книги / Расчет зубчатых и червячных передач. Цилиндрические зубчатые передачи

ГОСТ 977—65 и других пли выполняют колеса из чугуна с кованым стальным бандажом.

При поверхностной твердости зубьев НВ^З&О рекомендуется назначать такие сочетания марок сталей и такую термическую

и термохимическую обработку, чтобы поверхностная твердость зубьев шестерни превышала поверхностную твердость зубьев ко­ леса на 25—70 НВ. В этом случае обеспечивается хорошая при­ работка зубьев шестерни и колеса н почти одинаковая стойкость рабочих поверхностей зубьев. При НВ>350 зубчатые колеса либо выполняют с менее значительным перепадом твердости (порядка 25—30 НВ), либо поверхностную твердость зубьев шестерни и ко­ леса принимают одинаковой.

В спязи с особенностями технологии изготовления стальные зубчатые колеса можно разделить на две группы:

]) зубчатые колеса, нарезаемые после окончательной термооб­ работки;

2) зубчатые колеса, нарезаемые до окончательной термообра­ ботки.

Поверхности ал твердость зубьев колес первой группы НВ^ЗЬО. Зубья при такой твердости материала нарезаются обычными спо­ собами. Поэтому окончательная термическая обработка колес, осу­ ществи лсмая до дорезания зубьев, не вносит искажения в размеры зацепления. Но такие предельные значения твердости, как ИВ = 320...350, назначаются только для малогабаритных зубчатых колес с г/^300 мм, г. е.. как правило, для шестерен, поскольку на­ резание крупных колес из материала с такой твердостью связано со значительной затратой времени и 'возникновением больших погрешностей л зацеплении из-за затупления инструмента в про­ цессе нарезания. Часто встречающиеся и практике значения твер­ дости зубчатых колес рассматриваемой группы IIВ-200—280. Указанные значения твердости достигаются с помощью улучшения (закалки с пысохнм отпуском) или нормализации (нагревания с охлаждением на воздухе) при использовании сталей с содержа­ нием углерода 0,3—0,5% (например, качественные углеродистые стали марок 40, 45,50, 55. 50Г поГОСТ 1060—74 и легированные — марок 35Х, 40Х, 45,4, 40ХН, 35ХМА, ЗОХНЗМ н лр.)

Поверхностная твердость зубьев колес второй группы НВ>350. Нарезание зубьев из материала с такой твердостью обычными спо­ собами невозможно, и поэтому окончательная термическая обра­ ботка зубьсБ производится после чистового нарезаиня. Искажение формы зубьев, которое возникает в результате термической обра­ ботки, исправляется шлифованием пли обкаткой с применением

специальных паст.

Объемная закалка — наиболее простой способ получения вы­ сокой твердости зубьев. При этом зуб становится твердим по все­ му объему. Для объемной закалки попользуют углеродистые и легированные стали со средним содержанием углерода 0,35—0,5% (стали 45, 40Х, 40ХН и т.д.). Твердость на поверхности зуба 45— 55 ИКС.

31

Недостатками объемной закалки являются коробление зубьев н необходимость последующих отделочных операций; понижение изгибкой прочности при ударных нагрузках. В настоящее время объемную заколку во многих случаях заменяют поверхностными термическими и термохимическими видами обработки, которые обеспечивают высокую поверхностную твердость (высокую кон­ тактную прочность) при сохранении вязкой сердцевины зуба (вы­ сокой пзгибной прочности прн ударных нагрузках).

Цементация (насыщение углеродом поверхностного слоя с последующей закалкой) является длительным и дорогим процессом. Однако она обеспечиваег очень высокую твердость (58—63 НЕ$С), При закалке после цементации форма зуба искажается, л поэтому требуются отделочные операции. Для цементации применяют низхоуглероднетые стали простые (например, сталь 15 и 20) и леги­ рованные (например, 20Х, 12ХНЗА и др.). Легированные стали обеспечивают повышенную прочность сердцевины зубьев и этим предохраняют продавлиламне хрупкого поверхностного слоя при перегрузках. Глубина цементации около 0,1—0,15 от толщины зуба, но не более 1,5—2 мм-

При цементации хорошо сочетаются весьма высокие контактная и нэгибнвя прочности. Ее применяют в зубчатых колесах, где их масса н габариты оказывают решающее влияние на технико-эко- нонпческне и эксплуатационные показатели машины- (авиация, наземный транспорт н т.д.).

Поверхностная закалка токами высокой частоты {т. в. ч.) или пламенем ацетиленовом горелки обеспечивает поверхностную твердость 48—54 НЕС и применима для сравнительно крупных зубьев (м > 5 мм). В мелкомодулыгых колесах возникает опас­ ность сквозного прокаливания зубьев, что вызывает повышенную хрупкость зубьев и их коробление. Однако при относительно тон­ ком поверхностном закаливании искажение формы зубьев от ко* -роблення незначительно.

Между тем без дополнительных отделочных операций трудно обеспечить степень точности выше 8-П. Закалка т. в. ч. требует при­ менения специального оборудования и строгого соблюдения ре­ жимов термообработки. Стоимость обработки т. в. ч. значительно возрастает с увеличением размеров колес. Поэтому большие ко­ леса чаще закаливают с нагревом ацетиленовым пламенем. Для поверхностной закалки используют стали 40Х, 40ХН, 45 и др.

Азотирование (насыщение поверхностного слоя азотом) обес­ печивает не меньшую твврдость, чем при цементации, малая тол­ щина твердого слоя (около ОД—0,6 мм) делает зубья чувстви­ тельными к перегрузкам и непригодными в условиях повышенного абразивного износаКоробление при азотировании сравнительно невелико. Поэтому такой вид термообработки целесообразно при­ менять в тех условиях, когда возникают трудности при шлнфова-

ннн зубьев (например, колеса с внутренним зацеплением). Для азотируемых колес применяют молибденовую сталь, например, 38ХВФЮА, 38ХЮА и др. Заготовку зубчатого колеса, предназна-

32

Т аблица В.!

Примеры сочетания материалов, применяемых для изготовления шестерен и колес зубчатых передач

40ГЛ

П р и м е ч а н и е . В обозначении марок сталей первые цифры указыпают содержание углерода п сотых долях процента*, леги­ рующие эЛСМСПТЫ Г — марганец, М — молибден, Н — никель, С — кремний, Т — титан, X — хром, 10 — алюминий; цифры после <5ухпы__процент содержании Оттого элемента. если оно превышает 1%. Обозначение виш1№хачсспсииых легированных сталей

дополняется буквой А; стального литья — буксой Л в конце.

Табл к и а 3.2

Механические свойства некоторых млтсриллда, применяемых для изготовления зубчатых колес