6.3.5. Методы изготовления зубчатых колес

Различают два основных метода: без снятия стружки и со снятием стружки.

А. Методы изготовления зубчатых колес без снятия стружки.

- метод порошковой металлургии заключается в том, что зубчатое колесо вместе с зубьями спекается из металлических порошковых смесей в закрытых штампах, которые изготовлены из стали твердого сплава. Процесс происходит при температуре ковки и при усилии 50-600 кН. Эти колеса имеют более низкую прочность, чем штампованные и невысокую твердость. Последующей термообработкой твердость повышается до HRC 60-65. Зубчатые колеса, полученные таким способом, хорошо работают на высоких скоростях при передаче небольших нагрузок. Имеют высокую износостойкость. Изготавливаются диаметром от 30 - 200 мм.

- горячая штамповка конических колес с прямыми зубьями внедрена на ГАЗе, ЗИЛе, Минском тракторном и др. заводах. Заготовку нагревают до 1200С ТВЧ и в три перехода на ковочных прессах в штампах получают заготовку колеса с предварительно оформленными зубьями. Горячая штамповка заменяет черновое нарезание зубьев.

- горячее накатывание зубьев цилиндрических зубчатых колес применяется для накатывания прямозубых, косозубых и шевронных колес. Накатывание производится на специальных накатных станах различными методами: осевым или радиальным. Заготовка механически обрабатывается нагревается на ТВЧ до C и проталкивается между двумя синхронно вращающимися зубчатыми накатниками. Накатываются зубчатые колеса мм и мм. После накатывания, зубья подвергаются чистому нарезанию.

- холодная накатка зубьев применяется взамен зубошевингования.

Б. Методы изготовления зубчатых колес путем снятия стружки.

- метод копирования. В этом случае профиль зуба инструмента представляет точную копию впадины между зубьями нарезаемого колеса. В процессе резания профиль инструмента совпадает всеми точками с профилем колеса. Таким методом работает дисковая и пальцевая модульные фрезы.

- метод центроидного огибания. В этом случае центроиды (начальные окружности) перекатываются в процессе работы друг по другу без скольжения: центроида нарезаемого колеса и инструмента. Так работают червячные фрезы, долбяки, зуборезные гребенки.

- метод бесцентоидного огибания. При этом профиль нарезаемых зубьев также получается как огибающая различных положений режущих кромок инструмента. Но в процессе нарезания центроиды отсутствуют как на инструменте, так и на изделии. Таким методом работают и пальцевая и дисковая модульные фрезы при нарезании косозубых и шевронных колес.

3.6.6. Виды разрушения зубьев. Критерии работоспособности и расчета

При работе зубчатой передачи между зубьями сопряженных зубчатых колес возникает сила давления , направленная по линии зацепления (рис. 20). Возникающая сила трения (где — сила трения, — сила давления, — коэффициент трения), невелика и ее значение в расчет не принимают. На работоспособность решающее влияние оказывает напряжение изгиба , возникающее в поперечных сечениях зубьев и контактные напряжения , возникающие в поверхностных слоях зубьев. Напряжение изгиба является причиной поломок зубьев, а контактные напряжения , вызывают усталостное выкрашивание поверхностных слоев зубьев.

Поломка зубьев является наиболее опасным видом их разрушения. Поломка возникает в результате больших нагрузок, особенно ударного воздействия многократно повторяющихся нагрузок. Эти вызывают усталость материала зубьев. Для предотвращения поломки зубьев, их рассчитывают на изгиб.

Усталостное выкрашивание поверхностных слоев зубьев является самым распространенным и опасным видом разрушений рабочих поверхностей зубьев. Этот вид разрушений заключается в том, что при больших контактных напряжениях на рабочей поверхности зубьев (на ножках, вблизи полюсной линии) появляются усталостные трещины. Это приводит к выкрашиванию мелких частиц материала зубьев и образованию небольших осповидных углублений. Под влиянием давления масла, вдавливаемого с большой силой сопряженным зубом в эти углубления и трещины, они растут и превращаются в раковины. Для предотвращения выкрашивания зубьев их рассчитывают на КОНТАКТНУЮ ПРОЧНОСТЬ.

Эти два вида (поломка и выкрашивание) разрушений являются основными, а контактная прочность и прочность на изгиб зубьев являются ГЛАВНЫМИ КРИТЕРИЯМИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ зубчатой передачи.

Рис. 20. Изгибающие и контактные напряжения

в зацеплении

Расчет на прочность зубьев закрытых передач производят на изгиб и на контактную прочность. Основным является расчет на контактную прочность, т. к. не зависит от модуля. Величина может быть уменьшена путем увеличения модуля .

Зубья ОТКРЫТЫХ передач рассчитывают ТОЛЬКО на ИЗГИБ.