3.6.3. Точность зубчатых передач

Нормы точности эвольвентных цилиндрических зубчатых колес и передач с содержатся в СТ СЭВ 641-77. Он распространяется на зубчатые колеса с исходным контуром по СТ СЭВ 309-76.

Установлено 12 степеней точности: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Наиболее точная — 1, наименее точная — 12. Для степеней точности 3-11 цилиндрических и 5-11 конических передач установлены нормы: кинематической точности, плавности работы колеса и контакта зубьев.

Нормы точности на зубчатые передачи с перекрещивающимися осями и коническими зубчатыми колесами установлены в СТ СЭВ 186-75.

Нормы кинематической точности определяют суммарную ошибку угла поворота зубчатого колеса за один оборот в зацеплении с эталонным колесом. Нарушение кинематической точности происходит за счет ошибок шага и профиля. Мгновенные значения передаточного числа не остаются постоянными (постоянным сохраняется среднее значение).

Нормы плавности работы колеса определяют многократно повторяющиеся за один оборот колеса колебания скорости. В быстроходных передачах ошибки шага и погрешности профиля вызывают дополнительные динамические нагрузки, вибрации и шум в зацеплении.

Нормы контакта зубьев определяют ошибки в направлении зубьев и сборке передачи, влияющие на размеры пятна контакта. Ошибки в направлении зубьев, а также перекос валов приводят к неравномерному распространению нагрузки по длине зуба.

Степень точности назначается в зависимости от величины окружной скорости. Наибольшее распространение имеют 6, 7, 8 степени точности. Независимо от степени точности установлены нормы бокового зазора:

- с нулевым зазором Н

- с малым зазором Е

- с уменьшенным зазором С, Д

- с нормальным зазором В

- с увеличенным зазором А

Сопряжения Н, Е, С требуют повышенной точности изготовления.

Допускается взаимное колибрование норм точности. Например: степень точности зубчатого колеса обозначена:

6-7-8-Н СТ СЭВ 642-77

6 - шестая степень по нормам кинематической точности колес;

7 - седьмая степень по нормам плавности работы колеса;

8 - восьмая степень по нормам контакта зубьев

Н - с нулевым боковым зазором.

3.6.4. Материалы зубчатых колес

Материал зубчатых колес должен обладать определенными технологическими и физическими свойствами. Например, он должен хорошо обрабатываться в холодном и горячем состоянии, иметь хорошую склонность к термообработке, обеспечить достаточную прочность при изгибе, высокую прочность поверхностного слоя зубьев и высокое сопротивление истиранию.

Для передач общего назначения рекомендуется сталь 35, 45, 50, 50Г и легированные – 40Х, 45ХН, и др. При твердости зубчатых колес не превышающей НВ350 зубья нарезают после термообработки (улучшение, нормализация), если твердость выше НВ350, то производят сплошную или поверхностную закалку, а зубья нарезают до термообработки. Сплошная закалка дает коробление и понижение вязкости сердцевины. Твердость сердцевины для углеродистых сталей не должна превышать НRC 45, а для легированных HRC 50, иначе ударная вязкость резко падает.

Поверхностная закалка (ТВЧ) исключает эти недостатки. Способ выгоден особенно при больших размерах колес, т. к. позволяет использовать углеродистые стали, вместо легированных. Достигаемая твердость HRC 51-57.

Цементация (стали 15, 20, 15Х, 20Х) обеспечивает высокую поверхностную твердость при вязкой сердцевине. Лучшие результаты дают стали типа 15Х, 20Х. При действии на передачу перегрузок или ударов (транспортные машины, авиаредукторы и т. п.) рекомендуются стали 12ХНЗА, 15ХФ (хромованадиевая) и 18ХГТ (хромомарганцетитановая) и др. После термообработки зубья шлифуются.

Зубчатые колеса изготавливаются также из серого чугуна СЧ12; СЧ32; СЧ35 и ковкого чугуна по ГОСТ1215-59. Контакная прочность высокая, а способность чугунных зубьев сопротивляться удару или изгибу ниже, чем у стальных. Поэтому их используют в тихоходных, малонагруженных открытых передачах.

Зубчатые колеса из пластмасс применяют при необходимости бесшумной работы, если корпус передачи нежесткий и невозможно получить правильное взаимное расположение колес. Наиболее широко применяются текстолит, древеснослоистые пластики, нейлон, капрон. Обычно шестерня изготавливается из пластмассы, а колесо из стали или чугуна (НВ≥250). Износная прочность их ниже, чем стальных.

В зависимости от размеров и конструкции зубчатых колес, назначения и типа производства, они могут штамповаться, отливаться, выполнять сварными или изготавливать из проката (вал-шестерня).