2.4 Конструкция зубчатых колес

Конструкция зубчатых колес зависит от их размеров, материала, технологии изготовления и эксплуатационных требований.

Шестерни малых размеров, у которых диаметр окружности впадин зубьев близок к диаметру вала, выполняются за одно целое с валом (вал-шестерня) (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Цилиндрические и коническая вал-шестерни.

Колеса, допускающие посадку на вал, как правило, делаются насадными. Это дает возможность подбирать различные, наиболее подходящие материалы и термообработку для вала и колеса, упрощают технологию изготовления этих деталей, и позволяет после износа зубьев колеса производить его замену, сохраняя вал.

Шестерни небольшого диаметра (D  200 мм) обычно изготовляются из круглого проката ( 150 мм), кованных или штампованных заготовок в виде сплошного диска или с выступающей ступицей и др. (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Цилиндрические и коническая шестерни.

Колеса средних размеров (D  600 мм) изготовляются из поковок, штампованных или литых заготовок и большей частью имеют дисковую конструкцию (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Конструкция зубчатых колес.

Зубчатые колеса больших размеров можно изготовлять цельнолитыми, с одним или двумя параллельными дисками, подкрепленными ребрами, или со спицами крестовидного, таврового, двутаврового, овального или другой формы сечения (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Цельнолитые цилиндрические зубчатые колеса.

При использовании высококачественных сталей для изготовления зубчатого венца, в целях экономии, колеса могут выполняться бандажированными (посадка с гарантированным натягом) или сборными (на призонных болтах, с помощью сварки или клея) (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Бандажированное и сборные цилиндрические зубчатые колеса.

2.5 Способы нарезания зубьев

Нарезание зубьев зубчатых колес можно производить методом копирования или методом огибания (обкатки).

По методу копирования впадина между зубьями образуется инструментом (дисковой фрезой (рис. 2.8а), пальцевой фрезой (рис. 2.8б), протяжкой, шлифовальным кругом), имеющим профиль впадины. Точность этого метода, особенно по шагу – пониженная. Метод копирования применяют для обработки крупномодульных шевронных колес, для нарезания и для шлифования колес в массовом производстве, а также в условиях ремонтных мастерских. Для нарезания колес с разным числом зубьев необходим комплект инструмента каждого модуля из 8…26 шт.

Методом копирования получают зубчатые колеса пониженной (9-ой) степени точности (см. ниже п. 2.6 «Нормы точности») без дополнительных отделочных операций. Колеса средней (8-ой) степени точности дополнительно отделываются или притираются в паре.

а	б	в	г
Рис. 2.8. Способы нарезания зубьев

Основное применение имеет метод огибания. По этому методу зубья нарезают инструментом в виде рейки-гребенки (рис. 2.8в), червячной фрезы (рис. 2.8г) или шестерни-долбяка. Нарезание происходит в процессе принудительного зацепления инструмента с заготовкой на зубофрезерном станке. Инструменту дополнительно сообщается движение, обеспечивающее резание.

Метод огибания дает непрерывный процесс нарезания, что обеспечивает повышенную производительность и точность по сравнению с методом копирования. Метод огибания позволяет использовать для нарезания колес, а также долбяков, реечный инструмент с прямолинейным профилем.

Методом огибания изготавливают колеса 6 – 8 степени точности.

Высокоточные зубчатые колеса (6-ой степени точности) подвергают отделочным операциям: шлифованию, шевингованию, притирке. Эти же отделочные операции рекомендуются для сырых колес и обязательны для каленых зубчатых колес 7-ой степени точности. Закаливаемые зубчатые колеса средней (8-й) степени точности обычно только шлифуются.

Кроме нарезания применяют также метод накатывания зубьев, который повышает их прочность на 15-20 %.