Конструирование и материалы зубчатых колес

Зубчатые колеса редукторов в большинстве случаев изготовляют из конструкционной углеродистой или легированной стали с содержанием углерода от 0,1 до 0,6%, а при сравнительно больших размерах (колеса диаметром 500 мм) часто применяют стальное литье.

Колеса из стального литья обычно работают в паре с кованой шестерней. Наиболее распространено стальное литье марок 35Л, 40Л, 45Л, 50Л (при окружных скоростях до 8 м/с),

Легированное стальное литье (марки 35ГЛ, 40ХЛ, 35ГСЛ, 40ХНЛ) применяют значительно реже.

Крупные колеса зачастую изготавливают бандажированными, т.е. венец делают кованным из углеродистой или легированной стали, а колесный центр из чугунного литья (обычно СЧ 15-32) или реже из стального литья.

Для колес и шестерен, открытых тихоходных мало нагруженных передач часто применяют чугунное литье марок СЧ 15-32, СЧ 18-36, СЧ 24-44. При использовании чугунного литья для сравнительно сильно нагруженных открытых передач, а также зубчатых колес редукторов применяют серый чугун СЧ 28-48, СЧ 32-52. Отливки из чугуна с шаровидным графиком (отливки из высокопрочного чугуна ВЧ 45, ВЧ 50 и др.) С успехом применяют взамен стального литья при окружных скоростях до 5-6 м/с. Важным достоинством чугунных колес является отсутствие склонности к заеданию при бедной смазке.

Пластмассы применяют для изготовления малонагруженных зубча­тых колес, главным образом в тех случаях, когда предъявляются повышенные требования к бесшумности работы. Пластмассовые зубчатые колеса изготавливают главным образом из древесно-слоистых пластиков, текстолита и полиамидов ( нейлон, капрон).

Как правило, пластмассовое зубчатое колесо работает в паре со стальным или чугунным. При этом желательно, чтобы твердость рабочих поверхностей зубьев чугунного колеса была не ниже НВ 220; для стальных колес рекомендуют твердеть НВ 300 и даже НRС 45. Зубья стальных колес следует шлифовать или хонинговать.

По технологии нарезания и окончательной отделке различают две группы зубчатых колес, отличающихся твердостью рабочих поверхностей:

а) нарезаемые после окончательной термообработки;

б) нарезаемые до окончательной термообработки.

Твердость колес первой группы НВ < 350. При этом твердость порядка НB 320…350, назначают, как правило, лишь для шестерен не­большого диаметра. Указанные значения твердости являются предельными; обычно колеса этой группы имеют твердость НВ 160…280. Для получения такой твердости колеса из углеродистой или легированной стали, подвергают нормализации или улучшению (закалка с высокотемпературным отпуском).

Колеса из стального углеродистого литья бывают либо термически необработанными, либо нормализованными, а колеса из легированного стального литья проходят нормализацию или улучшение.

Применение колес с высокой твердостью (НRС 4063) рабочих поверхностей зубьев позволяет значительно повысить нагрузочную способность передачи. Вместе с тем, термообработка, производимая после окончательного зубонарезания, может привести к некоторому искажению профилей зубьев, что является недостатком второй группы.