Материалы зубчатых колёс

Выбор материала зубчатых колёс зависит от назначения передачи и условий её работы. В качестве материалов зубчатых колёс применяют стали, чугуны, пластмассы.

Стали. Основными материалами для зубчатых колёс служат термически обрабатываемые стали. В зависимости от твёрдости стальные зубчатые колёса деляться на две группы:

Первая группа – колёса с твёрдостью менее НВ350. Применяются в мало- и средненагруженнх передачах. Материалами для колёс этой группы служат углеродистые стали 40Х, 45Х, 40ХН и др. Термообработка – улучшение производится до нарезания зубьев. Колёса с твёрдость до НВ360 хорошо приробатываются и не подвержены хрупкому разрушению. Для равномерного износа зубьев и лучшей их прирабатываемости твёрдость шестерни должна быть на 20-50НВ больше твёрдости колеса.

^ Вторая группа – колёса с твёрдостью до НВ350. Применяются в тяжелонагруженых передачах. Высокая твёрдость рабочих поверхностей зубьев достигается объёмной и поверхностной закалкой, цементацией, азотированием, цианированием. Эти виды термообработки позволяют в несколько раз повысить нагрузочную способность передачи по сравнению с улучшеными сталями.

^ Поверхностная закалка токами высокой частоты целесообразна для шестерён с модулем m=2мм, работающих с улучшенными колёсами, ввиду хорошей приработки зубьев. При малых модулях мелкий зуб прокаливается насквозь, что делает его хрупким и сопровождается короблением. Для закалки используют стали 40Х, 45Х, 40ХН.

Цементацию применяют для колёс, размеры и масса которых должны быть минимальные(авиация, транспорт…). Для цементации используют стали 20Х, 12ХН3А и др.

Азотирование обеспечивает особо высокую твёрдость поверхностных слоёв зубьев. Для передач, в которых отсутствует абразивный износ зубьев, можно применять мягкое азотирование. Оно сопровождается весьма малым короблением и позволяет получать зубья 7-й степени точности без отделочных операций. Для повышения прочности сердцевины зуба заготовку применяют стали 40ХНМА, 40Х2НМА. Для жёсткого азотирования – стали 38ХМЮА.

^ Колёса с твёрдостью до НВ350 нарезают до термообработки. Отделка зубьев производится после термообработки.

Для повышения стойкости зубьев против заедания не весьма актуальна. При выборе матереала и термообработки этих колёс основное внимание уделяют повышению нагрузочной способности передачи. Поэтому в настоящее время колёсам с твёрдостью до НВ350 задают одинаковые режимы термообработки и получают одинаковые твёрдости.

^ Стальное литьё. Применяется при изготовлении крупных зубчатых колёс (d=500мм), работающих в паре с кованой шестерней. Употребляются стали от 35Л до 55Л. Литые колёса подвергаются нормализации.

Чугуны. Применяются при изготовлении зубчатых колёс тихоходных открытых передач. Рекомендуется чугуны от СЧ18-36 до СЧ35-56. Зубья чугунных колёс хорошо прирабатываются, но имеют пониженую прочность на изгиб.

Пластмассы. Применяются в быстроходных малонагруженных передачах для шестерён, работающих в паре с металлическими колёсами. Зубчатые колёса из пластмасс отличаются бесшумностью и плавностью хода. Наибольшее распространение имеют текстолит, лигиофоль, капролон, полиформальдегид.