Сталь для стальных корпусов редукторов

Очень часто в производстве редукторов реалии очень сильно отличаются от «теории», то есть ГОСТа или ТУ. Это мы сейчас и попробуем обсудить.

Сейчас многие считают, что достаточно иметь 2-3 станка и уже можно заняться производством редукторов, однако это далеко не так. Рассмотрим это на примере наиболее распространённых типов редукторов.

• вал-шестерня 1 ступени Сталь 40Х твёрдость 235-270 HB
• вал-шестерня 2 ступени Сталь 45 твёрдость 225-250 HB
• колесо 1 и 2 ступени Сталь 45, 45Л, 55Л твёрдость 170-210 HB

• вал-шестерни Сталь 4ХН, 45Х твёрдость 270 HB
• колесо Сталь 35ХГСЛ, Сталь 45 твёрдость 230-250 HB

что чаще всего выпускают «производители» — все детали Сталь 45 термообработка ТВЧ «на глаз», но учитывая достаточную ширину колёс и шестерен редукторов этих типов, даже такие «модификации» отрабатывают положенный срок.

• шестерни 40ХН2НА твёрдость 269-302 HB
• колёса 40Х твёрдость 241-285 HB

что можно встретить на рынке — все детали Сталь 45, термообработка ТВЧ без каких-либо замеров. Однако и это не так страшно, так как зацепление Новикова допускает и «кустарные» параметры и служит весь гарантийный срок.

• червяк из легированной стали с последующей цементацией и закалкой, при обязательной шлифовке и полировке твёрдость 58-62 HRC
• венец червячного колеса из оловянно-фосфористой бронзы

Можем купить такие экземпляры — червяк, прошедший только токарную обработку, и венец из чугуна. Такой редуктор не отслужит и недели.

И, наконец, самый интересный и распространённый пример. Редукторы типа 1Ц2У (Ц2У), по ГОСТу:

все валы-шестерни и шестерни низкоуглеродистая сталь 25ХГМ твёрдость 56 HRC, получаемая путём цементации с закалкой или азотированием, но чаще всего «производители» предлагают Сталь 45 с неопределённой закалкой ТВЧ или просто объёмной. При такой термообработке в шестернях возникают дополнительные напряжения и зуб просто выкрашивается. Срок службы такого редуктора невелик.

Сталь и чугун — основные материалы при производстве редукторов

Из каких материалов производят редукторы.

Железо в истории человечества играет далеко не последнюю роль. Это не просто металл, это основа всего металлургического производства, современной промышленности и строительства. Хотя в чистом виде применение данного химического элемента ограниченно. Почти все железо используется в виде сплавов и различных соединений. Именно за счет этого и существует возможность получать и использовать сырье и металлические изделия практически любого назначения с самыми разнообразными свойствами.

Сегодня наиболее востребованы конструкционные материалы на основе железа — это чугун и сталь. И первый, и второй вид представляют собой сплав металла и углерода. Только в чугунах углерод достигает более 2 %. При этом они практически всегда содержат в своем составе еще и кремний. Присутствие этих веществ обеспечивает понижение температуры плавления и увеличение текучести расплава.

Из-за разного количества углерода получают и разные виды сплавов. Так, например, при содержании его в пределах 3-4 % получают серый (чушковый) чугун. Несмотря на свою хрупкость, он широко применяется для литья, особенно в формы сложной конфигурации. В частности, к таким изделиям относится корпус на редуктор РМ 1000 или РМ 500. Выделяют еще и белый чугун, который используется для получения стали.

Сталь, помимо содержания углерода, может заключать в своем составе еще и различные химические вещества. Другими словами, легирующие элементы. Они вводятся в сплав намеренно, с целью улучшения его физических и механических свойств. Обычно их добавляют в виде ферросплавов. Например, из легированной стали выполнен червяк редукторов 1Ч -125 и Чг-125.

Ферросплавы представляют собой соединения железа с кремнием, хромом, марганцем и другими веществами. Первый в данном случае выступает носителем. Присутствие же остальных придает материалу определенную структуру и свойства.

Все ферросплавы делятся на малые и большие. Применение первых (феррованадий, ферромолибден) отличается небольшими масштабами. Большие же (ферромарганец, феррохром) являются основной частью промышленного производства. В названии химического соединения при этом четко отображен тот компонент, который выступает основным или ведущим.

Именно благодаря таким добавкам разные виды сталей не только заняли первые места среди материалов, применяемых в промышленности и строительстве, но и успешно сохраняют их до сих пор.

Какой материал используется для корпуса мотор-редуктора?

Качество мотор-редуктора зависит от ряда факторов. Помимо таких параметров как качество и тип передач в редукторе и тип используемого двигателя, материал корпуса также играет определенную роль в определении качества и производительности редуктора.

Типичный мотор-редуктор с алюминиевым корпусом.

Существует несколько распространенных материалов, используемых в корпусах мотор-редукторов. К ним относятся различные алюминиевые сплавы, чугун и нержавеющая сталь. Алюминиевые корпуса отличаются своей технологией изготовления. Некоторые распространенные варианты алюминиевых корпусов — отливка из песка, литье под давлением, постоянное литье под давлением и даже работа из алюминия заготовки.

Другие варианты материалов могут включать чугун и нержавеющую сталь, но также более дорогие варианты, такие как литой цинк и даже литьевый магний. Так, например, чугун является хорошим корпусом общего назначения, тогда как корпуса из нержавеющей стали более подходят для агрессивных сред или когда требуются высокие уровни гигиены. Однако специальные корпуса из нержавеющей стали для промывки пищевых продуктов и напитков могут стоить в два раза больше, чем традиционные и обычные алюминиевые или чугунные корпуса

Другие факторы помимо самого материала также могут определять качество и производительность. Например, толщина материала и арматуры влияет на прочность корпуса мотор-редуктора и, следовательно, его срок службы.

Литые корпуса из чугуна наиболее распространены в изготовлении корпусных деталей. Это связано с хорошими литейными свойствами чугуна, хорошей обрабатываемостью на металлорежущих станках, низкой стоимостью и высокой износостойкостью.

Несмотря на то, что прочность чугуна ниже, чем у стали, этого вполне достаточно для корпусов подавляющего большинства редукторов. Это утверждение основано на том, что редукционные тела обычно являются низковольтными частями, и основным критерием их эффективности является, как уже отмечалось, не прочность, а жесткость, необходимая для обеспечения нормальной работы кинематических пар редукторных двигателей. Существенным недостатком чугуна в качестве материала корпуса является его низкая ремонтопригодность.

Читайте также: Редуктор для газовой смеси ar co2 cavagna group 6000d 61h3905029

Стальные отливки используются только в тех случаях, когда прочность деталей из чугуна недостаточна. Это связано со следующими обстоятельствами.

Литейные свойства стали значительно ниже литейных свойств чугунов. Сталь имеют низкую текучесть, поэтому формы менее заполнены; проявляют большую склонность к сегрегации (образование неметаллических включений в структуре при кристаллизации при охлаждении расплавленного металла) и образование пузырьков; имеют значительную (в 1,5 . 2 раза большую) усадку. Из-за большой усадки стальных отливок существует очень высокая вероятность деформации и образования усадочных трещин и оболочек. Стальные отливки намного сложнее очистить от пригара. Таким образом, сталь не подходит для отливок сложных конструкций с тонкими стенками, повышенными требованиями к их внешнему виду и точности размеров.

В связи с вышеизложенным отливки корпусов редукторов, которые имеют простую конфигурацию и воспринимают значительные динамические (ударные) нагрузки (например, редукторы горных дробилок, горное оборудование), изготавливаются из стали, так как чугун в таких условиях намного хуже, чем сталь. Стены из стальных литых тел могут быть сделаны намного тоньше, чем чугунные.

Корпуса из алюминиевых сплавов из-за низкой плотности намного меньше весят, чем из стали и чугуна. Такие корпуса легко обрабатываются на станах, а ремонтопригодность с использованием сварки примерно такая же, как чугун. Стенки корпусов из не упрочняемых алюминиевых сплавов должны быть толще, чем чугунные.

Пластмассы, полиамид и композиционные материалы на сегодняшний день являются перспективными. Корпуса из этих материалов, полученные литьем или прессованием в условиях массового производства, являются дешевыми, легкими, достаточно прочными и хорошо подходят для требований современного дизайна.

Корпус редуктора из нержавеющей стали, разработан специально для минимизации загрязнения пищевых продуктов и напитков.

Конструирование сварных и литых корпусов редукторов и крышек.

Корпус предназначен для размещения в нем деталей узла, для обеспечения смазки передач и подшипников, а также для предохранения деталей от загрязнения и для восприятия усилий, возникающих при работе. Он должен быть достаточно прочным и жестким, так как при деформациях корпуса возможен перекос валов, который приводит к неравномерности распределения нагрузки по длине зубьев зубчатых колес.

Все корпуса состоят из стенок, бобышек и фланцев, представляющих собой единое целое и для повышения жесткости усиленных ребрами. Корпусные детали в серийном производстве изготовляют литьем из чугуна марки не ниже СЧ15, в ответственных или тяжелонагруженных редукторах — из стального литья марки 25Л, для уменьшения массы корпусов применяют легкие сплавы (алюминиевые, магниевые). При индивидуальном изготовлении корпуса могут выполняться сварными. Сварные корпуса изготовляют из листовой, полосовой стали Ст2, СтЗ, а подшипниковые гнезда — из толстостенных труб или сплошного круглого проката.

Размеры корпусов зависят от числа и габаритов размещенных в них деталей, относительного их расположения и величины зазоров между ними. Ориентировочно размеры корпуса определяют при составлении компоновочной схемы редуктора.

Для удобства монтажа деталей корпус обычно делают разъемным. В горизонтальных редукторах плоскость разъема проходит по осям валов (рис. 1). В вертикальных цилиндрических одноступенчатых редукторах обычно делают разъемы по двум горизонтальным плоскостям, проходящим через оси валов, а в двухступенчатых даже по трем. Нижнюю часть корпуса с одной плоскостью разъема называют основанием или корпусом, а верхнюю крышкой корпуса. В коробках передач, в отдельных конструкциях червячных редукторов (рис. 2), легких зубчатых редукторах и в мотор-редукторах применяют цельные корпуса со съемными крышками.

В машиностроении литые корпуса изготовляют двух типов: традиционные — с приливами снаружи и гладкие — с приливами внутри. Рассмотрим конструктивные элементы традиционных корпусов. На рис. 1 показаны литые основания и крышка корпуса традиционного одноступенчатого цилиндрического редуктора. Корпуса других редукторов конструируют по тем же принципам.

Ориентировочные размеры основных элементов традиционных литых корпусов приведены в табл. 1 (отчасти ею можно пользоваться также при конструировании сварных корпусов)

Таблица 1. Размеры основных элементов традиционных корпусов из чугуна

Рис. 1. Конструктивные элементы литого корпуса одноступенчатого цилиндрического горизонтального редуктора
Рис. 2. Червячный редуктор с цельным корпусом 1 и съемными крышками 2

Продолжение (Табл. 1)

При конструировании литого корпуса следует соблюдать допустимые минимальные значения толщины стенок, необходимые сопряжения и переходы (табл. 2), литейные уклоны (табл. 3), радиусы. Радиусы закруглений в литых деталях принимают по следующим данным: при толщине стенок до 25 мм — примерно равным 1/3, а при толщине стенок 25 мм — равным 1/5 средней арифметической толщины сопрягаемых стенок.

🎥 Видео