2.1.Вибір матеріалу колеса

Матеріал, з якого виготовляють зубчасте колесо, повинен забезпечувати дотичну та згинальну міцність зубців. Дотична міцність визначається тільки твердістю поверхні матеріалу, але згинальна залежить також від твердості серцевини колеса. Найкращим матеріалом, який відповідає вищезазначеним вимогам, є термічно оброблена сталь.

Залежно від твердості, що надається термообробкою, сталеві зубчасті колеса розділяють на дві групи: колеса з твердістю НВ<350, нормалізовані та поліпшені; і колеса з твердістю НВ>350, загартовані, цементовані, азотовані і т.ін.

Ці групи також розрізняються за технологією нарізування і остаточної обробки зубців, за їх здатністю до навантаження та до припрацювання.

Колеса з твердістю матеріалу НВ<350 нарізаються після остаточної термообробки. Перевагою коліс цієї групи є більш проста технологія виготовлення {високої точності їх можна досягти без застосування дорогих обробних операцій: шліфовки, притирки та ін.), кращі припрацювання та сприймання ударних навантажень. Твердість коліс цієї групи залежить від їх розмірів. При малих розмірах (d < 150 мм) її можна доводити до НВ 300...350, при більших (d < 700 мм) - до НВ 220...280. Це пов'язано з необхідністю забезпечувати достатню стійкість інструмента та потрібну точність, оскільки затуплення інструмента у процесі нарізування призводить до порушень у геометрії зачеплення.

Для кращого припрацювання зубців, а також з метою підвищення надійності та здатності до навантаження передачі твердість шестірні має бути вищою за твердість колеса, тобто слід дотримуватись умови

НВ₁- НВ₂ > 40...50.

Твердість робочих поверхонь коліс другої групи HRC 40...63, що дозволяє значно підвищувати навантажувальну здатність передачі," проте технологія їх виготовлення складніша (необхідні шліфування робочих поверхонь після загартування, обкатка передачі із застосуванням спеціальних паст) і вони гірше сприймають різкі зміни навантаження - ефективний коефіцієнт концентрації напруги при згинанні для загартованих зубців вище. Для усіх колю другої групи твердість приймається однаковою.

Вибір марки сталі та виду термообробки коліс визначається умовами роботи механізму, вимогами до нього (обмеження габаритів, підвищення довговічності та ін.), а також характером виробництва.

В індивідуальному та дрібносерійному виробництві коліс, а також при виготовленні їх для редукторів загального призначення та в багатьох інших випадках орієнтуються на зубчасті колеса першої групи.

Виготовлення зубчастих коліс високої твердості (другої групи), що підлягають обробним операціям після термічної обробки, доцільне в масовому та крупносерійному виробництві, так як тільки за умов масового випуску коліс відшкодовуються витрати на обладнання, інструмент та пристосування, необхідні для обробних операцій.

За даними проекту раціональним є використання редуктора загального призначення. Порівняно невеликі його розміри та невисоку вартість забезпечать колеса, виготовлені із сталі з середніми механічними характеристиками, Сталь для шестірні має бути міцнішою, оскільки її зубці входять у зачеплення за один оберт колеса в разів більше.

Матеріал вибираємо за табл. 4 у додатку.

Матеріал шестірні: сталь 40Х, термообробка забезпечує поліпшення її характеристик до твердості: НВ=246...280; 1000 МПа; = 800 МПа.

Матеріал колеса: сталь 45, термообробка — з метою доведення його твердості до значень НВ=192...240; =750 МПа; =450 МПа.