ШестерниОни полагаются на собственные конструктивные размеры и прочность материала для противостояния внешним нагрузкам, что требует от материалов высокой прочности, ударной вязкости и износостойкости; из-за сложной формы шестерен,шестерниДля изготовления требуются высокая точность, а материалы — хорошая технологичность. Обычно используются кованая сталь, литая сталь и чугун.
1. Кованая сталь. В зависимости от твердости поверхности зубьев, она делится на две категории:
Когда HB < 350, это называется мягкой поверхностью зуба.
Когда HB > 350, это называется твердой поверхностью зуба.
1.1. Твердость поверхности зуба HB＜350
Технологический процесс: ковка заготовки → нормализация - черновая токарная обработка → закалка и отпуск, чистовая обработка.
Наиболее часто используемые материалы: 45#, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB
Особенности: Обладает хорошими общими характеристиками, поверхность зубьев имеет высокую прочность и твердость, а сердцевина зубьев обладает хорошей ударной вязкостью. После термообработки повышается точность.ШестерниРезка может достигать 8 степеней точности. Проста в изготовлении, экономична и обладает высокой производительностью. Точность невысока.
1.2 Твердость поверхности зуба HB > 350
1.2.1 При использовании среднеуглеродистой стали:
Технологический процесс: Ковка заготовки → нормализация → черновая обработка → закалка и отпуск → чистовая обработка → высоко- и среднечастотная закалка → низкотемпературный отпуск → хонингование или абразивная приработка, электроэрозионная приработка.
Наиболее часто используемые материалы:45, 40Cr, 40CrNi
Характеристики: Высокая твердость поверхности зубьев (HRC = 48-55), высокая прочность контакта и хорошая износостойкость. Сердцевина зубьев сохраняет прочность после закалки и отпуска, обладает хорошей ударопрочностью и высокой несущей способностью. Точность снижается вдвое, достигая 7-го уровня. Подходит для серийного производства, например, для среднескоростных и средненагрузочных передач в автомобилях, станках и т. д.
1.2.2 При использовании низкоуглеродистой стали: Ковка заготовки → нормализация → черновая обработка → закалка и отпуск → чистовая обработка → цементация и закалка → низкотемпературный отпуск → шлифовка зубьев. До 6 и 7 уровней.
Наиболее часто используемые материалы: 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo. Характеристики: Твердость поверхности зубьев и высокая несущая способность. Сердечник обладает хорошей ударной вязкостью и прочностью. Подходит для высокоскоростных, тяжелых, перегрузочных передач или в случаях, когда требуется компактная конструкция, в качестве главной передачи локомотивов и авиационных редукторов.
2. Литая сталь:
КогдамеханизмПри диаметре d > 400 мм, сложной конструкции и трудностях ковки, для нормализации, закалки и отпуска можно использовать литую сталь ZG45 или ZG55.
3. Чугун:
Обладает высокой устойчивостью к адгезионной и точечной коррозии, но низкой устойчивостью к ударам и истиранию. Подходит для стабильной работы, низкой мощности, низкой скорости или больших размеров и сложной формы. Может работать в условиях дефицита масла и подходит для открытых трансмиссий.
4. Металлический материал:
Ткань, дерево, пластик, нейлон, подходит для высоких скоростей и малых нагрузок.
При выборе материалов следует учитывать, что условия эксплуатации зубчатых передач различаются, а формы разрушения зубьев также различны, что является основой для определения критериев расчета прочности зубчатой передачи, а также для выбора материалов и зон перегрева.
1. Если зубья шестерни легко ломаются под ударной нагрузкой, следует выбирать материалы с лучшей ударной вязкостью, а для цементации и закалки можно использовать низкоуглеродистую сталь.
2. В высокоскоростных закрытых трансмиссиях поверхность зубьев подвержена образованию точечных повреждений, поэтому следует выбирать материалы с более высокой твердостью поверхности зубьев, и можно использовать закаленную среднеуглеродистую сталь.
3. При низких скоростях и средних нагрузках, когда возможно разрушение, образование точечных повреждений и абразивный износ зубьев шестерни, следует выбирать материалы с хорошей механической прочностью, твердостью поверхности зубьев и другими комплексными механическими свойствами, а также можно выбрать среднеуглеродистую сталь, закаленную и отпущенную.
4. Стремитесь к небольшому разнообразию материалов, которые легко использовать, и учитывайте ресурсы и поставки.
5. При компактных размерах конструкции и высокой износостойкости следует использовать легированную сталь.
6. Оборудование и технологии производственного подразделения.
Дата публикации: 11 марта 2022 г.