王莹，李野
(中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，哈尔滨150066)
摘要：介绍了锥齿轮接触印痕，总结了锥齿轮接触印痕调整的原理和调整方法。 关键字：锥齿轮副；静态接触印痕；动态接触印痕
中图分类号:TH 132.421 文献标志码:B 文章编号：1002-2333(2018)03-0144-03
Adjustment of Contact Pattern on Bevel Gear Pair
WANGYing, LI Ye
钢铁清洗剂(AECC Harbin Dongan Engine Co. Ltd., Harbin 150066, China)
玻璃磨边Abstract：This paper introduces the contact pattern on bevel gear, and focuses on the principle and adjustment of the contact pattern of bevel gear.
Keywords ： bevel gear pair; static contact pattern; dynamic contact pattern
0引言
锥齿轮副的接触印痕是指一对锥齿轮在正常啮合运 转条件下，齿面上实际接触擦亮的痕迹。锥齿轮齿面接触 区的形状、大小和位置对齿轮的平稳运转、载荷分布、使 用寿命和噪声有直接影响。接触印痕是衡量螺旋锥齿轮 啮合质量的重要标志之一，也是锥齿轮研制过程中最关 键的问题所在。在锥齿轮的技术要求中齿轮副接触印痕 分两种：静态接触印痕和动态接触印痕[1-3]。接触印痕包括 形状、位置、大小三方面要求，反映的是锥齿轮副综合误 差，可作为齿轮工作情况最直接的反映。
静态接触印痕和动态接触印痕不是相互独立的，两 者之间存在内在的关联。动态接触印痕是产品最终交付 验收的依据，静态接触印痕是为保证动态接触印痕而确 定的参考值。静态接触印痕的调整不是最终目的，最终目 的是获得的齿轮加载后相啮合齿的接触范围——动态接 触印痕是否合格，接触印痕调整工作的目的只是为了根 据静态和动态之间的关系来控制动态接触印痕，使之能 满足锥齿轮副工作中啮合范围的要求[1-3]。
零件由于存在制造公差和安装误差，使得齿面接触 区的印痕位置、大小和形状以及侧隙在调整前一般是不 符合设计要求的，在设计规定的公差范围内，装配时可通 过增减调整垫的厚度来修正补偿两齿轮的安装距，以使 两锥齿轮接近理论安装距的安装位置，保证静态印痕设 计要求的基础上保证试车后印痕的动态发展要求。
1锥齿轮印痕调整原理
锥齿轮轮齿承受负荷时，轮齿、齿坯及装配都要产生 不同的变形，引起轮齿接触区的变化和延伸，机匣壳体铸 造和加工难度大、精度高，由于其使用要求的限制，壳体 壁厚较薄，铸造变形大，在机械加工过程中极易出现各种 问题，而影响齿轮所需安装距的累积误差。所以组合装配 中齿轮不经调整的工作状态与理想的工作状态相距甚 远。因工作施加负载时，由于齿轮的弹性变形，接触面积 会逐步扩大，而影响承载能力的最重要因素之一是接触 区印痕的形状和位置，若调整不好，在极端的情况下，可 能使接触区移向轮齿一端或边缘区域从而引起负载集中，而产生剧烈磨损、噪声和轮齿折断等故障。因此在齿轮的组合装配中，精确地控制轮齿接触区，使其在工作负 荷作用下变形后能获得正确的轮齿接触区，从而减少负 荷集中，保证平稳和无噪声传动是极其必要的％。
人7齿轮副安装距的偏差
齿轮副中心距极限偏差是指在齿轮副的齿宽中间平 面，实际中心距与设计(公称)中心距之差，如图1所示，齿 轮副中心距的尺寸偏差大小不但会影响齿轮副侧隙，而 且对齿轮的重合度也有影响。当实际中心距小于设计中 心距时会使侧隙减小；反之会使侧隙增大。为保证侧隙要 求，需用中心距允许偏差来控制中心距极限偏差。在齿轮 只是单向承载运转而不经常反转的情况下，最大侧隙不 是主要的控制因素，此时中心距允许偏差主要取决于对 重合度的考虑；对于控制运动用齿轮，确定中心距允许
偏 差必须考虑对侧隙的控制；当齿轮上的负载常常反向时，确定中心距允许偏差所考虑的因素有轴、机匣、轴承的偏 斜、齿轮轴线不共线、齿轮轴线倾斜、安装误差、轴承跳 动、温度影响、旋转体的离心伸胀等[^\
人2螺旋锥齿轮安装位置相对变化对于接触区的影响如果把小轮的安装距减小A//值，则大轮应按比例增 大安装距，以保持原节锥相切和一定的齿侧间隙，此时小 轮的模数大于大轮的模数，锥齿轮的模数是与节锥母线 成正比的，模数差值起因于A及值。在啮合点处，相当于小 轮的基节大于大轮的基节，也就是相当于小轮的压力角 减小了，因此小轮的接触区移向齿顶。由此可见，小轮安 装距减小，节锥顶点前进，相当于小轮的压力角减小，接
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触区移向小轮齿顶，反之效果相反。圆弧锥齿轮沿齿长上 各点的螺旋角是不相等的，大端螺旋角大，小端的较小， 所以安装距改变后，原来的齿轮中点已发生改变，接触区 自然沿齿长方向会发生变化。根据凸凹齿面的不同，其变 化方向也不同，当小轮安装距减小时，小轮实际啮合点 比理论中心螺旋角大，而大轮在实际啮合点比理论中心 螺旋角小，所以小轮凹面接触区移向齿项和和大端，凸面 则移向齿顶和小端[8~9]。
锥齿轮副接触印痕的研究 1.3.1接触印痕的形成基理
锥齿轮副的接触印痕分为动态、静态接触印痕。静态 接触印痕是安装好的齿轮副在轻微力的制动下运转后， 在齿轮工作面上得到的滚动接触痕迹。静态接触印痕用 于锥齿轮的加工和装配的检查，反映的是锥齿轮副综合 误差，可作为齿轮工作情况最直接的反映。
锥齿轮副的动态接触印痕在经过交付试车（加载） 后，在齿轮材料的弹性范围内动态印在原有的静态接 触印痕基础上扩展。一般情况下，沿齿线方向向大端扩展 较小端为多，扩展后的理想动态印是呈椭圆形，基本上 布满整个齿面但不跑出。对于锥齿轮接触印痕的调整是 传动系统装配工作的核心内容[1()]。1.3.2静态接触印痕的性状分析
接触印痕的特性包括形状、位置、大小三方面要求， 理想的接触印痕应呈椭圆形，应不超出锥齿轮的齿面(即 在大端和小端之间），印均匀、形状饱满，无断裂带、不 呈条状、点状、柱状形态。此状态说明齿轮啮合间隙和接 触部位符合技术要求，是理想的安装位置[11]。
大载荷的锥齿轮静态接触印痕的理想状态应如图2 所示，在实际着中如果能达到图3的状态也是允许的。 1.3.3动态接触印痕的性状分析
经过工厂试车后，动态的接触印痕一般会在原静态 接触印痕的基础上进行扩展，而正常的动态扩展应呈现 椭圆形，如图4所示，且不会超出齿面。静态接触印痕和动态接触印痕不是相互独立的，两 者之间存在内在的关联。动态接触印痕是产品最终交付 验收的依据，静态接触印痕是为保证动态接触印痕而确 定的参考值。静态接触印痕的调整不是最终目的，最终目 的是获得的齿轮加载后相啮合齿的接触范围——动态接
触印痕是否合格，接触印痕调整工作的目的只是为了根
据静态和动态之间的关系来控制动态接触印痕，使之能 满足锥齿轮副工作中啮合范围的要求。2接触印痕的调整方法 2.7接触印痕的调整方法
锥齿轮在安装的过程中，所能进行的调整是沿轴向 移动大轮或小轮的安装距，因存在着综合累积误差，一般 采用调整垫片的调整方法，通过对垫片的调整获得所需
的安装距，来消除锥齿轮副
ggtv5及装配机匣的轴向公差累 积的影响[12_13]。
单个锥齿轮给了安装 距，可据此算出两个调整垫 的厚度，从而使齿面获得清 晰的接触斑痕。但在实际工 作中，由于机匣等零部件的 加工公差和轴承、齿轮轴的的公差累积，根据安装距计算 出的调整垫厚度调整的静态接触印痕与设计要求相差甚 远，而且实际操作起来非常困难，即装配和加工的接触印 痕很难完全一致，所谓调整接触印痕的难点即在于此。鉴 于此种情况我们探讨最佳接触印痕并以此作为加工接触 印痕更有意义，使装配难度在一定程度上降低。
在没有安装规等一些辅助测具而无法测出实际安装 距的情况下，根据齿轮生产厂家提供的轮齿侧隙及理论 安装距试装，给从动锥齿轮一定的制动力，转动主动锥齿 轮，或对滚，而使大、小锥齿齿面上获得静态状态下互相 啮合的印痕，与设计规定的印痕要求相对照。因是无负载 的情况，所以首先应保证齿面应有尽可能大的接触面积， 这将增加齿面的耐久性，但接触面积过大，往往会减小可 调整性，且工作后印记易超出齿面，因此调到齿长一半即 可；其次要保证印痕应在齿面的正确位置[14]。
实际调整中的做法是工作者根据经验选用一定厚度 的调整垫试装，再根据实际静态接触印痕的情况及轮齿 侧隙按一定的比例改变调整垫厚度，反复调整，直至合格 为止，同时要保证齿隙合格。
2.2螺旋锥齿轮印痕的基本变化规律
增大小轮安装距，小轮无论左旋或右旋，印痕都移向 齿根，同时凹面移向小端、凸面移向大端。移入大轮保证 齿侧隙减小小轮安装距，小轮无论左旋或右旋，印痕 都移向齿顶，同时凹面移向大端、凸面移向小端，移出大 轮保证齿侧隙。大轮相配合齿面齿高方向变化相同，齿宽 方向变化相反。
动态印痕调整零件制造误差与装配误差的存在，导致静态印痕调 整合格后，齿轮动态印痕发展未必理想，即动态印痕需要 进一步调整。
调整方式1：齿轮加工合格的情况下，重新配对着检 查，通过调整调整垫厚度调整齿轮安装距，从而获得理想印 痕；调整方式2：安装距计算正确的情况下，修理齿轮。3不正确印痕情况介绍
由于齿轮轮齿加工方法的局限性，造成有些齿轮在工 作初期可能会出现对角接触印痕，实践证明，不太严重的 对角接触，对于齿轮传动质量并无太大影响，经过一个阶 段载荷下的磨合，对角接触可自行消除，但应尽量消除或 减小对角接触情况的发生，以提髙齿轮传动精度。内对角： 在齿的凸面上自大端齿项走向小端的齿根，凹面上自大端 齿根走向小端的齿项；外对角：在齿的凸面上自大端齿根 走向小端的齿顶，凹面上自大端齿顶走向小端的齿根。
齿轮一侧面上的印痕在齿顶，另一侧面上的印痕在 齿根(顶根接触），且小轮位于正确的安装距上，侧隙合 格；如果轮齿一侧面上的印痕在小端，另一侧面上的印 痕在大端；如果大小轮齿两侧面印痕都(下转第148页）
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图7带压拖动压裂施工工序
吊卡上，关闭卡瓦闸板防喷器；若漏液量较小，安装旋塞 阀(处于打开状态），关闭旋塞阀。若液量大，无法控制时， 用剪切闸板剪切油管，协商下步措施。
油管上顶移动，快速(3 s )关闭卡瓦闸板防喷器；发现 环形防喷器密封失效，快速关闭半封闸板、卡瓦闸板防喷 器，对环形防喷器维修。3结语
双封单卡拖动压裂工艺分层改造的目的性、可控性 强，为单簇多段精细改造油藏提供了重要方法。带压拖动 压裂井口在21 MPa 以内带压拖动油管可靠性高，压控循 环阀作为油管防喷工具，可靠性高，极大地提高了双封单 卡压裂工艺的施工效率，预计可实现一天改造2〜4层。压裂管柱承压髙、解封可靠、排量可达到10 mVmin ，为水平 井多段压裂、老井重复压裂提供了基础。建议加强完善施 工工艺流程及突发问题应急快速处理能力，实现标准化 施工流程为推广提供基础。建议研发适合老井重复压裂、 水平井多段改造软件，考虑裂缝间干扰、裂缝间距、位置 等对产量的影响，提高压裂效果。
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(责任编辑张立明）
作者简介：张鹏（
1981—)，男，硕士，工程师，主要从事酸化、压裂、注
水井下工具及工艺管柱的研究及技术服务工作。
收稿日期：
2017-07-15浅卡
观测值
(上接第145页）
出现在小端或大端且侧隙值合格。如有上述现象，则一般说明锥齿轮制造不正确，装配时无法通过安装距进行调整，应更换齿轮。4结论齿轮传动系统是非常复杂的机械系统，齿轮的装配调整关系到传动系统的工作质量，是降低振动、噪声的关键工序，通过分析印痕的形状，确定调整的方案及故障的原因，需要操作者及技术人员有丰富的理论和实践经验，从而达到操作的简单、迅速、易行、适合性。
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(责任编辑张立明）
作者简介：王莹（
1986—），女，硕士，工程师，从事直升机主减速器装
配方面工作。
收稿日期:2017-03-08
148 2018 年第 3 期网址:www.jxgcs 电邮：
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