Розрахунки зубчастих передач Вибір матеріалів зубчастих передач і виду термообробки

При виборі матеріалу зубчастих коліс варто враховувати призначення проектованої передачі, умови експлуатації, вимоги до габаритних розмірів і можливу технологію виготовлення коліс. Основним матеріалом для виготовлення зубчастих коліс є сталь. Необхідну твердість у сполученні з іншими механічними характеристиками (а отже, бажані габарити і масу передачі) можна одержати за рахунок призначення відповідної термічної або хіміко-термічної обробки сталі.

В умовах індивідуального і дрібносерійного виробництва, у мало і середньо навантажених передачах, а також у передачах з більшими габаритами коліс (коли термічна обробка їх утруднена) звичайно застосовують сталі з твердістю не більше 350 НВ, що забезпечується нормалізацією або термопокращенням матеріалу. При цьому можливо чистове нарізування зубців безпосередньо після термообробки з високою точністю виготовлення, а при роботі передачі забезпечується гарна припрацьовуваність зубців без тендітного руйнування їх при динамічних навантаженнях.

Для рівномірного зношування зубців і кращої їхньої припрацьовуваності твердість шестірні НВ1 рекомендують призначати більше твердості НВ2 колеса не менш чим на (10...15) НВ.

В умовах крупносерійного та масового виробництва, доцільно застосовувати зубчасті колеса з високо твердими зубцями. При твердості більше 350 НВ її звичайно виражають в одиницях Роквела - НRC (1 HRC » 10 НВ).

Така твердість забезпечується після проведення зміцнюючих видів термічної і хіміко-термічної обробки: загартування (об’ємної або поверхневої), цементації з наступним загартуванням, азотування і т.п.

Застосування високо твердих матеріалів є резервом підвищення навантажувальної здатності зубчастих передач, зменшення їхніх габаритів і маси. Однак з високою твердістю матеріалу пов'язані додаткові труднощі: погана припрацьовуваність зубців, в яких прогресує втомлююча крихкість викрашування робочих поверхонь зубців, необхідність проведення термообробки після зубонарізування. Більшість видів втомлюючої термообробки супроводжується значним жолобленням зубів. Для виправлення форми зубів, відновлення необхідного ступеня точності потрібні додаткові дорогі зубовідтворюючі операції (шліфування, полірування, притирання і т.п.), що подовжує технологічний процес виготовлення зубчастих коліс і значно підвищує вартості передачі.

Клас марки конструкційних сталей, що рекомендують для виготовлення, зубчастих передач, види їхньої термообробки і відповідні основні механічні характеристики наведені в табл. 2.1. При цьому важливо, щоб розміри заготовок коліс (діаметр D_заг і товщина ободу або диска S_заг) не перевищували граничних значень D_гран і S_гран .

Таблиця 2.1

Механічні характеристики сталей

Марка	Dгран,		Sгран,	Термооб	Твердість заготовки			в	sт	s-1
сталі	мм		мм	робка	поверхні		серцевини	Н/мм2
1	2		3	4	5		6	7	8	9
35	-		-	Н	163... 192 НВ			550	270	235
40	120		60	У	192... 228 НВ			700	400	300
45		-	-	Н	179... 207 НВ			600	320	260
45		125	80	У	235... 262 НВ			780	540	335
45		80	50	У	269... 302 НВ			890	650	380
40Х		200	135	У	235... 262 НВ			790	640	375
40Х		125	80	У	269... 302 НВ			900	750	410
40Х		125	80	В+ТВЧ	45...50НRC	269... 302 НВ		900	750	410
40ХН		315	200	У	235... 262 НВ			800	630	380
40ХН		200	125	У	269... 302 НВ			920	750	420
40ХН		200	125	В+ТВЧ	48...53 НRC	269... 302 НВ		920	750	420
35ХМ		315	200	У	235... 262 НВ			800	670	380
35ХМ		200	125	У	269... 302 НВ			920	790	420
35ХМ		200	125	В+ТВЧ	48...53 НRC	269... 302 НВ		920	790	420
35Л		-	-	Н	163... 207 НВ			550	270	235
40Л		-	-	Н	147 НВ			520	295	225
45Л		315	200	У	207... 235 НВ			680	440	285
40ГЛ		315	200	У	235... 262 НВ			850	600	365
20Х 18ХГТ 12ХН3А		200	125	В+ЦК	56...63 НRC	300...400 НВ		900	800	400
38ХМЮА		-	-	А	57...67 НRC	30...35 НRC		1050	900	500
35ХМ 40ХН		-	40	З	45...53 НRC			1060	1400	500

Примітки:

1. У графі "Термообробка" прийняті наступні позначення:

Н - нормалізація, В - поліпшення, ТВЧ - загартування струмами високої частоти, З - об'ємне загартування, ЦК - цементація, А - азотування.

2. Для циліндричних і конічних коліс з виточеннями прийняти менше з значень D_заг, S_заг.