на каком станке делают шестеренки

Изготовление зубчатых шестерен

При создании самых различных механизмов могут применяться шестерни и зубчатые колеса. Их геометрические особенности определяют возможность обеспечения надежного зацепления для передачи усилия. Технология изготовления зубчатых колес характеризуется достаточно большим количеством особенностей, среди которых отметим использование специального оборудования. Если изготовление шестерен проводится без учета особенностей геометрических особенностей, то существенно снижается качество получаемого соединения для передачи вращения.

Конструкция зубчатого колеса

Встречается просто огромное количество разновидностей шестерен, все они характеризуются своими определенными особенностями. Среди конструкционных особенностей отметим следующие моменты:

Наибольшее распространение получили зубчатые колеса цилиндрического типа.

Конструктивными особенностями подобного варианта исполнения можно назвать:

Изготовление цилиндрических зубчатых колес проводится при применении специального оборудования. Примером можно назвать зубонарезные станки, которые работают по методу обкатки. Стоит учитывать, что процесс изготовления конических зубчатых колес существенно отличается.

Основные способы изготовления

Заготовки для рассматриваемых изделий получаются методом ковки или литьем, в некоторых случаях при применении технологии резания. Технологический процесс изготовления зубчатого колеса довольно сложен, так как нужно получить рабочую поверхность сложной формы с определенными геометрическими параметрами. Проводится нарезание косозубых колес и других изделий при использовании двух основных технологий:

Довольно большое распространение получили червячные фрезы. Подобный инструмент представлен рейкой, на момент работы заготовка вращается вокруг своей оси. Применяется инструмент для изготовления исключительно шестерен с внешним расположением зубьев.

Гребенки используются для нарезания прямых и косых зубьев с большим модулем зацепления. Стоит учитывать, что поверхность инструмента может быстро изнашиваться.

Технология накатывания используется для получения больших зубчатых колес, а также крупных партий. В подобном случае проводится горячее накатывание, за счет нагрева степень обрабатываемости материала повышается. Венец получается методом выдавливания. Для существенного повышения точности может проводится механическая обработка.

Изготовление вал шестерней также должно проводится с учетом условий эксплуатации. На этот элемент оказывается высокая нагрузка, поэтому в качестве основы применяется заготовка из каленой стали высокой прочности. Шестерня зубчатая, изготовление которой проводится с учетом диаметра вала, насаживается методом прессования, фиксация обеспечивается шпонкой.

Подготовка чертежей

Процесс изготовления начинается с непосредственной подготовки чертежа. В этом случае производство существенно упрощается, существенно повышается точность получаемого изделия. При разработке чертежа указывается следующая информация:

Изготовление шестерен любых размеров возможно только при применении специальных станков, которые предназначены для решения поставленной задачи.

Технологические задачи при производстве рассматриваемого изделия могут существенно отличаться. Важными моментами можно назвать следующее:

Все основные параметры определяются на момент создания технологической карты. Самостоятельно создать карту достаточно сложно, так как для этого нужно обладать соответствующими навыками и знаниями.

Необходимые инструменты

Для проведения рассматриваемой процедуры требуется специальный режущий инструмент, которые позволяет проводить снятие требуемого количества материала. Довольно большое распространение получили следующие:

Также может устанавливаться пальцевая модульная фреза, которая устанавливается в специальном фрезеровальном оборудовании. Можно приобрести модульные фрезы для нарезания зубчатых колес, изготавливаемые при применении износостойких материалов.

Технологический процесс

Процесс изготовления шестерни на крупных производственных линиях максимально автоматизирован. Классический техпроцесс характеризуется следующими особенностями:

Стоит учитывать, что изготавливают пластиковые шестерни при применении только одного станка. Это связано с высокой степенью обрабатываемости пластика.

В заключение отметим, что процедура зубофрезервания достаточно сложна, предусматривает применение специального оборудования.

Источник

Шестерни: виды и технологии изготовления

Шестерни – это зубчатые колеса (зубчатые диски) с конической или цилиндрической поверхностью. Они являются важнейшими элементами, передающим вращательное движение в зубчатом механизме. Обязательное условие наличия не менее шести зубьев, дало название детали. Обычно шестерни используются парами, так как принцип их функционирования основан на поочередном ответном зацеплении зубьев обоих колёс друг за друга. Шестерня, получающая вращательное движение извне – ведущая в паре, вторая – ведомая.

Результатом разницы в размере диаметров зубчатых колёс является ускорение или замедление крутящего момента. Например, уменьшенное ведущее колесо, увеличивает крутящий момент ведомого. Важно и количество зубьев. Разность их количества в паре зубчаток необходима для преобразования оборотов вала и крутящего момента на выходе. А прибавление количества зубцов, повышает плавность хода.

Виды шестерней

Существует градация зубчатых колёс в зависимости от материала их производства. В механизмы, испытывающие повышенные нагрузки, устанавливают шестерни из титана и стали, конструкции которых устойчивы к динамическим нагрузкам, связанным с принудительным торможением механизмов большой массы и высокой силой противодействия. Но возможно и комбинирование с целью экономии дорого металла. Это сборные бандажированные колеса, внутренняя часть которых, например, чугун, а зубчатый венец – сталь.

Виды шестерней из цветных металлов (алюминия, меди, латуни) применимы в газовой среде из – за отсутствия при работе искрообразования. Также они коррозийноустойчивы и могут работать в сухой сцепке, без применения смазочных материалов. В сырьё для производства шестерней – железо, сталь, чугун, бронзу, могут вводиться смягчающие компоненты – кожа, фибра, бумага. Самые недорогие в производстве и обладающие меньшим сроком службы – пластиковые шестерни. Они часто бывают подвержены перегреву, плавлению, деформации.

Шестерни отличаются по глубине, направлению и форме зубьев:

Прямозубые

Данный тип шестерни является наиболее востребованным в производстве. Ее формы простые, на круглом профиле такого зубчатого колеса, зубья расположены строго параллельно оси вращения. Производят шестерни с прямыми зубьями путем зубофрезеровки или методом литья. Недостаток такого вида зубчаток заключается в возможности стыковки только с элементами, находящимися параллельно, в одной плоскости. Положительные стороны – высокий КПД, минимальный люфт и низкое трение и небольшой нагрев.

Косозубые

Плавность и бесшумность работы таких зубчатых колёс обеспечивается расположением зубцов под углом и их увеличенной длиной. Из-за большой площади соприкосновения, возникает повышенное трение, которое компенсируется применением смазки. Также из-за возникновения осевой механической силы при работе косозубых зубчатых колес, необходима установка упорных подшипников. Косозубый тип колес способен выдержать более крупные нагрузки и обычно используются в механизмах, работающих на более высоких оборотах.

Парные косозубые шестерни

Здесь решают проблему осевой нагрузки зубчатые колеса с двойным комплектом расходящихся в разные стороны зубцов. Если в месте соединения двойной зубчатой шестерни нет паза, а зубы образовывают V – образную форму, то рисунок профиля такой шестерни называется ёлочка.

С внутренним зацеплением

В узлах и механизмах, которые имеют более сложную конструкцию, применяются шестерни с внутренним зацеплением. Зубья в таком зубчатом колесе расположены на внутренней поверхности и при ее вращении ответная деталь вращается в туже сторону. Эта особенность обеспечивает уменьшение количества зубчатых колёс в механизме, а также их однонаправленное движение. Такой вид шестерен используется в планетарных передачах, в насосах. Также такие механизмы за счет использования данных типов колес являются менее габаритными.

Винтовые

Работает такое исполнение зубчатого зацепления, работает в паре с шестерней или червячным зубчатым колесом. Особенная форма в виде длинного цилиндра с зубьями обеспечивает точное сцепление такой шестерни с расположенной перпендикулярно другой шестерней. Механизм, который состоит из пары таких деталей, также является компактным и удобным в использовании, например редукторов, где нужна возможность понижать или повышать передаточное число.

Секторные

Такие шестерни осуществляют не весь оборот, а шаговую передачу крутящего момента, благодаря частично нанесенным, на ширину определённого сектора зубьям. Являясь ведущей шестерней, она поворачивает ведомое колесо только на часть оборота, продолжая дальнейшее вращение до следующего зацепа. Является начальной деталью механизма, с которой начинается вращение. Данный вид колеса используется в фасовочном оборудовании, в печатающей и банковской технике.

С круговыми зубьями

Шестерни с круговым типом зубьев готовы выдерживать большие нагрузки и при этом работать с максимально плавным ходом. Применение таких дорогостоящих колес возможно, когда требуется сверхнизкая шумность работы механизма и максимально возможная компактность. Зубья колеса изогнутые по радиусу и скрученные, требуют особой технологии производства. Недостатком является сниженный коэффициент полезного действия. Не самый популярный вид шестеренок, использование которых нужно при сборке наиболее компактного механизма с тихим ходом работ.

Конические

В таком зубчатом диске зубья бывают прямые, косые, скругленные и тангенциальные. Зубья на шестернях данного вида расположены по наружному краю. Конические шестерни используются с перпендикулярно расположенными друг к другу валами, для передачи крутящего момента под углом. Часто используются в таких механизмах, как редукторы и различных автомобильных узлах, КПП. На колесах, работающих в паре, количество зубьев может отличаться, это дает возможность менять передаточное число, повышая или понижая его.

Зубчатые рейки

Механизм состоит из зубчатой рейки и зубчатой шестеренки, данные две детали работают в паре и являются ответными элементами друг для друга, превращая поступательное движение во вращательное и наоборот. Такая рейка с зубьями является элементом речной передачи. Также может работать совместно с секторной шестеренкой. Рейки производят различной длин, в зависимости от механизма в которой она будет работать.

Звёздочки

Для работы такого вида зубчатого колеса требуется роликовая цепь. Связывают элементы и передают вращение на детали, находящиеся на некотором удалении друг от друга. Передаточное число на ведущей шестерне может увеличиваться или уменьшаться из-за разницы в количестве зубцов и диаметре звёздочек. Работа такого вида шестерней также обеспечивается присутствием зубчатого резинового ремня. При использовании в работе ремня не требуется смазка деталей. Плюсом зубчатого ремня является еще и низкий шум работы относительно использования цепи. При увеличении нагрузки возможно проскальзывание приводного ремня со звездочки.

Корончатые

Корончатые шестерни, используют в механизмах не часто, так как не рассчитаны на большие нагрузки. Название таких шестерней обусловлено боковым расположением зубьев, похожих на корону. Корончатые шестерни достаточно редки и используются при необходимости встраивания механизма в ограниченное пространство. Совместимы как с прямозубыми, так и с коническими шестернями.

Образцы шестерней

Материалы изготовления

Материал для изготовления подбирается в зависимости от ее размера, механизма, где она будет работать и от материала ответной детали, с которой происходит взаимодействие. Металлические шестерни используются в небольших механизмах и крупногабаритных промышленных установках, редукторах, зубчатых передачах, соответственно нагрузка разная и материал подбирается исходя из этих параметров.

Исполнение шестерней можно встретить из таких материалов как:

Шестерни в стальном исполнении наиболее износостойкие и надежные, если дополнительно закалить их до нужной твердости. Стальные зубчатые колеса применяются в узлах, где есть большие нагрузки и высокая скорость вращения деталей. Для того чтобы шестерни долгое время служили без поломок и внезапного выхода из строя, необходимо тщательно следить за смазочным материалом, таким как трансмиссионное масло и контролировать уровень и своевременно менять его. Преимуществом шестерней из стали — стойкость к динамическим нагрузкам в механизмах, где присутствует такое действие как торможение. Стальные зубья легко выдержат данный вид нагрузки.

Шестерни из бронзы, латуни и других видов цветных металлов применяются там, где нет больших нагрузок на устройство. Они идеально подходят для работы в агрессивной среде, так как цветной металл стойкий к коррозии. Преимуществом шестерней из цветных металлов — низкий шум и более плавный ход работы. Такие детали обычно используют в промышленных редукторах, где из бронзы состоит червячное зубчатое колесо. Шестерни из капролона, второпласта или любого другого вида пластика менее устойчивы к износу и быстрее стачиваются зубья в работе. Данный вид шестерней не подходит для работы с большой нагрузкой и высокими оборотами. При высоких оборотах происходит быстрый нагрев и пластиковая шестерня начинает плавиться. Но у них есть и преимущества, такие как небольшой вес. Пластик отлично подходит для небольшого размера зубчатых колес, например их, используют в печатной технике, принтерах, бытовой технике, некотором банковском оборудовании.

Технологии производства шестерней

Метод обкатки. Производство шестерней таким способом возможно с применением гребёнки – инструмента в форме зубчатой рейки с заточенной, режущей кромкой. Гребенка совершает поступательные или возвратно – поступательные движения относительно вращающейся вокруг своей оси заготовки.

Метод обкатки также возможен при помощи долбяка, имеющего форму режущего зубчатого колеса. Так как толщина металла не позволяет производить такой процесс одноэтапно, долбяк совершает возвратно – поступательные движения относительно заготовки несколько раз. Способ применим при производстве шестерней с внутренним зацеплением.

Возможна обкатка с применением червячной фрезы в качестве режущего инструмента, путём образования червячного зацепления с заготовкой шестерни. Нарезание зубцов шестерни производится при вращении червячной фрезы и заготовки под определённым углом относительно друг друга.

Основным преимуществом метода обкатки является возможность делать шестерни с различной формой зубцов одним и тем же инструментом, меняя его положение относительно заготовки на станке. Такая технология более точная, чем копирование.

Метод копирования (деления). Такое производство шестерней заключается в нарезании впадин зубчатого колеса режущей дисковой или пальцевой фрезой, поочерёдно поворачивающейся на один угловой шаг. Разновидностью приёма является штамповка и протягивание.

Горячее и холодное накатывание. Метод основан на термическом послойном нагреве заготовки и её деформации, для вырезания зубьев, с последующей обкаткой для придания форме точности.

Изготовление конических шестерен. Это обкатка заготовки в станочном зацеплении с воображаемым производящим колесом. В процессе движения инструмент срезает припуск, образуя боковые поверхности зубчатого колеса.

Производство вал – шестерни. Такой сборный механизм состоит из самого вала и зубчатого колеса, размер зубцов которого равен размерам впадин вала. Делается в сборе.

Способы финальной обработки:

Разновидности станков для изготовления шестерней

Для надёжного зацепления и передачи усилия зубчатое колесо должно иметь определённые геометрические формы, которые возможно изготовить только на специальном оборудовании:

Стандартная компоновка такого оборудования предполагает наличие:

Основное вращение станка – это результат работы электродвигателя. Передача крутящего момента, поступающего на заготовку и долбяк обеспечивается клиноременной передачей. Облегчает управление станком возможность регулировки скоростей с помощью коробки передач.

Работа зубодолбежного станка с ЧПУ может проходить полностью в автоматическом режиме. Такая модель может быть частью конвейерного производства и иметь функцию погрузки /разгрузки заготовок в автоматическом режиме.

Изготовление шестерней на заказ

Изготовление на заказ

Производство шестерней на заказ возможно по собственным чертежам заказчика, с указанием желаемой формы, модуля, количества зубцов и степени точности. После изучения предоставленной чертёжной и проектной документации, производится подготовка заготовок и настройка оборудования. После непосредственного процесса изготовления зубчатых колёс, они испытываются и сертифицируются.

Возможно изготовление шестерни по образцу новой или бывшей в употреблении детали. И это не только мелко, средне или крупносерийное производство шестерней, но и выпуск единичной продукции, например, для замены отработанных зубчатых колёс в механизме на производстве.

Стоимость процесса производства шестерней рассчитывается индивидуально для каждого заказчика и зависит от количества и вида необходимых деталей, используемого металла и сложности работ. Современное оборудование с ЧПУ даёт возможность воспроизвести типовую модель или сделать уникальное изделие. Оно имеет высокую точность производственного процесса, в следствие исключения «человеческого фактора», минимизирует брак и издержки.

Почему вам стоит обращаться в компанию «МеталлСервис»

Компания работает на своих станочных мощностях, что позволяет выполнять работы не только быстрее посредников, но и с более выгодными условиями на изготовление шестерен.

Работает с любыми видами стали:

Оказывает полный спектр услуг по металлообработке на современном, точном оборудовании с помощью качественного режущего инструмента, что позволяет нашим специалистам получать максимальной точности детали с чертежом заказчика.

Источник

Выбор материалов для изготовления зубчатых колес

Краткие сведения о методах изготовления зубчатых колес, их конструкциях, материалах

Существуют следующие способы изготовления зубчатых колес

— литье (без последующей механической обработки зубьев), для совре­менных машин этот способ применяют редко;

— накатка зубьев на заготовке (также без последующей их обработки);

— нарезание зубьев (т. е. зубья получаются в процессе механической обработки заготовки).

Способ изготовления зубчатых колес выбирают в зависимости от их на­значения и по технологическим соображениям.

Для отдельных конструкций машин в массовом производстве применя­ют способ накатки зубьев. Возможны также штамповка, протягивание и.

т. д. В этом случае форма инструмента повторяет очертания впадины зубьев). В большинстве же случаев зубчатые колеса изготовляют наре­занием.

Зубья нарезают, как правило, методами копирования и обкатки. Ко­пирование

заключается в прорезании впадин между зубьями с помощью тисковой (рис. 2) или пальцевой (рис. 3) фрезы.

Рис. 2. Нарезание зубьев методом ко­пирования дисковой фрезой

Рис. 3. Нарезание зубьев пальцевой фрезой

по методу обкатки производится инструментами очертаниями, отличными от очертаний нарезаемых зубьев, долбяком (рис.4 — зуб наружного зацепления, рис.5 — зуб внутреннего зацепления), червячной фрезой (рис.6) или инструментальной рейкой (рис.7):

Достоинством метода обкатки (огибания) является то, что он позволяет одним и тем же инструментом изготовлять колеса с зубьями различное формы. Изменяя относительное расположение инструмента и заготовки на станке, можно получать зубья различной формы и толщины (передачи со смещением).

Обкатка по сравнению со способом копирования обеспечивает боль­шую точность и производительность.

Рис.4. Нарезание зубьев на­ружного зацепления.

Рис.5. Нарезание зубьев внутреннего зацепления

Рис.6. Нарезание зубьев червячной фрезой

Рис.7. Нарезание зубьев инструментальной рейкой

Рис.8. Нарезание зубьев конического колеса

Для достижения высокой точности и малой шероховатости поверхности зубьев после нарезания производится их отделка.

Способы отделки зубьев:

— шлифование — производится методом копирования или обкатки шлифовальным кругом;

— шевингование — выполняется специальным инструментом шевер-шестерней или шевер-рейкой (обкатывая обрабатываемое коле­со, шевер отделывает зубья до требуемых точности и шероховатости поверхности);

— притирка — производится с помощью специального чугунного колеса (притира), находящегося в зацеплении с обрабатываемым колесом.

В зависимости от способа получения заготовки зубчатые колеса подразделяют на литые (

рис.9),
кованые или штампованные, изготовлен­ные механической обработкой
(рис. 10),
сварные
(рис.11).

Рис. 9. Литое зубча­тое колесо

Рис. 10. Кованое или штампованное

Рис. 11. Сварное зубчатое колесо колесо, механически обработанное

Зубчатые колеса, у которых диаметр впадин незначительно превышает диаметр вала в месте посадки зубчатого колеса, изготовляют за одно целое с валом. Такую конструкцию (рис. 12) называют валом-шестерней. В ос­тальных случаях зубчатое колесо выполняется отдельно, после чего наса­живается на вал.

Рис. 12. Вал-шестерня

Колеса диаметром меньше 400 мм имеют форму диска с выточками (см. рис.9) или без выточек. Чаще всего эти колеса изготовляют из поко­вок. Колеса диаметром более 400-500 мм изготовляют со спицами (рис.13) различного сечения.

Рис. 13. Зубчатое колесо со спицами

При конструировании колеса наиболее важным требованием является его жесткость. Основные соотношения элементов зубчатых колес в зависи­мости от их конструкции приведены в специальных справочниках.

Для экономии высокопрочных дорогостоящих материалов изготовляют сборные конструкции — бандажированные колеса (рис. 14). В этом слу­чае зубчатый венец колеса изготовляют из качественной стали, а централь­ную часть делают из менее дорогого материала (например, чугуна).

Рис. 14. Зубчатый венец бандажированного колеса

Для изготовления зубчатых колес применяют следующие материалы:

— сталь углеродистую обыкновенного качества марок Ст5, Ст6; качест­венную сталь марок 35, 40, 45, 50, 55; легированную сталь марок 12ХНЗА, 30ХГС, 40Х, 35Х, 40ХН, 50Г; сталь 35Л, 45Л, 55Л;

— серый чугун марок СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ40, высокока­чественный чугун марок ВЧ50-2, ВЧ45-5;

— неметаллические материалы (текстолит марок ПТК, ПТ, ПТ-1, лигнофоль, бакелит, капрон и др.).

Практикой эксплуатации и специальными исследованиями установлено, что нагрузка, допускаемая по контактной про­чности зубьев, определяется в основном твердостью материала. Высокую твердость в сочетании с другими характеристиками, а следовательно, малые габариты и массу передачи можно получить при изготовлении зубчатых колес из сталей, подвер­гнутых термообработке. Сталь в настоящее время — основной материал для изготовления зубчатых колес и в особенности для зубчатых колес высоконагруженных передач (табл.1).

Таблица 1. Механические свойства сталей

Важнейшими критериями работоспособности зубчатых колёс приводов являются объёмная прочность зубьев и износостойкость их активных поверхностей. Нагрузочная способность хорошо смазанных поверхностей ограничивается сопротивлением выкрашиванию. Для уменьшения расхода материалов назначают высокую твёрдость трущихся поверхностей.

Несущая способность зубчатых передач по контактной прочности тем выше, чем выше поверхностная твердость зубьев. Повышение твердости в два раза позволяет уменьшить массу редуктора примерно в четыре раза.

В зависимости от твердости (или термообработки) стальные зубчатые, колеса разделяют на две основные группы: твердостью Н 350 НВ — с объемной закалкой, закалкой ТВЧ, цементацией, азотированием и др. Эти группы различны по технологии, нагрузочной способности и способности к при­работке.

Твердость материала Н H2 + (10…15) HB

Технологические преимущества материала при Н 350 НВ (вторая группа материалов) твердость вы­ражается обычно в единицах Роквелла— HRC (1HRC = 10 HB).

Объемная закалка — наиболее простой способ получения высокой твердости зубьев. При этом зуб становится твердым по всему объему. Для объемной закалки используют 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 HRC.

Недостатки объемной закалки: коробление зубьев и необ­ходимость последующих отделочных операций, понижение изгибной прочности при ударных нагрузках (материал приоб­ретает хрупкость); ограничение размеров заготовок, которые могут воспринимать объемную закалку. Последнее связано с тем, что для получения необходимой твердости при закалке скорость охлаждения не должна быть ниже критической. С увеличением размеров сечений детали скорость охлаждения падает, и если ее значение будет меньше критической, то получается так называемая мягкая закалка. Мягкая закалка дает пониженную твердость.

Поверхностная закалка токами высокой частоты или пламенем ацетиленовой горелки обеспечивает Н = (48…54) HRC и применима для сравнительно крупных зубьев (m > 5 мм). При малых модулях опасно прокаливание зуба насквозь, что делает зуб хрупким и сопровождается его короблением. При относительно тонком поверхностном закаливании зуб искажа­ется мало. И все же без дополнительных отделочных операций трудно обеспечить степень точности выше 8-й. Закалка ТВЧ требует специального оборудования и строгого соблюдения режимов обработки. Стоимость обработки ТВЧ значительно возрастает с увеличением размеров колес. Для поверхностной закалки используют стали 40Х, 40ХН, 45 и др.

Цементация(насыщение углеродом поверхностного слоя с последующей закалкой) — длительный и дорогой процесс. Однако она обеспечивает очень высокую твердость (58….63HRC). При закалке после цементации форма зуба искажается, а поэтому требуются отделочные операции. Для цементации применяют низкоуглеродистые стали простые (сталь 15 и 20) и легированные (20Х, 12ХНЗА и др.). Легированные стали обеспечивают повышенную прочность сердцевины и этим предохраняют продавливание хрупкого поверхностного слоя при перегрузках. Глубина цементации около 0,1 …0,15 от толщины зуба, но не более 1,5…2 мм.

Нитроцементация — насыщение углеродом в газовой среде. При этом по сравнению с цементацией сокращаются длитель­ность и стоимость процесса,- упрочняется тонкий поверхностный слой (0,3…0,8 мм) до 60…63 HRC, коробление уменьшается, что позволяет избавиться от последующего шлифования. Нитроцементация удобна в массовом производстве и получила широкое применение в редукторах общего назначения, в автомобилестро­ении и других отраслях — материалы 25ХГМ, 25ХГТ и др.

Азотирование (насыщение поверхностного слоя азотом) обеспечивает не меньшую твердость, чем при цементации.

Малая толщина твердого слоя (около 0,1…0,6 мм) делает зубья чувствительными к перегрузкам и непригодными для работы в условиях повышенного абразивного износа (например, плохая защита от загрязнения). Степень коробления при азотировании мала. Поэтому этот вид термообработки особен­но целесообразно применять в тех случаях, когда трудно выполнить шлифование зубьев (например, колеса с внутренними зубьями). Для азотируемых колес применяют молибденовую сталь 38ХМЮА или ее заменители 38ХВФЮА и 38ХЮА. Заготовку зубчатого колеса, предназначенного для азотирова­ния, подвергают улучшению в целях повышения прочности сердцевины..

При отсутствии абразивного износа целесообразно приме­нять так называемое мягкое азотирование на глубину 10…15 мкм. Оно значительно проще, обеспечивает минимальное коробление и позволяет получать зубья 7-й степени точности без отделочных операций. Для мягкого азотирования применя­ют улучшенные хромистые стали типа 40Х, 40ХФА, 40Х2НМА.

Как было отмечено, высокая твердость зубьев значительно повышает их контактную прочность. В этих условиях реша­ющей может оказаться не контактная, а изгибная прочность. Для повышения изгибной прочности высокотвердых зубьев рекомендуют проводить упрочнение галтелей путем дробест­руйного наклепа, накатки и т. п.

В зависимости от способа получения заготовки различают литые, кованые, штампованные колеса и колеса, изготовляемые из круглого проката. Стальное литье обладает пониженной прочностью и используется обычно для колес крупных раз­меров, работающих в паре с кованой шестерней.

В зависимости от вида изделия, условий его эксплуатации, требований к габаритным размерам и квалиметрическим характеристикам, выбирают материалы зубчатых колес и необходимую термообработку.

На практике применяют следующие варианты химико – термической обработки (Т.О.):

Ошибки при проектировании зубчатых колёс

Зуб, подрезанный у основания.

Подрезание зуба

Согласно свойствам эвольвентного зацепления, прямолинейная часть исходного производящего контура зубчатой рейки и эвольвентная часть профиля зуба нарезаемого колеса касаются только на линии станочного зацепления. За пределами этой линии исходный производящий контур пересекает эвольвентный профиль зуба колеса, что приводит к подрезанию зуба у основания, а впадина между зубьями нарезаемого колеса получается более широкой.

Подрезание уменьшает эвольвентную часть профиля зуба (что приводит к сокращению продолжительности зацепления каждой пары зубьев проектируемой передачи) и ослабляет зуб в его опасном сечении. Поэтому подрезание недопустимо. Чтобы подрезания не происходило, на конструкцию колеса накладываются геометрические ограничения, из которых определяется минимальное число зубьев, при котором они не будут подрезаны. Для стандартного инструмента это число равняется 17. Также подрезания можно избежать, применив способ изготовления зубчатых колёс, отличный от способа обкатки. Однако и в этом случае условия минимального числа зубьев нужно обязательно соблюдать, иначе впадины между зубьями меньшего колеса получатся столь тесными, что зубьям большего колеса изготовленной передачи будет недостаточно места для их движения и передача заклинится.

Для уменьшения габаритных размеров зубчатых передач колёса следует проектировать с малым числом зубьев. Поэтому при числе зубьев меньше 17, чтобы не происходило подрезания, колёса должны быть изготовлены со смещением инструмента — увеличением расстояния между инструментом и заготовкой.

Исходные данные и замеры

На практике перед инженерами часто встает задача определения модуля реально существующей шестерни для ее ремонта или замены. При этом случается и так, что конструкторской документации на эту деталь, как и на весь механизм, в который она входит, обнаружить не удается.

Самый простой метод — метод обкатки. Берут шестерню, для которой характеристики известны. Вставляют ее в зубья тестируемой детали и пробуют обкатать вокруг. Если пара вошла в зацепление — значит их шаг совпадает. Если нет — продолжают подбор. Для косозубой выбирают подходящую по шагу фрезу.

Такой эмпирический метод неплохо срабатывает для зубчатых колес малых размеров.

Для крупных, весящих десятки, а то и сотни килограмм, такой способ физически нереализуем.

Результаты расчетов

Для более крупных потребуются измерения и вычисления.

Как известно, модуль равен диаметру окружности выступов, отнесенному к числу зубов плюс два:

Последовательность действий следующая:

Зубец колеса и его параметры

Данный метод подходит как для прямозубых колес, так и для косозубых.

Что такое модуль зубчатого колеса

Современные шестерни далеко ушли от своих деревянных шестизубых предков, изготавливаемых механиками с помощью воображения и мерной веревочки. Конструкция передач намного усложнилась, тысячекратно возросли скорость вращения и усилия, передаваемые через такие передачи. В связи с этим усложнились и методы их конструирования. Каждую шестеренку характеризует несколько основных параметров

Одним из самых универсальных характеристик является модуль зубчатого колеса. Существует для подвида — основной и торцевой.

В большинстве расчетов используется основной. Он рассчитывается применительно к делительной окружности и служит одним из важнейших параметров.

Для расчета этого параметра применяют следующие формулы:

Параметры зубчатых колес

Модуль зубчатого колеса можно рассчитать и следующим образом:

где h — высота зубца.

где De — диаметр окружности выступов,а z — число зубьев.

Что же такое модуль шестерни?

это универсальная характеристика зубчатого колеса, связывающая воедино такие его важнейшие параметры, как шаг, высота зуба, число зубов и диаметр окружности выступов. Эта характеристика участвует во всех расчетах, связанных с конструированием систем передач.

Источник