用可再现性；
——对装配状况的敏感性，例如轴承配合不良和齿轮箱变形；
——可以探测微小的齿长方向配合误差和系统差的能力，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，这在导程和齿廓检测曲线图里并不表现；
——能评定整个齿面，而不是单单一条表示齿廓或齿长方向配合的曲线。
A2.2特定应用领域
一些使用接触斑点测试方式的例子：
——船舰用大型齿轮；
——高速齿轮；
——船舰和高速齿轮箱的现场组装；
——起重机、提升机、桥、微波天线等的开式末级传动齿轮的装配；
——圆锥齿轮；
——航天齿轮。
A2.3使用方法
静态方法：通过小齿轮和大齿轮之间一层薄薄的涂层转移来完成，不加载荷，一般用手转动。
动态方法：需要可控制的递增适当的载荷并按设计规定的动转速度来完成。
A3 使用说明
A3.1静态方法
接触斑点检测，使一个齿轮的齿上的规定厚度的印痕涂料转移到相配齿轮的齿上。将接触斑点检测的结果与规定的斑点作比较。这规定斑点是分析想要的无载荷接触状况得出的，或按类似齿轮副的经验得出的。这技术与精密仪器和精密机床的接触表面的手工配合或刮研相类似。
A3.2动态方法
接触斑点是靠受载区域的啮合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。典型载荷递增最为5%，25%，50%，75%和100%用所得到的接触斑点进行比较，以保证在规定工作条件下，观察到轮齿逐渐发展的接触面积达到设计的接触面大小。
A4测试器具和材料
a)清洗剂
b)印痕的涂料
——红丹；
——专用涂料；
——基础颜料和油的混合物；
——普鲁士蓝软膏；
——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秀显示剂套件之一（有销售）；
——划线用蓝油。
c)记录手段：
——照相；
——和轮齿一样大小的透明胶带和白纸；
——画草图。
d)标定用量具：
——精密垫片或塞尺；
——千分表。
A5静态方法
A5.1测试
A5.1.1轴线的校正
当没有现成的齿轮箱体可用或齿轮在车间测试，以便以后在现场装配，车间使用试验台架和转动夹具把齿轮定位在正确的相互位置上。必须保证齿轮轴线在同一平面上并且相互平行，即使0.00010rad微小的轴线对准误差，对测试结果的再现性将产生有害影响。典型的测试程序，是把一个精密直尺横置于齿轮轴上，将精密块垫于直径较小的轴和直尺之间，以补偿轴半径之差。把精密的水平仪放在精密直尺的上面，然后调速齿轮轴的高度，直至精密直尺水平为止。在每对支承轴颈中间重复这个操作程序，用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）。
如果在未装配的齿轮箱内做接触试验时，则必须先保证齿轮箱以尽量高的精度放置水平，以避免齿轮轴线的不对准，齿轮轴线偏移使接触斑点测试结果受到影响，其影响的程度与在转动夹具内测试是一样的。
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。
A5.1.2 测试程序
将准备测试的齿轮用清洗剂彻底清洗，清除任何污染和残油。然后将小齿轮的三个或更多轮齿上涂一层薄的印痕涂料，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长度，做成一把合适刷子。涂层要薄而均匀，没有必要除掉所有的毛刷痕迹，因为测试时这些痕迹会被抹平，涂层厚度应该在5～15μm之间（见A5.2标定）。
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啮合的轮齿上喷一层薄薄的显像液膜。喷显像液是为了消除齿面反光，以便观察接触斑点的试验结果，而不要制作一层会影响接触斑点真实性的厚膜。
完成涂料涂刷后，操作者转动小齿轮，使其涂有涂料的轮齿和大齿轮相啮合，由助手在大齿轮上施加一个足够反力矩以保证接触，然后把齿轮反转回到原来位置，在轮齿的背面做上记号，以便对接触斑点进行观察。这个操作程序至少要在大齿轮三个等距离的位置上重复地做，以显示由于摆动或其他周期性误差所产生接触斑点的变异。
A5.1.3 记录结果
得到的接触斑点要用照相、画草图或透明胶带记录下来。一步成像照相和透明胶带纸是最常用的方法。使用胶带时把透明胶带小心压在接触区域上，然后再小心地把它撕取下来，贴在白纸上，这样接触斑点就被保存在胶带和白纸之间。接触斑点还可用黑白或彩色的静电复印来复制。胶带上应编号以指明使用了哪一个轮齿，同时在接触斑点上注明方向，齿的一哪一侧齿面，哪是齿顶，哪是齿根。
接触斑点的记录纸带可随现场装配的齿轮备件一起提供。与现场装配后的测试接触斑点作比较，验证装配是否正确。
A5.2标定
为了使测试结果有意义和可再现性，印痕涂料层的厚度必须控制且前后一致。
印痕涂料层厚度可以很容易地通过以下任意一种技术测定。
A5.2.1 作为接触试验的一部分，小心地抬起小齿轮轴的一端轴承，其抬高量应足以使小齿轮轴倾斜面0.00010rad，记录下接触斑点，并使轴承在正常（水平）位置时在同一轮齿上重复试验，涂层厚度由接触斑点的飘移量和角度为100mm，则涂层厚度应为0.010mm。
A5.2.2 另一个类似的考证操作员技术的方法是，用一块标准平板和精密直尺，在直尺的边上涂以印痕涂料，然后将直尺一端落在平板上，另一端放在平板上已知厚度的垫片上，则涂层厚度等于垫片厚度乘以接触斑点长度和直尺长度的比值。
A5.2.3应该进行标定试验并用为测试试验记录的一部分，印痕涂层厚度取决于操作者的技巧和技术，如果是一个正规操作接触斑点的操作人员，则不必对其每一次试验的技术进行重新标定。可随时使用以上标定方法标定涂层厚度并记录其结果作为评判试验或审查用。
A6 动态方法
A6.1试验程序
每次试验前，都要把待测试的轮齿用清洗液彻底洗净，以除去任何污染和残油，将小齿轮和大齿轮至少三个以上的轮齿喷上划线用蓝油，产生的膜应光滑和薄。千万不能造成过厚的膜，所以，每次做完试验，应彻底用清洗液洗净任何残留在轮齿上的蓝油、污垢或油。
当轮齿被涂层后，给齿轮副一个载荷增量作短时间运行，然后停止，将其接触斑点记录下来，彻底清洗干净轮齿后在下一个载荷增量下重复运行以上程序。整个操作过程应至少在三个不同载荷上重复进行。
A6.2记录结果
接触斑点的结果应照相或画草图加以记录。
附录B
（提示的附录）
文献目录
1)GB/T 1357-1987 渐开线圆柱齿轮模数
2)GB/T1800.1-1997极限与配合 基础 第1部分：词汇
3)GB/T2821-1992 齿轮几何要素代号
4)GB/T3374-1992 齿轮基本术语
5)GB/T3480-1997 渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法
6)GB/Z18620.1-2002 圆柱齿轮 检验实施规范 第1部分：轮齿同侧齿轮的检验
7)GB/Z18620.2-2002圆柱齿轮 检验实施规范 第2部分：径向综合偏差、径向跳动、齿厚和侧隙的检验
8)GB/Z1860.3-2002 圆柱齿轮 检验实施规范 第3部分：齿轮坯、轴中心距和轴线平行度
9)ISO/TR13989-1：2000齿轮 圆柱齿轮、圆锥齿轮和次双曲面齿轮胶合承载能力的计算方法 第1部分：闪温法
10)ISO/RT13989-2：2000 齿轮 圆柱齿轮、圆锥齿轮和准双曲面齿轮胶合承载能力的计算方法 第2部分：积分温度法
11)ANSI/AGMA 2000-A88齿轮分级和检测手册 未安装的直齿轮和斜齿轮的公差和测量方法（1992修订版附录D）
12)Beyer,Eckolt,Hillmann,Wittekopf,用扫描电子显微镜和触针式测量表面仪器研究轮齿齿面PTB报告PTB-F-2（1987年11月）
