загрузка...
загрузка...
На головну

Короткі відомості про методи виготовлення зубчастих коліс, їх конструкціях, матеріалах

  1. HTML: Загальні відомості.
  2. Ii) публічний показ, виконання та повідомлення по дротах для загального відома перероблених або відтворених таким способом творів.
  3. Ii) публічний показ, виконання та повідомлення по дротах для загального відома перероблених або відтворених таким способом творів. 1 сторінка
  4. Ii) публічний показ, виконання та повідомлення по дротах для загального відома перероблених або відтворених таким способом творів. 2 сторінка
  5. Ii) публічний показ, виконання та повідомлення по дротах для загального відома перероблених або відтворених таким способом творів. 3 сторінка
  6. Ii) публічний показ, виконання та повідомлення по дротах для загального відома перероблених або відтворених таким способом творів. 4 сторінка
  7. Ii) публічний показ, виконання та повідомлення по дротах для загального відома перероблених або відтворених таким способом творів. 5 сторінка

Існують наступні способи виготовлення зубчастих коліс (Обробки зубів):

- Лиття (без подальшої механічної обробки зубів), для сучасних машин цей спосіб застосовують рідко;

- Накатка зубів на заготівлі (також без подальшої їх обробки);

- Нарізування зубів (т. Е. Зуби виходять в процесі механічної обробки заготовки).

Спосіб виготовлення зубчастих коліс вибирають в залежності від їх призначення і з технологічних міркувань.

Для окремих конструкцій машин в масовому виробництві застосовують спосіб накатки зубів. Можливі також штампування, протягування та. т. д. У цьому випадку форма інструменту повторює обриси западини зубів). У більшості ж випадків зубчасті колеса виготовляють нарізуванням.

Зуби нарізають, як правило, методами копіювання і обкатки. копіювання полягає в прорізуванні западин між зубами за допомогою тісковой (рис. 2) або палацовий (рис. 3) фрези.

Мал. 2. Нарізання зубів методом копіювання дисковою фрезою

Мал. 3. Нарізання зубів палацовий фрезою

Обробка зубів за методом обкатки проводиться інструментами обрисами, відмінними від обрисів нарізаються зубів, долбяком (рис.4 - зуб зовнішнього зачеплення, рис.5 - зуб внутрішнього зачеплення), черв'ячної фрезою (рис.6) або інструментальної рейкою (рис.7):

Перевагою методу обкатки (огинання) є те, що він дозволяє одним і тим же інструментом виготовляти колеса з зубами різне форми. Змінюючи відносне розташування інструменту та заготовки на верстаті, можна отримувати зуби різної форми і товщини (передачі зі зміщенням).

Обкатка в порівнянні зі способом копіювання забезпечує більшу точність і продуктивність.

Рис.4. Нарізування зубів зовнішнього зачеплення.

Рис.5. Нарізування зубів внутрішнього зачеплення


Рис.6. Нарізування зубів черв'ячної фрезою

Рис.7. Нарізування зубів інструментальної рейкою


Рис.8. Нарізування зубів конічного колеса

Для досягнення високої точності і малої шорсткості поверхні зубів після нарізування виробляється їх обробка.

Способи обробки зубів:

- Шліфування - проводиться методом копіювання або обкатки шліфувальним кругом;

- Шевінгування - виконується спеціальним інструментом шевер-шестернею або шевер-рейкою (обкативая обробляється колесо, шевер приводить до ладу зуби до необхідних точності і шорсткості поверхні);

- Притирання - проводиться за допомогою спеціального чавунного колеса (притирання), що знаходиться в зачепленні з оброблюваним колесом.

Залежно від способу отримання заготовки зубчасті колеса поділяють на литі (рис.9), ковані або штамповані, виготовлені механічною обробкою (Рис. 10), зварні (Рис.11).

Мал. 9. Лите зубчасте колесо

Мал. 10. Коване або штамповані


Мал. 11. Зварне зубчасте колесо колесо, механічно оброблене

Зубчасті колеса, у яких діаметр западин незначно перевищує діаметр валу в місці посадки зубчастого колеса, виготовляють за одне ціле з валом. Таку конструкцію (рис. 12) називають валом-шестернею. В інших випадках зубчасте колесо виконується окремо, після чого насаджується на вал.



Мал. 12. Вал-шестерня

Колеса діаметром менше 400 мм мають форму диска з виточками (див. Рис.9) або без виточок. Найчастіше ці колеса виготовляють з поковок. Колеса діаметром більше 400-500 мм виготовляють зі спицями (рис.13) різного перетину.




Мал. 13. Зубцювате колесо зі спицями

При конструюванні колеса найбільш важливою вимогою є його жорсткість. Основні співвідношення елементів зубчастих коліс в залежності від їх конструкції наведено в спеціальних довідниках.

Для економії високоміцних дорогих матеріалів виготовляють збірні конструкції - бандажірованного колеса (рис. 14). В цьому випадку зубчастий вінець колеса виготовляють з якісної сталі, а центральну частину роблять з менш дорогого матеріалу (наприклад, чавуну).


Мал. 14. Зубчастий вінець бандажірованного колеса

Для виготовлення зубчастих коліс застосовують такі матеріали:

- Сталь вуглецеву звичайної якості марок Ст5, Ст6; якісну сталь марок 35, 40, 45, 50, 55; леговані сталі марок 12ХНЗА, 30ХГС, 40Х, 35Х, 40ХН, 50Г; сталь 35Л, 45Л, 55Л;

- Сірий чавун марок СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ40, високоякісний чавун марок ВЧ50-2, ВЧ45-5;

- Неметалеві матеріали (текстоліт марок ПТК, ПТ, ПТ-1, лігнофоль, бакеліт, капрон та ін.).

Практикою експлуатації та спеціальними дослідженнями встановлено, що навантаження, що допускається по контактної міцності зубів, визначається в основному твердістю матеріалу. Високу твердість у поєднанні з іншими характеристиками, а отже, малі габарити і масу передачі можна отримати при виготовленні зубчастих коліс з сталей, підданих термообробці. Сталь в даний час - основний матеріал для виготовлення зубчастих коліс і особливо для зубчастих коліс високонавантажених передач (табл.1).

Таблиця 1. Механічні властивості сталей

 Марка сталі  Термообробка  Толщінаілідіаметр, мм  твердість , МПа , МПа
 поверхні (НВ) або HRC  серцевини (НВ) або HRC
 Ст. 5  гарячекатаний - - -  500 ... 640  260 ...
 нормалізаціяулучшеніеулучшеніе і закалкаоб'ем  Любая80 / 12550 / 80до (20) 50 -  180 - 206 235 - 262 268 - 302 230 - 260  820 (920)  640 (730)
 20Х  Нормаліз.Ц. 3.0.2000С  До 100до 60  56 ... 60  - -
 18Х ГТ  Ц. 3.0.2000СЦ. 3.0.1800С  Образцидо 160  -58 ... 62  -> (240)
 25Х ГТ  Ц. 3.0.2000СЦ. 3.0.1900С  Образцидо 40  -58 ... 62  -30 ... 45 - -
 12ХНЗА  Ц. 3.0.1800СЦ. 3.0.2000С  до 100  58 ... 6356 ... 62  (300) (250)
 25Х ГМ  Н. 3.0.2000СЦ. 3.0.1900С  Образци40 ... 75  -58 ... 61  -> (250) - -
 40Х  Нормаліза.улучшеніеУлучшеніеУ + 3 ТВЧ3.0.5600С3.0.2000С  до 100до 200до 125до 125до 20  (170 ... 220) - -45 ... 50 - -  - (235 ... 260) (270 ... 300) (270 ... 300) -> 46
 40Х Н  Нормаліз.улучшеніеУлучшеніе3. 0. 6500С3. 0. 1700С3. 0. 2200С  до 700200/315125 / 200до 40до 500  - - - -> 4648 ... 54  - - (270 ... 300) - - - - -
 35ХГСА  3. 0. 6500С3. 0. 2400С3. ТВЧ0. 2000С  до 100до 30до 100  -44 ... 52> 48  (250 ... 300)> 44 - - -
 38Х2МЮА  3. 0. 6400САзотірован. -  -850 ... 1000  - - - -

 

Таблиця 2

   твердість  матеріал  зауваження
 Поліпшення (гарт до малої твердості)  Нb = 260-300  Ст.40Ст.45Cт.40XСт.45Х і ін.  Остаточна нарізка зубів після термообробки щоб уникнути викривлення
 загартування  HRC = 40-50  Ст.40ХСт.40ХН і ін.  Необхідне шліфування зубів по профілі для усунення викривлення
 Цементація і гарт  HRC = 56-63  Ст.20ХСт.18ХГТСт.12ХНЗАСт.20ХНЗАСт.18ХНЗА  Остаточна обробка зубів до термообробки. Викривлення невелика.
 загартування ТВЧ  НRC = 50-60  Ст. 45Ст.40Х  Тільки для великих шестерень з модулем> 8

Найважливішими критеріями працездатності зубчастих коліс приводів є об'ємна міцність зубів і зносостійкість їх активних поверхонь. Здатність навантаження добре змазаних поверхонь обмежується опором викришування. Для зменшення витрат матеріалів призначають високу твердість, що труться.

Несуча здатність зубчастих передач з контактної міцності тим вище, чим вище поверхнева твердість зубців. Підвищення твердості в два рази дозволяє зменшити масу редуктора приблизно в чотири рази.

Залежно від твердості (або термообробки) сталеві зубчасті, колеса поділяють на дві основні групи: твердістю Н <350 НВ - зубчасті колеса, нормалізовані або поліпшені; твердістю Н> 350 НВ - з об'ємною загартуванням, загартуванням ТВЧ, цементацией, азотуванням і ін. Ці групи різні за технологією, здатності навантаження і здатності до заробляння.

Твердість матеріалу Н <350 НВ дозволяє виробляти чистове нарізування зубів після термообробки. При цьому можна отримувати високу точність без застосування дорогих оздоблювальних операцій (шліфування, притирання і т. П.). Колеса цієї групи добре прірабативаются і не схильні до крихкого руйнування при динамічних навантаженнях. Для кращої підробітки зубів твердість шестерні рекомендують призначати більше твердості колеса не менш ніж на 10 ... 15 одиниць:

H1 > H2 + (10 ... 15) HB

Технологічні переваги матеріалу при Н <350 НВ забезпечили йому широке поширення в умовах індивідуального і дрібносерійного виробництва, в мало- і средненагруженних передачах, а також в передачах з великими колесами, термічна обробка яких утруднена.

При Н> 350 НВ (друга група матеріалів) твердість виражається зазвичай в одиницях Роквелла- HRC (1HRC = 10 HB).

Спеціальні види термообробки дозволяють отримати твердість Н = (50 ... 60) HRC. При цьому допустимі контактні напруги збільшуються до двох разів, а здатність навантаження передачі-до чотирьох разів у порівнянні з нормалізованими або поліпшеними сталями. Зростають також зносостійкість і стійкість проти заїдання.

Об'ємна гарт - найбільш простий спосіб отримання високої твердості зубів. При цьому зуб стає твердим по всьому об'єму. Для об'ємної гарту використовують вуглецеві і леговані стали з середнім вмістом вуглецю 0,35 ... 0,5% (стали 45, 40Х, 40ХН і т. Д.). Твердість на поверхні зуба 45 ... 55 HRC.

Недоліки об'ємної гарту: викривлення зубів і необхідність подальших оздоблювальних операцій, зниження згинальної міцності при ударних навантаженнях (матеріал набуває крихкість); обмеження розмірів заготовок, які можуть сприймати об'ємну загартування. Останнє пов'язано з тим, що для отримання необхідної твердості при загартуванню швидкість охолодження не повинна бути нижче критичної. Зі збільшенням розмірів перетинів деталі швидкість охолодження падає, і якщо її значення буде менше критичної, то виходить так звана м'яка гарт. М'яка гарт дає знижену твердість.

Об'ємну загартування в багатьох випадках замінюють поверхневими термічними і хіміко-термічними видами обробки ,, які забезпечують високу поверхневу твердість (високу контактну міцність) при збереженні в'язкої серцевини зуба (високої згинальної міцності при ударних навантаженнях).

Поверхневе загартування струмами високої частоти або полум'ям ацетиленового пальника забезпечує Н = (48 ... 54) HRC і може бути застосована для порівняно великих зубів (m> 5 мм). При малих модулях небезпечно прожарювання зуба наскрізь, що робить зуб тендітним і супроводжується його викривленням. При відносно тонкому поверхневому загартуванні зуб спотворюється мало. І все ж без додаткових оздоблювальних операцій важко забезпечити ступінь точності вище 8-й. Загартування ТВЧ вимагає спеціального устаткування і суворого дотримання режимів обробки. Вартість обробки ТВЧ значно зростає зі збільшенням розмірів коліс. Для поверхневого гартування використовують стали 40Х, 40ХН, 45 і ін.

Цементація (насичення вуглецем поверхневого шару з наступним загартуванням) - тривалий і дорогий процес. Однак вона забезпечує дуже високу твердість (58 .... 63HRC). При загартуванню після цементації форма зуба спотворюється, а тому потрібні оздоблювальні операції. Для цементації застосовують низьковуглецеві стали прості (сталь 15 і 20) і леговані (20Х, 12ХНЗА і ін.). Леговані стали забезпечують підвищену міцність серцевини і цим оберігають продавлювання крихкого поверхневого шару при перевантаженнях. Глибина цементації близько 0,1 ... 0,15 від товщини зуба, але не більше 1,5 ... 2 мм.

При цементації добре поєднуються дуже високі контактна і изгибная міцності. Її застосовують у виробах, де маса і габарити мають вирішальне значення (транспорт, авіація і т. П.).

Нітроцементація - насичення вуглецем в газовому середовищі. При цьому в порівнянні з цементацією скорочуються тривалість і вартість процесу, - зміцнюється тонкий поверхневий шар (0,3 ... 0,8 мм) до 60 ... 63 HRC, викривлення зменшується, що дозволяє позбутися від подальшого шліфування. Нітроцементація зручна в масовому виробництві і отримала широке застосування в редукторах загального призначення, в автомобілебудуванні та інших галузях - матеріали 25ХГМ, 25ХГТ і ін.

Азотування (насичення поверхневого шару азотом) забезпечує не меншу твердість, ніж при цементації.

Мала товщина твердого шару (близько 0,1 ... 0,6 мм) робить зуби чутливими до перевантажень і непридатними для роботи в умовах підвищеного абразивного зносу (наприклад, поганий захист від забруднення). Ступінь викривлення при азотуванні мала. Тому цей вид термообробки особливо доцільно застосовувати в тих випадках, коли важко виконати шліфування зубів (наприклад, колеса з внутрішніми зубами). Для азотіруемих коліс застосовують молибденовую сталь 38ХМЮА або її замінники 38ХВФЮА і 38ХЮА. Заготівлю зубчастого колеса, призначеного для азотування, піддають поліпшенню в цілях підвищення міцності серцевини ..

При відсутності абразивного зносу доцільно застосовувати так зване м'яке азотування на глибину 10 ... 15 мкм. Воно значно простіше, забезпечує мінімальне викривлення і дозволяє отримувати зуби 7-го ступеня точності без оздоблювальних операцій. Для м'якого азотування застосовують поліпшені хромисті стали типу 40Х, 40ХФА, 40Х2НМА.

Як було відзначено, висока твердість зубів значно підвищує їх контактну міцність. У цих умовах вирішальною може виявитися не контактна, а изгибная міцність. Для підвищення згинальної міцності високотвердих зубів рекомендують проводити зміцнення галтелей шляхом дробильноструменевого наклепу, накатки і т. П.

Залежно від способу отримання заготовки розрізняють литі, ковані, штамповані колеса і колеса, виготовлені з круглого прокату. Сталеве лиття має зниженою міцністю і використовується зазвичай для коліс великих розмірів, що працюють в парі з кованої шестернею.

Залежно від виду вироби, умов його експлуатації, вимог до габаритних розмірів і квалиметрическим характеристикам, вибирають матеріали зубчастих коліс і необхідну термообробку.

На практиці застосовують такі варіанти хіміко - термічної обробки (Т. О.):

I - група - М'які зубчасті колеса, Т. О. коліс - поліпшення, твердість зуба шестерні 269 ... 302НВ, а колеса - 235 ... 262НВ. Марка стали 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ та ін.

Зуби коліс з поліпшуються сталей добре прірабативаются і не схильні до крихкого руйнування, але мають обмежену здатність навантаження. Застосовують в одиничному виробництві в слабо-і средненагруженних передачах. Можна рекомендувати для швидкохідної щаблі в багатоступеневих редукторах при необхідності забезпечення жорсткості вала.

II - група - Зубчасті колеса середньої твердості, при цьому термообробка шестерні гарт ТВЧ, а Т. О. колеса поліпшення. Застосовується вищевказані марки стали, а твердість зуба шестерні 45 ... 50 HRCЭ, Колеса як і зазначених вище.

III - група - Зубчасті колеса тверді Т. О. однакова - поліпшення і гарт ТВЧ. Твердість зуба шестерні 48 ... 53HRCЭ, А колеса - 45 ... 50HRCЭ, Марка стали як і зазначених вище.

IV - група - Так само колеса з твердими зубами, Т. О. шестерні - покращення, цементація і гарт. Матеріали шестерні - стали марок 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХН3А і ін. Т. О. колеса - поліпшення і гарт ТВЧ, твердість поверхні 45 ... 50HRCЭ.

V - група - Т. О. колеса і шестерні - покращення, цементація і гарт, твердість поверхні 56 ... 63 HRCЭ. Марка стали 20Х, 20ХН2М, 18ХН4В2М, 18ХГТ, 18ХГМ, 12ХН3А і ін. При цементації, як і при загартуванню, губляться 2 ступеня точності, а саме 2/3 при технологічної операції і 1/3 при загартуванню, тому потрібні доводочниє операції, такі як шліфування, шевінгування і фланкування і т.д.

Застосування високотвердих матеріалів є великим резервом підвищення здатності навантаження зубчастих передач. Однак з високою твердістю пов'язані деякі додаткові труднощі:

1. високотвердих матеріали погано прірабативаются, тому вони вимагають підвищеної точності виготовлення, підвищеної жорсткості валів і опор, бажано фланкування зубів прямозубих коліс.

2. Нарізання зубів при високій твердості утруднено, тому термообробку виконують після нарізування. Деякі види термообробки (об'ємна гарт, цементація) супроводжуються значним викривленням зубів. Для виправлення форми зубів потрібні додаткові операції: шліфування, притирання, обкатка і т. П. Ці труднощі простіше подолати в умовах великосерійного і масового виробництва, коли окупаються витрати на спеціальне обладнання, інструменти та пристосування. У виробах великосерійного і масового виробництва застосовують, як правило, колеса з високотвердих зубами.

Чавун застосовують головним чином для виготовлення великогабаритних, тихохідних коліс і коліс відкритих зубчастих передач. Основний недолік чавуну - знижена міцність по напрузі вигину. Однак чавун добре протистоїть усталостному викришування і заїдання в умовах мізерної змащення. Він не дорогий і має гарні ливарні властивості, добре обробляється. Розроблені нові сорти модифікованого чавуну дозволяють чавунному лиття конкурувати зі сталевим литтям також і в закритих передачах. Для виготовлення зубчастих коліс застосовують сірий і модифікований чавун, а також магнієвий чавун з кулястим графітом (див. ГОСТ 1412-85).

З пластмас для виготовлення зубчастих коліс знаходять застосування головним чином, текстоліт (E = 6000 ... 8000 МПа) і лігнофоль (E = 10000 ... 12000 МПа), а також поліаміди типу капрону. З пластмаси виготовляють зазвичай одне з зубчастих коліс пари. Через порівняно низькою навантажувальної спроможності пластмасових коліс їх доцільно застосовувати в малонавантажених і кінематичних передачах. У силових передачах пластмасові колеса використовують тільки в окремих випадках, наприклад при необхідності забезпечити безшумну роботу високошвидкісної передачі, не вдаючись до високої точності виготовлення, і в той же час за умови, що габарити цієї передачі допускають підвищені розміри коліс. Пластмасові колеса доцільно застосовувати і в тих випадках, коли важко забезпечити точне розташування валів (немає загального жорсткого корпусу). Ці колеса менш чутливі до неточностей складання та виготовлення завдяки малій жорсткості, матеріалу.

 



Попередня   146   147   148   149   150   151   152   153   154   155   156   157   158   159   160   161   Наступна

Вимоги до якості кріпильних виробів і їх забезпечення | Про маркетингових дослідженнях в області кріпильних виробів | Класифікація механічних передач | Г, д - передачі гвинт-гайка | За конструктивним оформленням | зубчасті передачі | фрикційні передачі | Редуктор циліндричний одноступінчатий; 4-ланцюгова передача; 5-стрічка конвеєра; 6 барабан конвеєра | Передачі із змінним передавальним числом | рейка; 2 - собачка 1 храповик; 2 - провідний важіль; 3 - собачка |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати