25Материалы и термическая обработка зубчатых колес

Для получения высокой контактной прочности зуба применяются материалы, которые могут быть подвергнуты термической обработке – в основном стали. Марка стали, вид термической обработки, механические характеристики – должны соответствовать эксплуатационным требованиям передачи.

Для изготовления зубчатых колес применяют следующие материалы:

- сталь углеродистую обыкновенного качества марок Ст5, Ст6; качественную сталь марок 35, 40, 45, 50, 55; легированную сталь марок 12ХНЗА, 30ХГС, 40Х, 35Х, 40ХН, 50Г; сталь 35Л, 45Л, 55Л;

- серый чугун марок СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ40, высококачественный чугун марок ВЧ50-2, ВЧ45-5;

- неметаллические материалы (текстолит марок ПТК, ПТ, ПТ-1, лигнофоль, бакелит, капрон и др.).

В зависимости от вида изделия, условий его эксплуатации, требований к габаритным размерам и квалиметрическим характеристикам, выбирают материалы зубчатых колес и необходимую термообработку.

На практике применяют следующие варианты химико – термической обработки (Т.О.):

I – группа – мягкие зубчатые колеса, Т.О. колес – улучшение , твердость зуба шестерни 269…302НВ, а колеса – 235…262НВ. Марка стали 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ и др.

Зубья колес из улучшаемых сталей хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению, но имеют ограниченную нагрузочную способность. Применяют в единичном производстве в слабо- и средненагруженных передачах. Можно рекомендовать для быстроходной ступени в многоступенчатых редукторах при необходимости обеспечения жесткости вала.

II – группа – зубчатые колеса средней твердости, при этом термообработка шестерни закалка ТВЧ, а Т.О. колеса улучшение. Применяется вышеуказанные марки стали, а твердость зуба шестерни 45…50 HRC_Э, колеса как и указанных выше.

III – группа – зубчатые колеса твердые Т.О. одинаковая – улучшение и закалка ТВЧ. Твердость зуба шестерни 48…53HRC_Э, а колеса – 45…50HRC_Э, марка стали как и указанных выше.

IV – группа – так же колеса с твердыми зубьями, Т.О. шестерни – улучшение, цементация и закалка. Материалы шестерни – стали марок 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХН3А и др. Т.О. колеса – улучшение и закалка ТВЧ, твердость поверхности 45…50HRC_Э.

V – группа – Т.О. колеса и шестерни – улучшение, цементация и закалка, твердость поверхности 56…63 HRC_Э. Марка стали 20Х, 20ХН2М, 18ХН4В2М, 18ХГТ, 18ХГМ, 12ХН3А и др. При цементации, как и при закалке, теряются 2 степени точности, а именно 2/3 при технологической операции и 1/3 при закалке, поэтому требуются доводочные операции, такие как шлифование, шевингование и фланкирование и т.д.

26 Точность изготовления зубчатых колес

Точность один из основных показателей зубчатого колеса. Точность – это степень соответствия (в пределах допуска) показателям.

Различают: 1) Кинематическую точность - характеризуется погрешностью углов поворота колес за один оборот колеса.

2) Плавность работы передач. Определяется ошибками шага и профиля зуба.

3)Пятно контакта зуба – характеризуется концентрацией нагрузки на зубьях.

4) Боковой зазор между неработающими поверхностями зуба для предотвращения заклинивания.

5) Шероховатость поверхности нормы точности регламентированы ГОСТ 1643-81.

Точность изготовления зубчатых передач регламентируется ГОСТ 1643 — 81, который предусматривает 12 степеней точности. Каждая степень точности характеризуется тремя показателями: 1) нормой кинематической точности, регламентирующей наибольшую погрешность передаточного отношения или полную погрешность угла поворота зубчатого колеса в пределах одного оборота (в зацеплении с эталонным колесом); 2) нормой плавности работы, регламентирующей многократно повторяющиеся циклические ошибки передаточного отношения или угла поворота в пределах одного оборота; 3) нормой контакта зубьев, регламентирующей ошибки изготовления зубьев и сборки передачи, влияющие на размеры пятна контакта в зацеплении (распределения нагрузки по длине зубьев). Примечание Степень точности выбирают в зависимости от назначения и условий работы передачи. Наибольшее распространение имеют 6, 7 и 8-я степени точности (табл. 8.2). Таблица 8.2 Степень точности, Окружная не ниже скорость, м/с, не более прямо-зубая косо-зубая 15 30 Высокоскоростные передачи, механизмы точной кинематической связи— делительные отсчетные и τ п. 10 15 Передачи при повышенных скоростях и умеренных нагрузках или при повышенных нагрузках и умеренных скоростях 6 10 Передачи общего машиностроения, не требующие особой точности 2 4 Тихоходные передачи с пониженными требованиями к точности

6 (высокоточные) 7 (точные) 8 (средней точ¬ности) 9 (пониженной точности) Стандарт допускает комбинацию степеней точности по отдельным нормам. Например, для тихоходных высо- конагруженных передач можно принять повышенную норму контакта зубьев по сравнению с другими нормами, а для быстроходных малонагруженных — повышенную норму плавности и т. п. Во избежание заклинивания зубьев в зацеплении дол¬жен быть боковой зазор. Размер зазора регламентируется видом сопряжения зубчатых колес. Стандартом предусмот¬рено шесть видов сопряжения: Η—нулевой зазор; Ε— малый зазор; С и D — уменьшенный зазор; В—нормальный зазор; А — увеличенный зазор. При сопряжениях Я, Ε и С тре¬буется повышенная точность изготовления. Их применяют для реверсируемых передач при высоких требованиях к кинема¬тической точности, а также при наличии крутильных колебаний валов. Стандарт устанавливает также допуски на межосе¬вые расстояния, перекос валов и некоторые другие параметры.

Конические зубчатые передачи