Изготовление зубчатых колёс, материалы и точность

Применяются два метода нарезания зубчатых колёс: копирование и обкатка. Метод копирования заключается в выполнении впадин между зубьями модульными фрезами дисковыми (а) или пальцевыми (б), что показано на рис.2

После получения каждой впадины заготовку поворачивают на шаг зацепления. Метод обкатки имитирует зацепление зубчатой пары, одним из элементов которой является режущий инструмент: червячная фреза (а), долбяк (б) или инструментальная рейка (в). Кинематика технологических процессов показана на рис.3.

Для зубчатых колёс из сталей 40Х и 40ХН2МА для упрочнения рабочей поверхности используют объёмную закалку до HRC_э>45. В этом случае сердцевина зуба будет менее пластичной, что способствует его поломке. В современных передачах сохраняют вязкую сердцевину зуба, упрочняя лишь его рабочую поверхность термической (поверхностная закалка ТВЧ), или химико-термической (азотирование, цементация) обработкой и др. методами. Так при цементации сталей марок 12ХН3А, 15ХФ твёрдость поверхности составляет HRC_э=56...62. При азотировании сталей 38Х2Ю и 38Х2МЮА - HRC_э=50...55. При лазерной закалке HRC_э=56...62, при ионном азотировании HRC_э=70.

В зависимости от скорости стандарт предусматривает от 1 (наиболее точной) до 12 степени точности. Степень точности определяет норму плавности работы колёс, норму площади контакта зубьев и величину погрешности поворота колеса за 1 оборот. Она влияет на динамику нагружения.

Для обеспечения вращения передачи и устранения заклинивания в зацеплении выполняется боковой зазор между поверхностями зубьев обратными контактным. Его величина определяется видом сопряжения от А до Н. Наибольший зазор у сопряжения А, а наименьший – у Н.

К основным видам повреждений передач относятся:

- выкрашивание рабочих поверхностей зубьев при работе со смазкой. Оно имеет усталостный характер. Трещины обычно возникают и развиваются у ножки зубьев в местах неровностей, оставшихся после обработки. Это наиболее частая причина выхода из строя зубчатых передач;

- молекулярно-механическое изнашивание проявляется как заедание при высокой контактной нагрузке в зоне, где нет масляной плёнки. В силу адгезии рабочие поверхности зубьев сцепляются настолько сильно, что частицы более мягкого материала зуба привариваются к поверхности другого колеса;

- пластическое деформирование отмечается в тяжело нагруженных, тихоходных передачах.

Поломка зубьев – наиболее опасный вид разрушения. Излом происходит в сечении у основания зуба и носит усталостный характер. Его причиной является циклическое нагружение напряжениями изгиба.