Материалы зубчатых колес

Основными материалами для зубчатых колес являются стали, подвергнутые термической обработке, так как они по сравнению с другими материалами в наибольшей степени обеспечивают контактную прочность и прочность зубьев на изгиб. Реже зубчатые колеса выполняют из чугунов и пластмасс. В зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев различают:

- колеса с твердостью поверхностей зубьев Н 350НВ. Применяются в слабо- и средненагруженных передачах, а также в передачах с большими колесами, термическая обработка которых затруднена. Материалы для колес этой группы – сталь 35, 40, 45, 50, 40Х, 45Х, 40ХН, 50Г и др. Термообработку – улучшение (нормализация) производят до нарезания зубьев. Эти колеса хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению. Для равномерного изнашивания зубьев твердость шестерни прямозубой передачи должна быть на НВ больше твердости колеса. Для косозубых передач твердость рабочих поверхностей зубьев шестерни должна быть на НВ больше твердости колеса;

- колеса с твердостью поверхностей Н>350НВ (). С увеличением твердости рабочих поверхностей зубьев повышается их контактная прочность и соответственно нагрузочная способность, возрастает также износостойкость и сопротивление заеданию зубьев. Высокая твердость рабочих поверхностей зубьев достигается объемной и поверхностной закалкой, цементацией, азотированием, цианированием. Зубья колес этой группы не прирабатываются, колеса нарезают до термообработки, отделку зубьев производят после термообработки.

Поверхностная закалка зубьев ТВЧ целесообразна для шестерен с m 2мм, работающих с улучшенными колесами, ввиду хорошей приработки зубьев. Цементацию применяют для колес, размеры которых должны быть минимальные (авиация, транспорт). Азотирование обеспечивает особо высокую твердость поверхности зубьев, для азотирования применяют стали 40ХНМА, 40Х2НМА, 38ХМЮА, 38Х2Ю.

Чугуны СЧ20, СЧ35, ВЧ30 хорошо противостоят усталостному выкрашиванию при плохой смазке, но имеют пониженную прочность при изгибе. Применяют для изготовления крупногабаритных колес тихоходных открытых передач, так как зубья хорошо сопротивляются выкрашиванию и заеданию. Основным недостатком чугунов является их пониженная прочность при ударных нагрузках.

Пластмассовые колеса (древеснослоистые пластики, текстолит, полиамид) обеспечивают бесшумную и плавную работу, способны амортизировать удары. Применяют в слабонагруженных и кинематических передачах.