Основні індекси

1 – відноситься до шестірні зубчатого колеса з малим числом зубців;

2 – відноситься до колеса – зубчастого колеса з більшим числом зубців;

штрих – попередньо вибране (розраховане) значення, що підлягає уточненню або узгодженню із стандартом;

Н – відноситься до розрахунків на контактну втому та міцність;

F – відноситься до розрахунків на втому та міцність при згині;

max – максимальний;

min – мінімальний;

пік – піковий;

ном – номінальний;

ф- фактичний;

- сумарний;

і – поточне значення.

Загальні відомості

За допомогою циліндричної передачі здійснюється передавання обертового руху між валами, осі яких паралельні.

Силова циліндрична передача складається з ведучого колеса, яке називають «шестірня» та веденого зубчатого колеса - далі колесо(рис.1).

Рисунок 1- Геометричні параметри циліндричної передачі

За допомогою однієї циліндричної передачі можна реалізувати передаточне число до 7,1.

Порівняно з іншими механічними передачами циліндричні передачі мають такі переваги:

- високий ККД ( 0.96…0,98);

- високу надійність та довговічність роботи;

- великий діапазон навантаження та компактність конструкції;

- незначні навантаження на вали передачі.

До недоліків передачі відносять:

- відносно високі вимоги до точності виготовлення та монтажу;

- шум при роботі з високими швидкостями;

- потреба в постійному змащуванні.

2 Початкові дані

2.1 Індивідуальний графік навантаження (рис. 2а) або типовий графік навантаження (рис. 2б).

а)індивідуальний б) типовий

Рисунок 2 - Режими навантажень

На рис.: Тпік, (максимальний) - короткочаснодіючий момент використовується при розрахунках зубців коліс на статичну міцність при перевантаженнях;

Ti - тривалодіючі моменти, (N> циклів навантажень) на і-х ступенях навантаження - використовуються при розрахунках зубців коліс на контактну втому та втому при згині;

Т₁ – найбільший із тривалодіючих моментів;

Ni – число циклів навантажень на і-х ступенях;

N = N_i – сумарне число циклів навантажень;

N_Е = К_Е N - еквівалентне число циклів навантажень;

Розрахунок N , N_Е – див. розділ 3.

T₂ – обертовий (крутний) номінальний момент на колесі (на рис.1а Т₂ відповідає більшому із тривалодіючих моментів Т_І);

U – передаточне число передачі;

₂ - кутова швидкість колеса, с^-1, або n₂ - частота обертання, хв ;

Передача реверсивна або нереверсивна;

Ресурс передачі , год.

За відомого строку служби передачі (L, рік) ресурс розраховують за формулою:

(год.), (1.1)

тут Кр, Кд – коефіцієнти використання передачі протягом року та доби;

- коефіцієнт короткочасного перевантаження ;

Характер виробництва – одиничний, мілкосерійний, крупносерійний.

3 Вибір матеріалу

Вибір матеріалів для зубчастих коліс передачі – відповідальний етап проектування. Вибір марки сталі та її термообробка залежать від габаритних розмірів, несучої здатності, вартості передачі, а також від технічного рівня виробництва та кількості вироблених коліс.

В залежності від твердості робочих поверхонь зубців після термообробки зубчасті колеса відносять до двох груп :

1 – колеса із твердістю робочих поверхонь зубців Н НВ350 (у більшості Н НВ 300): щоб одержати таку твердість колеса піддають термічній обробці (ТО) – нормалізації або поліпшенню. Зубці коліс нарізують після кінцевої термічної обробки. Колеса з такою ТО умовно називають “м’якими”.

2 – колеса із твердістю робочих поверхонь зубців Н > НВ350. Зубці нарізають до ТО або ХТО (хіміко-термічної обробки) – об’ємне та поверхневе гартування, цементація, нітроцементація, азотування. ТО або ХТО, що застосовується після нарізування зубців, спричиняє короблення та спотворення іх профелів. Тому після ТО зубці шліфують або обкочують з використанням спеціальних паст. Вартість таких колес значно більша, ніж вартість колес першої групи. Умовно такі колеса називають “твердими”.

Якщо твердість колеса Н₂ НВ350 – передача припрацьовується, якщо Н₂ > НВ350 – ні.

“ М’які ” колеса (НВ 350) використовують в передачах, маса і габаритні розміри котрих жорстко не обмежені, “тверді” зубчасті колеса з твердістю поверхонь зубців Н > НВ350 застосовують для середньо та високонавантажених передач.

Марку сталі для зубчастих коліс необхідно вибирати з урахуванням їх очікуваних розмірів, а саме – діаметра і найбільшої товщини перерізу колеса з припуском на механічну обробку після нормалізації або поліпшення ( табл.2.1).

В залежності від умов експлуатації та вимог до габаритних розмірів передачі застосовують наступні матеріали і варіанти ТО або ХТО:

1 – марки сталей, однакові для колеса та шестірні:

45, 40Х, 40ХН, 35ХМ, 45ХЦ :

ТО колеса – поліпшення, НВ235…262;

ТО шестірні – поліпшення, НВ269…302;

2 – марки сталей, однакові для колеса та шестірні:

40Х, 40ХН, 35ХМ, 45ХЦ :

ТО колеса – поліпшення, НВ235…262;

ТО шестірні – поліпшення та гартування після нагріву СВЧ,

HRC 45…50, 48…53, 50…56 (залежить від марки сталі);

3 – марки сталей, однакові для колеса та шестірні: 40Х, 40ХН, 35ХМ,

45ХЦ :

ТО колеса та шестірні – поліпшення та гартування після нагріву

СВЧ, HRC 45…50, 48…53, 50…56 (залежить від марки сталі);

4 – марки сталей для колеса:

40Х, 40ХН, 35ХМ, 45ХЦ :

ТО колеса – поліпшення та гартування після нагріву СВЧ

HRC 45…50, 48…53, 50…56 (залежить від марки сталі);

- марки сталей для шестірні :

20Х, 20ХНМ, 18ХГТ, 12ХНЗА, 25ХГНМ :

ТО шестірні – поліпшення, цементація і гартування, HRC 56…63;

5 – марки сталей, однакові для колеса і шестірні :

20Х, 20ХНМ, 18ХГТ, 12ХНЗА, 25ХТНМ:

ТО колеса і шестірні однакова – поліпшення, цементація і гартування, HRC 56…63;

6 – марки сталей, однакові для колеса і шестірні:

25ХГМ, 25ХГТ :

ТО колеса і шестірні однакова – поліпшення, нітроцементація і

гартування, HRC 58…63;

7 – марки сталей, однакові для колеса і шестірні:

40ХНМА, 38Х2МЮА поліпшення, азотування,

HV550…750 (HRC 55…60).

Для “м’яких” (ННВ350) коліс з метою прискорення припрацьовування і підвищення опору заїданню твердість поверхонь зубців шестірні повинна відповідати умові:

для прямозубих коліс НВ₁ = НВ₂ + 40 ;

для косозубих коліс Н₁ = HRC45…50 і НВ₂ = 269…302;

для “твердих”коліс (Н НВ 350) твердість зубців шестірні та

колеса може бути однакова.

Таблиця 3.1 – Механічні характеристики деяких сталей для зубчастих коліс редукторів загального призначення

Марка сталі	Заготовка		ТО або ХТО	Твердість	т, МПа
	Dгр., мм	Sгр, мм
40,45	Будь-який 125 80	Будь-яка	нормалізація поліпшення -	НВ179….207 НВ235….262 НВ269….302	320 540 650
40ХН, 35ХМ	315 200 200	200 125 125	поліпшення - гартування після нагріву СВЧ	НВ235….262 НВ269….302	630 750 750
20Х 20ХНМ 18ХГТ 12ХНЗА 25ХГНМ	200	125	цементація		800
25ХГМ 25ХГТ	200	125	нітроцемен-тація		800
40ХНМА 38Х2МЮА	125 Будь-який	80 Будь-яка	азотування		780 750

Примітка.

*Чисельник – твердість поверхонь зубців; знаменник – твердість серцевини зубців.