2.4 Зубчатые колеса

Зубчатые колеса проектируются цельными и составными. Основными частями составного колеса (рисунок 2.5) являются центр зубчатого колеса (ЦЗК) 3 и венец 1. Венец насаживается на ЦЗК в горячем состоянии и дополнительно крепится на нем штифтами 2 с нарезкой.

Для шестерен обычно применяется хромоникелевая сталь 12ХНЗА или 20ХНЗА, для зубчатых колес — сталь 37ХНЗА, сталь Ст. 50F (с ферротитаном) и др. Про­ектирование составных зубчатых колес связано с желанием экономии качественной стали, так как в этом случае по­следняя применяется только для изготовления венца, а ЦЗК получают отливкой из дешевой стали 25Л-II. Преимущест­вом составных колес является также возможность много­кратной смены венца при износе зубьев. Но они конструктив­но и технологически сложнее, что обычно не оправдывает их применение. Приме­нение цельных колес позволяет уменьшить некоторые раз­меры и вес колеса, упростить технологию обработки и умень­шить трудоемкость изготовления. По всем этим причинам и показателям цельные зубчатые колеса предпочтительнее составных. Основным методом изготовления зубчатых колес тяговых редукторов является метод горячей штамповки, сходный по технологическому процессу с методом изготовления.цельно­катаных колес. Первой операцией изготовления цельного зуб­чатого колеса горячей штамповкой является нагрев заготов­ки (поковки) в камерной печи до температуры штамповки 1150°С. Вторая операция — осадка заготовки под молотом или прессом, третья — прошивка центрального отверстия пробойником, четвертая — штамповка в открытом штампе (предварительная) и пятая — обрезка заусенцев и калиб­ровка в чистом штампе. Последней операцией изготовления заготовки зубчатого колеса перед механической обработкой является нормализация для придания стали мелкозернистой структуры.

Следует отметить, что эта технология не может быть признана оптимальной. Более прогрессивной является тех­нология изготовления зубчатых колес методом горячей про­катки на зубонакатных станках высокой точности, которая обеспечивает более высокие прочности характеристики и из­носоустойчивость зубьев. Для пояснения этого на рисунке 2.6 по­казана схема расположения волокон металла в штампован­ной заготовке зубчатого колеса (а) и зубе колеса, получен­ного из нее механической обработкой (б) и накаткой (в).

Рисунок 2.5 – Составное зубчатое колесо

а)

а) б)

Рисунок 2.6 – Схема расположения волокон металла в штампованной заготовке зубчатого колеса (а), в зубьях после меха­нической обработки (б) и при изготовлении методом горячей накатки (в)

Схемы наглядно иллюстрируют преимущество изготовления зубчатых колес накаткой. Волокна металла в зубе колеса, полученного механической обработкой, перерезаны. Такой зуб менее прочен, чем зуб, полученный накаткой, который будет лучше сопротивляться излому и истиранию.

Полный цикл обработки зубчатых колес в общем случае включает в себя операции предварительной механической об­работки, нарезания зубьев, поверхностного упрочнения зубьев и окончательной отделки зубчатого колеса. Все эти операции чередуются с операциями контроля обработки.