Твердость шестерен в редукторе

Выбор материала зубчатых колес зависит от назначения передачи и условия ее работы, а также габаритных размеров. При этом необходимо обеспечить контактную и изгибную прочность зубьев колес, сопротивление заеданию и изнашиванию.

Чаще всего для изготовления зубчатых колес применяют стали, реже – чугуны и пластмассы. Еще реже для изготовления зубчатых колес используют другие материалы — цветные металлы, и даже камень и дерево.

Зубчатые колеса из стали

Основными материалами для изготовления зубчатых колес силовых передач служат термически обрабатываемые стали. В зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев после термообработки зубчатые колеса можно условно разделить на две группы.

Первая группа – зубчатые колеса с твердостью поверхностей зубьев Н ≤ 350 НВ. Материалами для колес этой группы служат углеродистые стали марок 40, 45, 50Г, легированные стали марок 40Х, 45Х, 40ХН и др.
Термообработку – улучшение, нормализацию – производят до нарезания зубьев. Твердость сердцевины зуба и его рабочей поверхности для улучшенных колес одинакова. Колеса при твердости поверхностей зубьев Н ≤ 350 НВ хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению.
Применяют зубчатые колеса первой группы в слабо- и средненагруженных передачах. В настоящее время область применения улучшенных зубчатых передач сокращается.

Твердость шестерни прямозубой передачи рекомендуется принимать на 25…30 НВ больше твердости колеса. Это способствует прирабатываемости, сближению долговечности шестерни и колеса, повышению сопротивления заеданию зубчатых колес.

Для косозубых передач твердость рабочих поверхностей зубьев шестерни желательна по возможности большая, поскольку с ее ростом увеличивается несущая способность передачи по критерию контактной прочности.

Если в прямозубой передаче в процессе зацепления пары зубьев контактная линия зацепления движется параллельно основанию зуба, то в косозубой передаче контактная линия зацепления наклонена к основанию зуба и проходит одновременно по поверхностям головки и ножки зубьев.
Ножки зубьев обладают меньшей стойкостью против выкрашивания, чем головки, так как у них неблагоприятное сочетание направления скольжения и перекатывания зубьев. Следовательно, ножка зуба колеса, работающая с головкой зуба шестерни, начнет выкрашиваться в первую очередь. При этом вследствие наклона контактной линии нагрузка (полностью или частично) передается на головку зуба колеса, работающую с ножкой зуба шестерни. Слабая ножка зуба колеса разгружается, и выкрашивание уменьшается.
Дополнительная нагрузка ножки зуба шестерни не опасна, поскольку она изготовлена из более стойкого материала. Применение высокотвердой шестерни позволяет дополнительно повысить нагрузочную способность косозубых передач до 30%.

Повышение твердости достигают применением различных методов поверхностного упрочнения.

Вторая группа – колеса с твердостью рабочих поверхностей Н > 45 HRC (Н > 350 НВ). При Н > 350 НВ твердость материала измеряется по шкале HRC (1 HRC = 10 НВ). Высокая твердость поверхностных слоев материала при сохранении вязкой сердцевины достигается применением поверхностного термического или химико-термического упрочнения: поверхностной закалки, цементации и нитроцементации с закалкой, азотирования.

Поверхностная закалка зубьев с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ) в течение 20…50 с целесообразна для зубчатых колес с модулем более 2 мм. При малых модулях мелкий зуб прокаливается насквозь, что приводит к его короблению и делает зуб хрупким.
Для закалки ТВЧ применяют стали марок 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ. Твердость на поверхностях зубьев Н = 45…53 HRC.

Цементация – длительное поверхностное насыщение углеродом на глубину 0,3 m (модуля зацепления) с последующей закалкой. Наряду с большой твердостью (Н = 56…63 HRC) поверхностных слоев цементация обеспечивает и высокую прочность зубьев на изгиб.
Для цементации применяют стали марок 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ.

Азотирование (насыщение азотом) обеспечивает особо высокую твердость (Н = 58…65 HRC) поверхностных слоев зубьев. Оно сопровождается малым короблением и позволяет получить зубья высокой точности без доводочных операций.
Азотированные колеса не применяют при ударных нагрузках (из-за опасности растрескивания тонкого упрочненного слоя толщиной 0,2…0,3 мм) и при работе в загрязненной абразивом среде (из-за опасности истирания).
Для азотируемых колес применяют стали марок 38Х2МЮА, 40ХНМА.

Нитроцементация – насыщение поверхностных слоев зубьев углеродом и азотом с последующей закалкой – обеспечивает им высокую прочность, износостойкость и сопротивление заеданию. Процесс нитроцементации протекает с достаточно высокой скоростью. В связи с тем, что толщина насыщенного слоя и деформации малы, последующее шлифование зубьев не применяют.

Читайте также: Корпус редуктора для мшу

Зубья колес с твердостью Н > 45 HRC нарезают до термообработки. Отделку зубьев производят после термообработки.
Передачи с твердыми (Н > 45 HRC) рабочими поверхностями зубьев плохо прирабатываются, и обеспечивать в таких передачах разность твердости зубьев шестерни и колеса не требуется.

Выбор марок сталей для зубчатых колес

Без термической обработки механические характеристики всех сталей близки, поэтому применение легированных сталей без термообработки нерационально ввиду их более высокой стоимости.
Прокаливаемость сталей различна: высоколегированных – наибольшая, углеродистых – наименьшая. Стали с плохой прокаливаемостью при больших сечениях заготовок нельзя термически обработать до высокой твердости. Поэтому марку стали для зубчатых колес выбирают с учетом размеров их заготовок (поковок). Окончательно решить вопрос о пригодности заготовки можно после проведения прочностных расчетов и определения геометрических размеров зубчатой передачи.

На рис. 1, а – в показаны эскизы заготовок червяка, вала-шестерни и колеса с выемками.

Характеристики механических свойств сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес, после термообработки приводятся в справочных таблицах.

При поверхностной термической или химико-термической обработке зубьев механические характеристики сердцевины зуба определяет предшествующая термическая обработка (улучшение).

Характеристики сталей зависят не только от химического состава и вида термообработки, но и от предельных размеров заготовок.

Расчетные размеры заготовки D_заг и S_заг (рис. 1) не должны превышать предельных значений D и S , приводимых в справочных таблицах для данного вида стали.

Применяют следующие стали и виды термической обработки (ТО):

I – марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ. ТО колеса – улучшение, твердость 235…262 НВ. ТО шестерни – улучшение, твердость 269…302 НВ.

II – марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х, 40ХН, 35ХМ. ТО колеса – улучшение, твердость 235…262 НВ, ТО шестерни – улучшение с последующей закалкой ТВЧ, твердость 45…50 HRC, 48…53 HRC и др. (зависит от марки стали).

III – марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х, 40ХН, 35ХМ. ТО колеса и шестерни одинакова – улучшение с последующей закалкой ТВЧ, твердость 45…50 HRC, 48…53 HRC и др. (зависит от марки стали).

IV – марки сталей различны для колеса и шестерни. Для колеса: 40Х, 40ХН, 35ХМ. ТО колеса – улучшение и последующая закалка ТВЧ, твердость 45…50 HRC, 48…53 HRC (зависит от марки стали). Марки сталей для шестерни: 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ. ТО шестерни – улучшение, затем цементация и закалка; твердость 56…63 HRC.

V – марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ. ТО колеса и шестерни одинакова – улучшение, затем цементация и закалка; твердость 56…63 HRC.

Несущая способность зубчатых передач по контактной прочности тем выше, чем выше поверхностная твердость зубьев.

Читайте также: Виды понижающих редукторов для триммера

Наибольшие контактные напряжения σ_H возникают в тонком поверхностном слое материала зубьев. Поэтому для повышения его контактной прочности достаточно упрочнить только поверхностный слой зубьев. Для зубчатых передач толщина этого слоя составляет (0,2…0,3) m – модуля зацепления.
На практике это достигается поверхностными термическими или химико-термическими упрочнениями, которые в несколько раз повышают нагрузочную способность передач по сравнению с улучшенными сталями.
Однако при назначении твердости рабочих поверхностей зубьев следует иметь в виду, что большей твердости соответствуют более сложная технология изготовления зубчатых колес и небольшие размеры передачи.

Стальное литье

Стальное литье применяют при изготовлении крупных зубчатых колес ( d₀ > 500 мм). Марки сталей – 35Л…55Л. Литые колеса подвергают нормализации.

Чугуны

Чугуны применяют для изготовления зубчатых колес тихоходных открытых передач. Марки серых чугунов – СЧ20…СЧ35, а также высокопрочных чугунов – ВЧ35…ВЧ50 (с шаровидным графитом и добавкой магния).
Зубья чугунных колес хорошо прирабатываются, могут работать в условиях ограниченного смазывании.
Существенный недостаток — пониженная прочность на изгиб, поэтому габариты чугунных колес значительно больше, чем стальных.

Пластмассы

Пластмассы в качестве материала зубчатых колес применяют в быстроходных слабонагруженных передачах для шестерен, работающих в паре с металлическими колесами.
Зубчатые колеса из пластмасс отличаются бесшумностью работы, плавностью хода, неприхотливостью к смазыванию.
Наиболее широко в качестве материала зубчатых колес используется текстолит (марок ПТ и ПТК), капролон , полиформ-альдегид , фенилон .

Видео:Что такое МОДУЛЬ шестерни? Ты ТОЧНО поймешь!Скачать

Термообработка редукторов Ц2-250, Ц2-300, Ц2-350, Ц2-400 и Ц2-500.

Характеристики термообработки редукторов Ц2-250, Ц2-300, Ц2-350, Ц2-400 и Ц2-500.

Видео:Как устроен редуктор лодочного мотора , переключение передач вперед / назадСкачать

Характеристики твёрдости шестерен редукторов типа Ц2.

Обычно при термообработке валов-шестерен и зубчатых колёс редукторов типа Ц2 происходит процесс, благодаря которому изменяются свойства и характеристики стальных деталей. Именно при помощи термической обработки у стали появляется лучшая пластичность, достаточно хорошая твёрдость и высокая износоустойчивость. В редукторах из нашего каталога Ц2-250, Ц2-300, Ц2-350, Ц2-400 и Ц2-500 требуемая твёрдость зуба составляет:

• вал-шестерня при модуле от 1,5 до 12 HRC 45-55;
• колёса зубчатые при модуле от 1,6-6 HB 260-290.

Видео:Монтажное или межосевое расстояние шестеренСкачать

Этапы термической обработки металла.

При проведении процесса по термообработке стали, как правило, используется отжиг, закалка, отпуск и нормализация стали. Непосредственно отжиг в основном применяется в том случае, когда нужно получить именно равномерную структуру. При отжиге сама сталь нагревается до определённой температуры, после чего при этой же температуре делают для неё специальную выдержку, а затем охлаждают. Как правило, существует два вида отжига.

• первый — отжиг стали без тех или иных изменений свойств металла связанных с фазовыми превращениями.
• второй вид — отжиг, при котором изменяются свойства и структура стали.

Закалка то же в свою очередь является термической обработкой стали, благодаря которой она в результате данного процесса приобретает свойства имеющие так называемый аномальный уровень и довольно-таки неравновесную структуру. При закалке сталь также как и при отжиге сначала нагревают до заданной температуры, делают выдержку и охлаждение.

Читайте также: Регулировка подшипников редуктора заднего моста уаз патриот

Отпуск же стали является такой разновидностью термической обработки, при проведении которого осуществляется процесс ,который заключается также в изменении свойств стали а точнее в изменении и сокращении её внутреннего напряжения.

Нормализация-метод термической обработки подразумевающий нагрев стали до нужного температурного режима, её выдержку и охлаждение на воздухе. При данном методе особое внимание придаётся типу стали с которым нужно будет работать. Берётся во внимание марка металла, а также его технологические характеристики и свойства. Учитывая марку той или иной стали, температура для её закалки определяется специальным диапазоном, как правило, от 500 до 1300 С.

Необходимая температура для нагрева стали определяется при помощи специального прибора-пирометра.

Видео:Кратко о передаточном числе в зубчатой передаче.Скачать

§ 8.16. Выбор марок сталей для зубчатых колес

Колеса с твердостью Η >350 Η В нарезают до термообра­ботки. Отделку зубьев производят после термообработки.

Выбор марок сталей для зубчатых колес. Без термической обработки механические характеристики всех сталей близки, по­этому применение легированных сталей без термообработки не­допустимо.

Прокаливаемость сталей различна: высоколегированных — наибольшая, углеродистых — наименьшая. Стали с плохой прокаливаемостью при больших сечениях заготовок нельзя термиче­ски обработать на высокую твердость. Поэтому марку стали для зубчатых колес выбирают с учетом размеров их заготовок.

На рис. 8.26, а — в показаны эскизы заготовок вала-шестер­ни, червяка и колеса с выемками.

Механические характеристики и виды термообработки неко­торых сталей для зубчатых колес, а также других деталей (червя­ков, валов, осей, звездочек и т. п.) приведены в табл. 8.4.

Как следует из этой таблицы, характеристики сталей зависят не только от химического состава и вида термообработки, но также и от предельных размеров заготовок: диаметра заготовки шестер­ни ИЛИ Червяка /)пред и наибольшей толщины сечения заготовки колеса 5_Пред.

Расчетные размеры заготовки колес D _{3 a г} и S _{3 a г} (см. рис. 8.26) не должны превышать предельных значений, приводимых в таб­лице.

Рекомендуются следующие стали и варианты термической обработки (т.о.):

I — марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ и др. Т. о. колеса — улучшение, твердость 235. 262 НВ. Т. о. шестерни — улучшение, твердость 269. 302 НВ;

II — марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х, 40ХН, 35ХМ и др. Т. о. колеса — улучшение, твердость 269. 302 НВ. Т. о. шестерни — улучшение и закалка т.в.ч.; твердость 45. 50 HRC ₃ , 48. 53 HRC ₃ и др. (зависит от марки стали);

III — марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х, 40ХН, 35ХМ и др. Т. о. колеса и шестерни одинаковы — улучше­ние и закалка т.в.ч.; твердость 45. 50 HRC ₃ , 48. 53 HRC ₃ и др. (зависит от марки стали);

IV — марки сталей для колеса: 40Х, 40ХН, 35ХМ и др. Т. о. ко­леса — улучшение и закалка т.в.ч.; твердость 45. 50 HRC ₃ , 48. 53 HRC ₃ и др. (зависит от марки стали).

Марки сталей для шестерни: 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ и др. Т. о. шестерни — улучшение, цементация и закалка; твер­дость 56. 63 HRC ₃ ;

V — марки стали одинаковы для колеса и шестерни: 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ и др. Т. о. колеса и шестерни одинаковы — улуч­шение, цементация и закалка; твердость 56. 63 HRC ₃ .

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/tverdost-shesteren-v-reduktore

  🎥 Видео

  Проект "проХлада". 14 Серия. Установка и регулировка ведущей шестерни редуктораСкачать

  

  Регулировка пятна контакта шестерен редуктора. ПРОСТО и ПОНЯТНО!Скачать

  

  Регулировка пятна контакта шестерен главной пары редуктораСкачать

  

  Передаточное число шестерен. Паразитные шестерниСкачать

  

  Комбинации зубчатых колесСкачать

  

  Проверка на твердость шестерен МЗШ, ТАРА, JUBANA и Дорожная Карта. Испытания шестерни МТЗ 50-1701045Скачать

  

  Что будет если смазывать пластиковые шестерни ЛИТОЛОМ и подобными ему смазкамиСкачать

  

  Болгарка-настроить зазор редуктора.Скачать

  

  Зубчатые передачи. Боковой зазор и межосевое расстояние шестеренСкачать

  

  КАК РАБОТАЕТ РЕДУКТОР ОТ МОТОРОЛЛЕРА МУРАВЕЙСкачать

  

  Разбираем чертеж шестерни двухступенчатого редуктораСкачать

  

  Модуль шестерни и параметры зубчатого колесаСкачать

  

  Быстрый ремонт редуктора! Как поменять шестерни на болгарке Макита 9558Скачать

  

  Редуктор ведущего моста. Устраняем стук, скрежет, гул, вой и вибрацию редуктора своими рукамиСкачать

  

  Шестерня нейтральной передачи, что оно такое и сколько прослужитСкачать

  

  Виды шестерен редукторов китайских снегоуборщиков. Червячная шестерня снегоуборщика.Скачать